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Diese
Erfindung bezieht sich auf eine Obstverarbeitungsanlage und insbesondere
auf eine Maschine und ein Verfahren zum Trennen von Kirschen.
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Stand der
Technik
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Für den Verzehr
vorgesehene Kirschen werden allgemein mit intakten Stielen verpackt.
Nachdem sie gepflückt
wurden, befinden sich Kirschen häufig
in Gruppen (Clustern) von zwei oder mehr am Stiel verbundenen Kirschen.
Um von verschiedenen automatischen Größensortiermaschinen verarbeitet zu
werden, müssen
die Kirschen in einzelne Kirschen mit einem einzelnen Stiel getrennt
werden. Um das attraktivste verpackte Produkt sicherzustellen, ist
es wichtig, dass die Stiele der Kirschen so nah wie möglich am
Verbindungspunkt zwischen den Stielen geschnitten werden. Ungenaues
Schneiden führt
zu einer Kirsche aus einem Cluster mit einem sehr kurzen Stiel,
wobei sein Partner mit einem unattraktiven „umgekehrten V"-Stiel verbleibt.
Dieses Problem wird durch die Tatsache verschärft, dass verschiedene Arten
von Kirschen verschiedene Stiellängen
aufweisen.
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Frühere Vorrichtungen,
wie z.B. die Vorrichtung aus dem US-Patent 5,050,492 verwenden ein Transportband,
um die Cluster zu Schneideklingen zu bewegen. Diese Bänder bewegen
sich oft mit hohen Geschwindigkeiten, was zu bedeutenden Druckbeschädigungen
der Frucht führt.
Die Vorrichtung aus der
US 5,050,492 wird
der Frucht zusätzlichen Schaden
zufügen,
indem die Kirschcluster angehoben und zum Zeitpunkt des Schneidens
gegen Ambosse gedrückt
werden.
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Weiter
sieht keine bekannte Vorrichtung die Fähigkeit vor, entsprechend der
Stiellänge
der zu verarbeitenden Kirschart eingestellt zu werden.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Maschine
und ein Verfahren zur automatischen Trennung von Kirschen durch
das Schneiden der Stiele von an deren Verbindungspunkt verbundenen
Kirschen zu entwickeln, was zu einem hohen Anteil von Kirschen mit
gleichmäßiger Stiellänge führt. Die
Vorrichtung entsprechend der Erfindung ist auch dafür vorgesehen,
eine sanfte Handhabung der Früchte
bereitzustellen und einstellbar zu sein, um sich an verschiedene
Kirscharten anzupassen.
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Darstellung
der Erfindung
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Eine
Vorrichtung zum Trennen von Kirschen, umfassend eine Vielzahl von
Schneidmodulen, wobei jedes Modul einen angetriebenen, drehbaren
Schaft mit einer Vielzahl von entlang seiner Länge befestigten kreisförmigen Klingen
umfasst, wobei der Schaft an einer länglichen, rechteckigen Basisplatte
befestigt ist. Jeder Schaft wird von Lagergehäusen über der Oberfläche seiner
entsprechenden Basisplatte gehalten, sodass sich die kreisförmigen Klingen
mit einem Abstand von ungefähr
4 cm zwischen der Unterseite der Klinge und der Oberfläche der
Basisplatte drehen können.
An der Oberfläche
der Basisplatte ist unmittelbar vor jeder Klinge eine Schneiderampe mit
einem allgemein dreieckigen Querschnitt befestigt, allgemein dem „umgekehrten
V" entsprechend, welches
von den Stielen eines Paars verbundener Kirschen gebildet wird.
Das vordere Ende jeder Rampe beginnt als ein Punkt auf der Oberfläche der
Basisplatte vor der Klinge, wobei der dreieckige Querschnitt allmählich in
Größe zunimmt,
während
die Kante der Rampe zur Klinge hin aufsteigt. Das hintere Ende jeder
Rampe weist einen ausgedehnten Endabschnitt auf, der unmittelbar
unterhalb der Klinge hervorsteht und eine Nut enthält, in welche
der untere Teil der kreisförmigen
Klinge hineinversetzt ist. Der Schaft und die Rampen sind in der
Nähe des
hinteren Endes der Basisplatte angebracht, sodass sich die Enden
der Endabschnitte über
die Hinterkante der Basisplatte hinaus erstrecken. Vertikale Führungswände sind
zwischen benachbarten Schneiderampen positioniert, und bilden eine
Vielzahl von zu den Rampen führenden
Kanälen.
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Die
Module sind senkrecht über
einem allgemein rechteckigen Schüttelrahmen
angebracht, wobei das hintere Ende der ersten Basisplatte neben der
Vorderkante der nächsten
Basisplatte usw. liegt, wodurch eine durchgehende Transportoberfläche gebildet
wird. Derartig zusammengebaut erstrecken sich die Endabschnitte
von einem Modul über
die Vorderkante der benachbarten Basisplatte und darüber hinaus.
Der vertikale Abstand zwischen den Endabschnitten eines Moduls und
der Oberfläche
der benachbarten Basisplatte ist geringfügig größer als die Länge eines
Kirschstiels, sodass die Kirschen baumeln.
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Der
Schüttelrahmen
weist daran befestigte Rollen auf, welche auf einem allgemein rechteckigen Stützrahmen
aufliegen. Der Stützrahmen
ist drehbar mittels Drehzapfen an einer Basis angebracht. Mittel zur
Einstellung der Lage des Stützrahmens
sind vorgesehen, sodass sein hinteres Ende tiefer als sein vorderes
Ende positioniert werden kann. Kirschen, die in das vordere Ende
der Transportoberfläche
eingeführt
werden, werden so zum hinteren Ende nach unten fallen, wobei sie
von einem Schneidemodul zum nächsten
Schreiten. Antriebsvorrichtungen lassen den Schüttelrahmen auf seinen Rollen
in Bezug auf den Stützrahmen
hin- und heroszillieren, was weiter die Kirschen dabei unterstützt, vom
vorderen Ende der Transportoberfläche zum tieferen, hinteren Ende
stromabwärts
voranzuschreiten.
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Wenn
ein Cluster von verbundenen Kirschen in einen von zwei Führungswänden gebildeten
Kanal eintritt, schreitet er stromabwärts voran, bis er die Schneiderampe
antrifft. Aufgrund des vorbestimmten Abstands zwischen den Führungswänden und
der Rampe wird eine Kirsche des Clusters zeitweise zwischen der
inneren Oberfläche
einer Führungswand und
der Seite der Rampe gefangen. Die andere Kirsche (oder Kirschen)
des Clusters wird (werden) den Weg des geringsten Widerstandes suchen
und zur entgegengesetzten Seite der Rampe gezwungen. Die Oszillation
des Schüttelrahmens
versetzt die Kirschen in eine Drehung, welche zusammen mit der Kraft
von den nachfolgenden Clustern das „umgekehrte V" der Stiele die Kante
der Rampe nach oben zu Klinge hin fahren lässt. Da der Abstand zwischen dem
Endabschnitt und der benachbarten Basisplatte größer als die Länge des
Stiels ist, wird der Kirschcluster vom Endabschnitt herunterbaumeln
und von der Klinge am Verbindungspunkt der Stiele geschnitten werden.
Um sich auf verschiedene Arten von Kirschen mit unterschiedlichen
Stiellängen
einzustellen, sind Mittel zur Einstellung der Lage der Module vorgesehen,
sodass die hintere Kante der Basisplatten im Verhältnis zur
vorderen Kante der nächsten
nachfolgenden Basisplatte angehoben werden kann. Durch Einstellen
der Lage der Module kann die Höhe der
Endabschnitte über
der nächsten
Basisplatte selektiv erhöht
oder erniedrigt werden.
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Kirschen
mit einzelnen Stielen gehen frei durch den Raum zwischen den Führungswänden und
den Rampen hindurch und verlassen die Transportoberfläche am tieferen,
stromabwärts
gelegenen Ende.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Details
der Erfindung werden in Verbindung mit den begleitenden Figuren
beschrieben, wobei:
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1 eine
perspektivische Ansicht der Vorrichtung ist,
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2 eine
Seitenansicht der Erfindung ist,
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3 eine
perspektivische Ansicht des Schüttelrahmens
mit den daran angebrachten Schneidemodulen ist,
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4 eine
perspektivische Ansicht des rechteckigen Stützrahmens ist,
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5 eine
perspektivische Ansicht des Schüttelrahmens
ist,
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6 eine
Draufsicht des Schüttelrahmens ist,
welche den Oszillationsmotor und den Antriebsmotor zeigt,
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7 eine
perspektivische Ansicht eines Schneidemoduls ist,
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8 eine
vergrößerte perspektivische
Ansicht der Schneiderampen und Führungswände eines
Schneidemoduls ist,
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9 eine
Seitenansicht einer Schneidklinge und Schneiderampe ist, mit einem
Cluster von Kirschen in der Position zum Schneiden,
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10 eine
Draufsicht der zusammengebauten Schneidemodule ist,
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11 eine
Seitenansicht ist, die die Anordnung des Endlosantriebsbandes und
den Mechanismus zum Einstellen der Lage der Schneidemodule zeigt,
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12 eine
vergrößerte Seitenansicht
ist, die den Mechanismus zum Einstellen der Lage der Schneidemodule
zeigt,
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13 eine
Seitenansicht ist, die die Anordnung des Endlosantriebsbandes zeigt,
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14 eine
Seitenansicht der Vorrichtung ist, die einen Einfülltrichter
und einen Aufzug zeigt.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen der
Erfindung
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Unter
Bezug auf 1, 2 und 4 ist eine
Vorrichtung zum Trennen von Kirschen gezeigt, welche einen allgemein
rechteckigen Stützrahmen 10 umfasst,
welcher drehbar mit Drehzapfen 12 an vier diagonalen Rahmenelementen 14 angebracht ist,
wobei die diagonalen Rahmenelemente oben auf einer Basis 16 angebracht
sind. Ein hydraulischer Zylinder 18 ist zwischen der Basis 16 und
einem Ende des Stützrahmens 10,
im Folgenden das „hintere
Ende" genannt, verbunden.
Das Ausziehen oder Zurückziehen
des hydraulischen Zylinders 18 wird daher die Lage des
Stützrahmens 10 einstellen,
aus Gründen
die später
erklärt
werden. Wie in 4 gezeigt, umfasst der Stützrahmen 10 eine
Vielzahl von Querelementen 20, die senkrecht zwischen zwei
Seitenschienen angebracht sind.
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Wie
in 3, 5 und 6 gezeigt,
umfasst die Erfindung weiter einen allgemein rechteckigen Schüttelrahmen 24 mit
einer Vielzahl von Rollen 26 und 26a, welche daran
an den Seiten angebracht sind. Der Schüttelrahmen 24 liegt
auf dem Stützrahmen 10,
wobei die Rollen auf Seitenschienen 22 aufliegen, um so
dem Schüttelrahmen 24 zu
erlauben, sich in Bezug auf den Stützrahmen 10 hin- und
herzubewegen. Ein elektrischer Oszillationsmotor 28 mit einem
Exzenter 30 ist am Stützrahmen 10 angebracht
und mittels Verbindungsstangen 32 an einem Flansch 34 angeschlossen,
welcher an der Unterseite des Schüttelrahmens 24 angebracht
ist. Wenn der Motor 28 in Betrieb genommen wird, wird der
Exzenter 30 den Schüttelrahmen 24 dazu
bewegen, in Bezug auf den Stützrahmen 10 hin
und her zu oszillieren.
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Entsprechend
der Erfindung ist eine Vielzahl von Schneidemodulen 36 vorgesehen,
wie in 7 veranschaulicht. Jedes Schneidemodul 36 umfasst eine
allgemein rechteckige Basisplatte 38 mit einer hinteren
Kante und einer vorderen Kante. Ein rotierender Schaft 40 mit
einer Vielzahl von entlang seiner Länge befestigten, kreisförmigen Klingen 42 ist
mittels an den Seiten der Basisplatte 38 angebrachten Lagegehäusen 44 befestigt,
sodass sich die kreisförmigen
Klingen mit einem ungefähren
Abstand von 4 cm zwischen der Unterseite der Klingen und der Oberfläche der
Basisplatte 38 drehen können.
An der Oberfläche
der Basisplatten 38 unmittelbar vor jeder Klinge ist eine
Schneiderampe 46 mit einem allgemein dreieckigen Querschnitt
angebracht, welcher allgemein dem von den Stielen eines Paares verbundener
Kirschen gebildeten „umgekehrten
V" entspricht (8, 9).
Das vordere Ende jeder Rampe beginnt als ein Punkt auf der Oberfläche der
Basisplatte 38, wobei sich der dreieckige Querschnitt allmählich vergrößert, während die
Kante der Rampe nach oben zur Klinge hin ansteigt. Das hintere Ende der
Rampe 46 hat einen ausgedehnten Endabschnitt 48,
der unmittelbar unter seiner entsprechenden Klinge hervorsteht.
Der Endabschnitt 48 enthält eine Nut 50, in
welchen die Unterseite der kreisförmigen Klinge hineinversetzt
ist, wie in 9 gezeigt. Der Schaft 40 und
die Rampen 46 sind in der Nähe der hinteren Kante der Basisplatte 38 angebracht,
sodass die Endabschnitte 48 sich an der Hinterkante der
Basisplatte 38 vorbei erstrecken, wie in 7, 8 und 9 gezeigt.
Die Schneidemodule 36 enthalten weiter eine Vielzahl von
vertikalen Führungswänden 52,
wobei eine Führungswand
zwischen benachbarten Schneiderampen positioniert ist, um eine Vielzahl von
zu den Rampen führenden
Kanälen
zu bilden, wie aus 10 ersichtlich.
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Wie
in 7 gezeigt, weist jedes Modul 36 an seiner
Vorderkante eine an der Unterseite der Basisplatte 38 angeschweißte, feste
Achse 54 auf. Jedes Ende der Achse 54 geht durch
einen Befestigungsblock 56 hindurch. Der Befestigungsblock 56 weist
eine Öffnung
von bestimmter Größe auf,
welche die freie Drehung der Achse 54 erlaubt. Der Befestigungsblock 56 ist
bevorzugt aus Plastik oder Nylon hergestellt, um Reibung mit der
Achse 54 zu reduzieren, jedoch könnte alternativ eine Kugellageranordnung
eingesetzt werden. Die Schneidemodule 36 sind senkrecht über dem
Schüttelrahmen 24 angebracht,
wie in 3 veranschaulicht, indem Befestigungsblöcke 56 auf
zwei Paare von an den Seiten des Schüttelrahmens 24 angebrachten
Modulstützschienen 58 platziert
werden, wie in 5 und 6 gezeigt.
Die zwei Modulstützschienen 58,
die jedes Paar ausmachen, sind nah zueinander angebracht, um einen
Kanal zu bilden, durch welchen ein Befestigungsbolzen 60,
der senkrecht durch den Befestigungsblock 56 (7)
geht, gehen kann. Wie aus der 7 ersehen
werden kann, werden die Befestigungsblöcke 56, wenn das Schneidemodul 36 so
am Schüttelrahmen
befestigt ist, fest an dem Schüttelrahmen
angebracht, wobei das hintere Ende der Basisplatte 38 aufgrund
der Drehung der Achse 54 frei angehoben oder abgesenkt
werden kann. Der Zweck des Anhebens und Absenkens des hinteren Endes der
Basisplatten 38 wird in der folgenden Beschreibung des
Betriebs der Erfindung erklärt.
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Unter
Bezug auf 3, 8 und 10 kann
man sehen, dass die Module 36 an dem Schüttelrahmen 24 so
befestigt sind, dass die hintere Kante der Basisplatte 38 von
dem ersten Modul leicht die vordere Kante der Basisplatte 38 von
dem nächsten Modul überlappt
usw., um eine durchgehende Oberfläche zu bilden. So zusammengebaut
erstrecken sich die Endabschnitte 48 von einem Modul über die Oberfläche der
Basisplatte 38 der benachbarten Basisplatte. Der vertikale
Abstand zwischen den Endabschnitten eines Moduls und der Oberfläche der benachbarten
Basisplatte beträgt
ungefähr
4 cm, was geringfügig
größer als
die durchschnittliche Länge
eines Kirschstiels ist (siehe 9).
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Die
Schäfte 40 der
zusammengebauten Schneidmodule werden mittels eines elektrischen Antriebsmotors 62 gedreht,
welcher am Schüttelrahmen 24 angebracht
ist, wie aus den 5, 6 und 13 ersichtlich
ist. Ein Endlosband 64 ist zwischen dem Antriebsmotor 62 und
einer Rillenscheibe 66, die an einem Ende jedes Schafts
ist zwischen dem Antriebsmotor 62 und einer Rillenscheibe 66, die
an einem Ende jedes Schafts 40 angebracht ist, angeschlossen.
Eine Vielzahl von Spannrädern 68, wie
in den 11, 12 und 13 gezeigt,
sind vorgesehen, um einen effizienten Betrieb des Bandes 64 zu
gewährleisten.
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Beschreibung
des Betriebes der Erfindung
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14 zeigt
die Vorrichtung in ihrer normalen Betriebsposition. Nachdem sie
gepflückt
wurden, werden die Kirschcluster in einen Einfülltrichter 70, welcher
ein Wasserbad enthält,
platziert. Ein Aufzug 72 führt die Kirschcluster, zusammen
mit einer Menge von Wasser, zum vorderen, stromaufwärts gelegenen
Ende der Vorrichtung. Wie aus der 14 ersehen
werden kann, ist das hintere Ende des Stützrahmens 10 aufgrund
der Einstellung des hydraulischen Zylinders 18 tiefer als
sein vorderes Ende positioniert. (Es ist zu verstehen, dass, während das Einstellen
der Lage des Stützrahmens 10 bevorzugt durch
den hydraulischen Zylinder 18 durchgeführt wird, andere Mittel zur
Einstellung der Lage gleichsam eingesetzt werden könnten).
Die am vorderen Ende der Vorrichtung eingeführten Kirschen laufen stromabwärts zum
hinteren Ende, wobei sie von einem Schneidmodul zum nächsten fortschreiten.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass eine Lage von ungefähr 22° für ein zufriedenstellendes
Fortschreiten der Kirschen sorgt. Die Oszillation des Schüttelrahmens 24 durch
den Motor 28 hilft den Kirschen weiter stromabwärts voranzuschreiten.
Unter Bezug auf die 10 kann man sehen, dass, nachdem
er in die Vorrichtung eingeführt
wurde, ein Kirschcluster in einen von zwei benachbarten Führungswänden 52 gebildeten Kanal
eintreten und stromabwärts
fallen wird, bis er die dazwischen angeordnete Schneidrampe 46 antrifft.
Aufgrund des vorbestimmten Abstands zwischen den Führungswänden und
der Rampe wird eine Kirsche des Clusters zeitweilig zwischen der
inneren Oberfläche
der Führungswand 52 und
der Seite der Rampe gefangen (siehe 8). Die
andere Kirsche oder Kirschen des Clusters wird/werden den Weg des
geringsten Widerstands suchen und auf die gegenüberliegende Seite der Rampe 46 gezwungen. Die
Oszillation des Schüttelrahmens 24 übermittelt den
Kirschen eine Drehung (8), welche, zusammen mit der
Kraft von den nachfolgenden Clustern, das „umgekehrte V" der Stiele veranlasst,
die Kante der Rampe 46 zur Klinge 42 hin hinaufzufahren
(siehe 9). Da der Abstand zwischen dem Endabschnitt 48 und
der Oberfläche
der nächsten
benachbarten Basisplatte größer ist
als die Länge
der Kirschstiele, werden die Kirschcluster vom Endabschnitt 48 herabbaumeln
und von den Klingen am Verbindungspunkt der Stiele geschnitten werden.
Die resultierenden einstieligen Kirschen werden dann frei durch
den Raum zwischen Führungswänden und Rampen
der verbleibenden Schneidemodule hindurchgehen und die Vorrichtung
am unteren, hinteren Ende verlassen.
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Um
verschiedene Arten von Kirschen mit verschiedenen Stiellängen zu
berücksichtigen,
sind Mittel zum Einstellen der Lage der Schneidmodule 36 vorgesehen,
welche wiederum den vertikalen Abstand zwischen den Endabschnitten 48 eines
Moduls und der Basisplatte 38 des nächsten benachbarten Moduls
verändern
werden. Solch eine Einstellung ist notwendig, um sicher zu stellen,
dass die Kirschcluster in dem Moment, indem sie von den Klingen
geschnitten werden, frei von den Endabschnitten 48 herabbaumeln.
Wenn der Abstand zu klein ist und die Cluster nicht baumeln, werden
die Stiele nicht am Verbindungspunkt geschnitten. Unter Bezug auf
die 11 und 12 umfasst
die Lageeinstellvorrichtung einen starren Stab 76, der
senkrecht unterhalb jeder Basisplatte 38 angebracht ist,
ungefähr
in der Mitte zwischen ihren vorderen und hinteren Kanten. Jedes
Ende des Stabes 76 ist exzentrisch an einem kreisförmigen Nocken 78 befestigt,
welcher auf den Modulstützschienen 58 abrollt.
An jedem Nocken 78 ist ein steifer Arm 80 befestigt,
welcher nach oben wie in 12 gezeigt,
hervorsteht. Unter Bezug auf 3 kann gesehen
werden, dass die Arme 80 alle parallel zueinander sind
und von zwei an ihren oberen Enden verbundenen, waagrechten Verbindungsstangen 82 verbunden
werden. An den hinteren Enden der Modulstützschienen 58 sind
zwei Hebel 84 drehbar daran befestigt, deren obere Enden
mit den Verbindungsstangen 82 verbunden sind. Eine einstellbare
Kurbelschraube verbindet das untere Ende eines der Hebel 84 mit
dem Schüttelrahmen 24,
wie in 3, 11 und 12 gezeigt.
Wie leicht unter Bezug auf die Figuren ersichtlich ist, verursacht
das Drehen der Kurbelschraube 86, dass das untere Ende
des Hebels 84 abwechselnd vor oder zurückgedrängt wird, was aufgrund der
Verbindungsstangen 82 die Arme 80 zusammen in
die entgegengesetzte Richtung drängt.
Die Bewegung der Arme 80 veranlasst die Nocken 78,
sich um die Stangen 76 zu drehen. Da die Stangen 76 exzentrisch
an den Nocken 78 befestigt sind und da sich die festen
Achsen 54 (7) frei innerhalb der Befestigungsblöcke 56 drehen
können,
können
die hinteren Kanten der Basisplatten 38 selektiv zusammen
angehoben oder abgesenkt werden, wodurch die vertikale Höhe der Endabschnitte 48 verändert wird.
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Unter
Bezug auf 10 kann man sehen, dass die
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung mindestens vier Schneidemodule umfasst. Wie in 10 gezeigt,
enthalten die ersten beiden Schneidemodule weniger Schneidrampen
und Führungswände, die
weiter voneinander entfernt sind, als die übrigen beiden Schneidemodule.
Der Abstand zwischen benachbarten Schneiderampen in den ersten zwei
Modulen ist ungefähr
8 cm, während
der Abstand zwischen benachbarten Schneiderampen in den beiden zweiten
Modulen ungefähr
5,5 cm beträgt.
Der größere Abstand
der Schneiderampen in den ersten beiden Modulen ist notwendig, um
die Klumpen- oder Gruppenbildung zu verhindern, welche von größeren, vielkirschigen
Clustern verursacht wird, welche anfänglich in die Vorrichtung eingeführt werden.
Die ersten beiden Schneidemodule verringern die Größe der großen Cluster
und erlauben es den letzten beiden Schneidemodulen, präzisere „abschließende Schnitte" durchzuführen, welche
zu Kirschen mit einzelnen Stielen führen. Wie weiter aus der 10 ersichtlich
ist, stehen die Schneiderampen und Führungswände eines Schneidemoduls in einer
versetzten Beziehung zu den Schneiderampen und Führungsrampen des nächsten folgenden Schneidemoduls.
Diese Anordnung erleichtert es den Kirschen, die ein Modul verlassen,
in einen Kanal auf dem nächsten
nachfolgenden Modul einzutreten, wodurch die Klumpen- und Gruppenbildung
verringert wird.
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Eine
Vielzahl von Sicherheitsabschirmungen kann ebenso vorgesehen werden.
Eine Abschirmung kann über
jedem der rotierenden Schäfte 40 angebracht
werden, um die drehenden Klingen abzuschirmen, und eine längliche
Abschirmung kann vor dem Band 64, den Riemenrädern 66 und
den Spannrädern 68 angebracht
werden.