EP2754540A1

EP2754540A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Schneiden von Nahrungsmitteln

Info

Publication number: EP2754540A1
Application number: EP13150614.9A
Authority: EP
Inventors: César Carrasco
Original assignee: A O SCHALLINOX GmbH
Current assignee: A O SCHALLINOX GmbH
Priority date: 2013-01-09
Filing date: 2013-01-09
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2033-01-09
Also published as: EP2754540B1; PL2754540T3; ES2579678T3

Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung (10) dienen dem Schneiden eines Nahrungsmittels (8). Die Schneidvorrichtung (10) umfasst eine Schneideeinheit (1) mit wenigstens einem Schneidwerkzeug (11), eine Schubeinheit (2) mit wenigstens einem Schubwerkzeug (21), wenigstens eine Antriebsvorrichtung (12, 22) für den Antrieb des Schneidwerkzeugs (11) und des Schubwerkzeugs (21), und einen Fördertisch (3), auf dem das Nahrungsmittel (8) abgelegt und mittels des Schubwerkzeugs (21) zum Schneidwerkzeug (11) hin gestossen wird. Erfindungsgemäss wird die Antriebsvorrichtung (12, 22) in einem Arbeitszyklus derart gesteuert, dass das Schubwerkzeug (21) in einem ersten Zyklusabschnitt das Nahrungsmittel (8) an der Rückseite erfasst und zum Schneidwerkzeug (11) hin stösst und vom Nahrungsmittel (8) wieder gelöst und zurückgezogen wird, wonach in einem zweiten Zyklusabschnitt das Schneidwerkzeug (11) gegen das Nahrungsmittel (8) geführt und an der Frontseite des Nahrungsmittels (8) eine Nahrungsmittelscheibe (81) abgeschnitten wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schneiden eines Nahrungsmittels, insbesondere von komprimierbarem Käse oder Fleisch, welches einer Schneideinheit zugeführt wird.
In zahlreichen industriellen Anwendungen, insbesondere in der Nahrungsmittelindustrie, sind Produkte mit vorgesehenen Abmessungen bereitzustellen. Oft werden Brot, Fleischwaren, insbesondere Wurstwaren, oder Käse in Tranchen aufgeteilt und verpackt. Dazu werden Schneidvorrichtungen, z.B. Vorrichtungen mit rotierenden Schneidscheiben vorgesehen, welche mit hohen Taktfrequenzen gegen die Produkte geführt werden, um die erforderlichen Schnitte auszuführen. Derartige Vorrichtungen sind aufwendig in der Herstellung, im Betrieb und in der Wartung. Durch die Rotation der Schneidscheiben, die regelmässig neu geschliffen werden müssen, erfolgt eine massive Einwirkung auf das Material, so dass Partikel herauslöst und weggeschleudert werden, wodurch eine Verschmutzung der Vorrichtung resultiert.
Weiterhin sind die Schneidscheiben und die Parameter für deren Betrieb jeweils an das zu verarbeitende Produkt anzupassen, wodurch der Einsatzbereich beschränkt ist oder eine individuelle Ansteuerung vorzusehen ist. Sofern beispielsweise weiches Brot geschnitten werden soll, so sind hohe Drehzahlen erforderlich, damit dieses bei der Applikation eines Schnittes nicht zusammengedrückt wird. Sofern gleichzeitig Produkte mit unterschiedlichen Eigenschaften verarbeitet werden sollen, ist eine individuelle Anpassung jedoch kaum möglich.
Zudem nehmen die rotierenden Schneidscheiben zusammen mit den Antriebsvorrichtungen viel Raum in Anspruch, so dass hinsichtlich der eingesetzten Mittel, einschliesslich der benötigten Räumlichkeiten, eine geringe Effizienz resultiert. Ferner resultieren bei Produkten mit grossen Abmessungen besondere Anforderungen an die Schneideeinheit. Gegebenenfalls muss die Schneidscheibe entlang einer Bahn geführt werden, um den gewünschten Schnitt in der erforderlichen Länge auszuführen.
Mit steigender Präzision bei der Bearbeitung eines Produkts steigt üblicherweise auch die Bearbeitungszeit. Da beim Schneiden von Nahrungsmitteln die Durchsatzrate Vorgang hat, verzichtet der Produzent üblicherweise auf einen idealen Schnittverlauf. Dafür wird das Schnittgut vor dem Abpacken gegebenenfalls gewogen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Schneiden von Nahrungsmitteln zu schaffen.
Insbesondere sind ein verbessertes Verfahren und eine Schneidvorrichtung anzugeben, bei denen dünne Scheiben von Nahrungsmitteln mit hoher Präzision und hohen Taktraten abgeschnitten werden können.
Die geschnittenen Nahrungsmittelscheiben sollen ebene Schnittflächen und gleichmässige Dicken aufweisen. Die Präzision soll dabei auch dann erhalten bleiben, wenn die Festigkeitseigenschaften des zugeführten Nahrungsmittels oder parallel zugeführter Nahrungsmitteleinheiten ändert.
Die Schneidvorrichtung soll einfach aufgebaut sein und mit geringem Aufwand gewartet werden können.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren und einer Vorrichtung gelöst, welche die in Anspruch 1 bzw. Anspruch 8 angegebenen Merkmale aufweisen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.
Das Verfahren und die Vorrichtung dienen dem Schneiden eines Nahrungsmittels, welches als Einheit oder parallel in mehreren vorzugsweise stangenförmigen Nahrungsmitteleinheiten zugeführt wird. Die Schneidvorrichtung umfasst eine Schneideeinheit mit wenigstens einem Schneidwerkzeug, eine Schubeinheit mit wenigstens einem Schubwerkzeug, wenigstens eine Antriebsvorrichtung für den Antrieb des Schneidwerkzeugs und des Schubwerkzeugs, und einen Fördertisch, auf dem das Nahrungsmittel abgelegt und mittels des Schubwerkzeugs zum Schneidwerkzeug hin gestossen wird.
Erfindungsgemäss wird die Antriebsvorrichtung in einem Arbeitszyklus derart gesteuert, dass das Schubwerkzeug in einem ersten Zyklusabschnitt das Nahrungsmittel an der Rückseite erfasst und hin zum Schneidwerkzeug stösst und vom Nahrungsmittel wieder gelöst und zurückgezogen wird, wonach in einem zweiten Zyklusabschnitt das Schneidwerkzeug gegen das Nahrungsmittel geführt und an der Frontseite des Nahrungsmittels eine Nahrungsmittelscheibe abgeschnitten wird.
Vor der Durchführung des Schneidevorgangs wird das Nahrungsmittel somit gegen das Schneidwerkzeug gefördert und vom Schubwerkzeug entlastet. Bei der Durchführung des Schneidevorgangs, während dessen eine Klinge durch das Nahrungsmittel geführt wird, wirken daher keine Schubkräfte auf das Nahrungsmittel und die Klinge ein. Die Klinge wird nur mit Kräften beaufschlagt, die parallel dazu verlaufen, weshalb der Schnitt mit maximaler Präzision ausgeführt werden kann. Da das Nahrungsmittel ebenfalls nur mit Kräften beaufschlagt ist, die senkrecht dazu verlaufen, werden Deformationen des Nahrungsmittels vermieden und ebene Schnittflächen erzielt. Besonders vorteilhaft und präzise können die Schnitte mit einem Schneidwerkzeug mit einer Klinge ausgeführt werden, dem zumindest während des Schneidevorgangs Ultraschallenergie zugeführt wird. Die Schneideeinheit umfasst vorzugsweise eine Lagervorrichtung, mittels der wenigstens ein Ultraschallgenerator vertikal verschiebbar gehalten ist, der über ein Kopplungselement mit einer Klinge verbunden ist.
In einer vorzugsweisen Ausgestaltung wird die Klinge somit vom Ultraschallgenerator gehalten. Vorzugsweise ist auf dem Klingenrücken oder einer daran angeformten Extremität eine Montagefläche vorgesehen, auf der ein erstes Endstück eines in einem Bogen verlaufenden, vorzugsweise U-förmigen Kopplungselements angeschweisst ist, dessen zweites Endstück ein Verbindungselement, vorzugsweise eine Gewindebohrung, aufweist, welches mit dem Ultraschallgenerator lösbar verbunden ist.
Das Kopplungselement ist beispielsweise ein gebogener Stab mit einem Rundprofil oder einem Mehrkantprofil, der mit dem ersten Endstück vorzugsweise senkrecht zum Klingenrücken und somit senkrecht zur Schnittrichtung und parallel zur Transportrichtung des Nahrungsmittels ausgerichtet ist.
Mit dieser Schneidevorrichtung kann das Nahrungsmittel praktisch ohne Kraftaufwand geschnitten werden. Während des Schneidevorgangs wirken daher kaum Kräfte auf das Nahrungsmittel ein, weshalb eine maximale Präzision bei der Durchführung des Schnittvorganges erzielt wird.
In einer vorzugsweisen Ausgestaltung ist das Nahrungsmittel auf einem Auflagebereich eines elastischen Elements ganz oder teilweise gelagert, welches während des Vorschubs des Nahrungsmittels im Auflagebereich gestaucht wird und sich nach dem Lösen des Schubwerkzeugs im Auflagebereich dehnt. Das elastische Element erfährt während des Fördervorgangs eine ähnliche Krafteinwirkung wie das Nahrungsmittel. D.h., das Nahrungsmittel und der betreffende Abschnitt des elastischen Elements im Auflagebereich des Nahrungsmittels werden während des Vorschubs unter Einwirkung des Schubwerkzeugs gestaucht. Nach dem Rückziehen des Schubwerkzeugs kann das Nahrungsmittel relaxieren. Die Relaxation des Nahrungsmittels wird durch das elastische Element, welche sich ebenfalls ausdehnt, aktiv unterstützt. Nach dem Rückziehen des Schubwerkzeugs erfolgt vor Durchführung des Schneidevorgangs ein rascher Abbau der Kräfte innerhalb des Nahrungsmittels und somit ein Abbau der Deformation des Nahrungsmittels.
In einer vorzugsweisen Ausgestaltung weist der ein- oder mehrteilige Fördertisch mehrere parallel zueinander ausgerichtete Förderkanäle auf, in denen je wenigstens ein elastisches Element angeordnet ist und in denen zylinderförmige oder stangenförmige Teile des Nahrungsmittels gefördert werden können.
Das elastische Element ist beispielsweise eine auf dem Fördertisch abgelegte elastische Lagerplatte. Sofern Förderkanäle vorgesehen sind, ist in jedem Förderkanal wenigstens ein seilförmiges, schnurförmiges oder riemenförmiges elastisches Element angeordnet.
Vorzugsweise verlaufen in jedem der Förderkanäle zwei schnurförmige oder riemenförmige elastische Elemente parallel zueinander, deren Enden im Eingangsbereich und im Ausgangsbereich des zugehörigen Förderkanals gehalten und gegebenenfalls miteinander verbunden sind. Die elastischen Elemente sind vorzugsweise symmetrisch in jedem Förderkanal angeordnet, so dass das Nahrungsmittel auf beiden Seiten gleichmässig gestützt wird.
Vorzugsweise werden elastische Elemente verwendet, die aus Elastomeren, vorzugsweise Fluorelastomeren, bestehen.
Im Bereich des Schneidwerkzeugs ist vorzugsweise ein Niederhalter vorgesehen, der einen drehbar und elastisch gehaltenen Stab aufweist, an dem vorzugsweise für jeden der Förderkanäle eine vorzugsweise elastische Niederhalteplatte befestigt ist. Mittels des Niederhalters wird das Nahrungsmittel fixiert, ohne dass es komprimiert oder deformiert wird.
Mittels der erfindungsgemässen Vorrichtung können beliebige Nahrungsmittel, wie Fleischwaren, Käse, Gemüse, oder Brot, in feinen Nahrungsmittelscheiben mit hoher Präzision geschnitten werden. Aufgrund der hohen Präzision kann in der Folge darauf verzichtet werden, das geschnittene Nahrungsmittel zu wägen. Stattdessen können die Nahrungsmittelscheiben gezählt und in der gewünschten Anzahl verpackt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1: eine erfindungsgemässe Vorrichtung 10 zum Schneiden eines Nahrungsmittels 8, umfassend eine Schneideeinheit 1 mit vier Schneidwerkzeugen 11A, ..., 11D, eine Schubeinheit 2 mit einem Schubwerkzeug 21, zwei Antriebsvorrichtungen 12, 22 für den Antrieb der Schneidwerkzeuge 11A, ..., 11D und des Schubwerkzeugs 21, einen Fördertisch 3, auf dem das Nahrungsmittel 8 abgelegt und mittels des Schubwerkzeugs 21 hin zu den Schneidwerkzeugen 11A, ..., 11D gestossen werden kann, sowie einen Abnahmeförderer 9, welcher der Abnahme und dem Weitertransport des geschnittenen Nahrungsmittels 8, 81 dient;
Fig. 2: einen Teil der Vorrichtung 10 von Figur 1 mit der Schneideeinheit 1, der Schubeinheit 2 und dem Fördertisch 3, der aus zwei Teilen 31, 32 besteht;
Fig. 3: einen Teil der Vorrichtung 10 von Figur 2 von oben, mit der Schubeinheit 2 und dem ersten Teil 31 des Fördertisches 3, welcher zwölf Förderkanäle 33A, ..., 33L aufweist, in denen schnurförmige elastische Elemente 34A, ..., 34L gehalten sind;
Fig. 4: die Vorrichtung 10 von Figur 3 von unten gezeigt;
Fig. 4a: die Befestigung der schnurförmigen elastischen Elemente 34A, ..., 34L an der Rückseite des zweiten Teils 32 des Fördertisches 3;
Fig. 4b: die Befestigung der schnurförmigen elastischen Elemente 34A, ..., 34L an der Frontseite des ersten Teils 31 des Fördertisches 3;
Fig. 5: einen Teil der Vorrichtung 10 von Figur 1 mit einem Niederhalter 4, mittels dessen die zugeführten Nahrungsmittel 8 im Arbeitsbereich der Schneidwerkzeuge 11C, 11D gehalten werden können;
Fig. 6: die demontierte Schneideeinheit 1 der Vorrichtung 10 von Figur 1; und
Fig. 7: die demontierte Schubeinheit 1 der Vorrichtung 10 von Figur 1.

Figur 1a zeigt eine erfindungsgemässe Vorrichtung 10, die zum Schneiden von verschiedenartigen Nahrungsmitteln 8 geeignet ist. Die Vorrichtung 10 umfasst eine Schneideeinheit 1 mit vier Schneidwerkzeugen 11A, ..., 11D, eine Schubeinheit 2 mit einem Schubwerkzeug 21, zwei Antriebsvorrichtungen 12, 22 für den Antrieb der Schneidwerkzeuge 11 und des Schubwerkzeugs 21, und einen Fördertisch 3, auf dem das Nahrungsmittel 8 abgelegt und mittels des Schubwerkzeugs 21 hin zu den Schneidwerkzeugen 11A, ..., 11D gestossen werden kann. Die genannten Teile 1, 2, 3 und 4 der Vorrichtung 10 werden von einer Montagestruktur 5 gehalten, die aus Längsstreben, Querstreben und Säulen besteht, die nicht gezeigt sind, um die Vorrichtungsteile 1, 2, 3 und 4 nicht abzudecken.
Das Nahrungsmittel 8 wird den vier Schneidwerkzeugen 11A, ..., 11D in zwölf zylinderförmigen oder stangenförmigen Einheiten 8A, ..., 8L parallel zugeführt, so dass jeweils drei der Nahrungsmitteleinheiten 8A, ..., 8L von einem der Schneidwerkzeuge 11A; ...; 11D gleichzeitig geschnitten werden. Frontseitig sind die parallel zugeführten Nahrungsmitteleinheiten 8A, ..., 8L von einem Niederhalter 4 in einer gewünschten Position gehalten, während der Schnitt ausgeführt wird.
Die Schneideeinheit 1 umfasst die vier Schneidwerkzeuge 11A; ...; 11D (siehe auch Figur 6), die in dieser vorzugsweisen Ausgestaltung je mit einem Ultraschallgenerator 13 verbunden sind und von Antriebsvorrichtungen 12A, 12B vertikal abgesenkt und wieder angehoben werden können, um Nahrungsmittelscheiben 81 von den Nahrungsmitteleinheiten 8 abzuschneiden. Die Nahrungsmittelscheiben 81 fallen auf ein Förderband 92 eines Aufnahmeförderers 9, welcher einen Antriebsmotor 91 aufweist.
Ferner ist eine Steuereinheit 6 vorgesehen, welche die Schneideeinheit 1, die Schubeinheit 2, die Ultraschallgeneratoren 13 und den Abnahmeförderer 9 steuern kann. Die Steuereinheit 6 ist über eine erste Steuerleitung 61 mit der Schneideeinheit 1, eine zweite Steuerleitung 62 mit der Schubeinheit 22, eine dritte Steuerleitung 63 mit den Ultraschallgeneratoren 13 und eine vierte Steuerleitung 69 mit dem Abnahmeförderer 9 verbunden. Der Steuereinheit 6 sind über eine Tastatur 60 und von Messgeräten 68, wie Messungsformern und Sensoren, Informationen zuführbar, mittels denen der Schneideprozess und der Förderprozess gesteuert werden können. Mittels ersten Sensoren 68 werden beispielsweise Informationen zu den Positionen der Nahrungsmitteleinheiten 8 ermittelt. Mittels zweiten Sensoren 67 können weitere Prozessgrössen ermittelt werden. Vorzugsweise werden die Temperatur und die Konsistenz der Nahrungsmittel gemessen und in Abhängigkeit davon die Ultraschallfrequenz, die Schnittgeschwindigkeit und die Schubgeschwindigkeit eingestellt. Zur Steuerung aller Prozesse, insbesondere der Schneidprozesse und Förderprozesse ist ein Anwendungsprogramm vorgesehen.
Die Schneideprozesse und Förderprozesse verlaufen zyklisch und phasenverschoben in gemeinsamen Arbeitszyklen. In einem ersten Abschnitt eines Arbeitszyklus werden die 8A, ..., 8L vom Schubwerkzeug 21 an der Rückseite erfasst und gegen das Schneidwerkzeug 11 gestossen. Nachdem die gewünschte Verschiebung erreicht ist, die typischerweise der Dicke einer zu schneidenden Nahrungsmittelscheibe 81 entspricht, wird das Schubwerkzeug 21 von den Nahrungsmitteleinheiten 8A, ..., 8L wieder gelöst und zurückgezogen. Erst anschliessend, in einem zweiten Abschnitt des Arbeitszyklus werden die Schneidwerkzeuge 11A, ..., 11D senkrecht gegen die Nahrungsmitteleinheiten 8 geführt, wobei an der Frontseite jeder Nahrungsmitteleinheit 8A, ..., 8L eine Nahrungsmittelscheibe 81 abgeschnitten wird. Noch innerhalb des zweiten Abschnitts des Arbeitszyklus werden die Schneidwerkzeuge 11A, ..., 11D wieder vertikal nach oben geführt, so dass die Frontseiten der Nahrungsmitteleinheiten 8A, ..., 8L wieder frei liegen. Nach Abschluss des Arbeitszyklus werden die Nahrungsmitteleinheiten 8A, ..., 8L im nächsten Arbeitszyklus wieder sequenziell vom Schubwerkzeug 21 erfasst und von den Schneidwerkzeugen 11A, ..., 11D bearbeitet. Die Dauer der beiden Abschnitte des Arbeitszyklus wird vorzugsweise in Abhängigkeit der Beschaffenheit der Nahrungsmitteleinheiten 8A, ..., 8L gewählt. Während bei der Verarbeitung von Nahrungsmitteleinheiten 8A, ..., 8L mit höherer Festigkeit der Schubvorgang schneller durchgeführt wird und somit kürzere erste Zyklusabschnitte gewählt werden, erfolgt der Schneidevorgang vorzugsweise etwas langsamer, weshalb längere zweite Zyklusabschnitte gewählt werden. Nahrungsmitteleinheiten 8A, ..., 8L mit geringerer Festigkeit werden vorzugsweise langsamer gefördert und können dafür schneller geschnitten werden. Dieselben Nahrungsmitteleinheiten 8A, ..., 8L können bei höheren und tieferen Temperaturen unterschiedliche Festigkeiten aufweisen, weshalb die Länge der Zyklusabschnitte vorzugsweise unter Berücksichtigung der gemessenen Temperaturen gewählt wird. Ebenso wird die Frequenz der Ultraschallenergie vorzugsweise in Abhängigkeit der Beschaffenheit und der Temperatur der Nahrungsmitteleinheiten 8A, ..., 8L gewählt.
Aufgrund des Rückzugs der Schubwerkzeugs 21 nach Abschluss des Fördervorgangs können die Nahrungsmitteleinheiten 8A, ..., 8L relaxieren und ihre ursprüngliche Form wieder annehmen, weshalb Nahrungsmittelscheiben 81 präzise abgeschnitten werden können. Gleichzeitig wird verhindert, dass ein Druck vom Schubwerkzeug auf die Klingen der Schneidwerkzeuge 11A, ..., 11D ausgeübt wird.
Figur 2 zeigt einen Teil der Vorrichtung 10 von Figur 1 mit der Schneideeinheit 1, der Schubeinheit 2 und dem Fördertisch 3, der aus zwei Teilen 31, 32 besteht. Der Fördertisch 3 weist zwölf Förderkanäle 33A, ..., 33L auf, in denen die stangenförmigen Nahrungsmitteleinheiten 8A, ..., 8L gelagert und parallel zueinander gefördert werden. In jedem der Förderkanäle 33A, ..., 33L sind Paare von schnurförmigen, seilförmigen oder riemenförmigen elastische Elementen 34A, ..., 34L vorgesehen, die vorzugsweise auf gleicher Höhe auf jeder Seite einer Kanalwand eines der Förderkanäle 33A, ..., 33L angeordnet und über die gesamte Länge des Fördertisches 3 gespannt sind. Vorzugsweise sind die Paare der elastischen Elemente 34A, ..., 34L auf beiden Seiten des Fördertisches 3 miteinander verbunden und bilden einen in sich geschlossenen O-Ring, der über den Fördertisch 3 gespannt ist.
Jede der stangenförmigen Nahrungsmitteleinheiten 8A, ..., 8L wird daher durch ein Paar von elastischen Elementen 34A, ..., 34L gestützt. Die Oberflächenbeschaffenheit und die Elastizität der elastischen Elemente 34A, ..., 34L sind dabei derart gewählt, dass der Abschnitt der elastischen Elemente 34A, ..., 34L im Auflagebereich der Nahrungsmitteleinheiten 8A, ..., 8L während des Vorschubs der Nahrungsmitteleinheiten 8A, ..., 8L gestaucht wird und sich nach dem Lösen des Schubwerkzeugs 21 im Auflagebereich dehnt.
Die Frontseiten der Nahrungsmitteleinheiten 8A, ..., 8L, die von Niederhalteplatten 43A, ..., 43L eines Niederhalters 4 gehalten werden, werden über die elastischen Elementen 34A, ..., 34L gestossen, während die elastischen Elemente 34A, ..., 34L zumindest anteilsweise soweit gestaucht werden, wie die Nahrungsmitteleinheiten 8A, ..., 8L komprimiert werden. Nach der Rückführung des Schubwerkzeugs 21, welches für jede der Nahrungsmitteleinheiten 8A, ..., 8L eine Schubplatte 21A, ..., 21L aufweist, erfolgt die erwähnte Entspannung der Nahrungsmitteleinheiten 8A, ..., 8L mit Unterstützung der elastischen Elemente 34A, ..., 34L, wodurch gleichzeitig eine allfällige Deformation an der Frontseite der Nahrungsmitteleinheiten 8A, ..., 8L aufgehoben wird. Aufgrund der Unterstützung dieses Vorgangs durch die elastischen Elemente 34A, ..., 34L erfolgt die Relaxation in sehr kurzer Zeit.
Während des Fördervorgangs passen sich die elastischen Elemente 34A, ..., 34L an die gelagerten Nahrungsmitteleinheiten 8A, ..., 8L an, weshalb auch Unterschiede zwischen den Nahrungsmitteleinheiten 8A, ..., 8L automatisch ausgeglichen werden. Die elastischen Elemente 34A, ..., 34L denen sich daher unterschiedlich, falls die einzelnen Nahrungsmitteleinheiten 8A, ..., 8L unterschiedliche Festlichkeiten aufweisen.
Die Unterstützung bei der Förderung, Positionierung und Relaxation der Nahrungsmitteleinheiten 8A, ..., 8L erfolgt somit mit einfachen Massnahmen, weshalb auf komplexe Messvorrichtungen und Steuervorrichtungen verzichtet werden kann, welche alternativ eingesetzt werden könnten, um eine erhöhte Genauigkeit des Schneidevorganges zu erzielen. Erfindungsgemäss kann die hohe Präzision daher mit der präzise arbeitenden Schubeinheit 2 und der erfindungsgemässen Schneidvorrichtung 1 erzielt werden.
Die mit Ultraschallgeneratoren 13A, 13B, ... ausgerüstete Schneidvorrichtung 1 wird nachstehend mit Bezug auf Figur 6 noch näher erläutert.
Die Schubeinheit 2, in Figur 7 vereinzelt gezeigt ist, umfasst das Schubwerkzeug 21 mit den Schubplatten 21A, ..., 21L und den Schubantrieb 22. Der Schubantrieb 22 umfasst einen Antriebsmotor 221, welcher über ein Antriebsrad 223, einen Antriebsriemen 224 und zwei Schubräder 225 mit zwei Schubriemen 226A, 226B gekoppelt ist, an die das Schubwerkzeug 21 mittels Kopplungselementen 227 angekoppelt ist. Das Schubwerkzeug 21 wird daher von zwei Schubriemen 226A, 226B angetrieben und parallel zu den Schneidwerkzeugen 11A, ..., 11D ausgerichtet gehalten. Dadurch wird sichergestellt, dass alle Nahrungsmitteleinheiten 8A, ..., 8L gleichmässig vorgeschoben werden.
Figur 3 zeigt die Vorrichtung 10 von Figur 2 mit der Schubeinheit 2 von der anderen Seite. Der zweite Teil 32 des Fördertisches 3 ist nicht gezeigt, so dass die verbleibenden elastischen Elemente 34A, ..., 34L ersichtlich sind. Das erste elastische Element 34A wurde ferner aus dem Fördertisch 3 entnommen und ist vereinzelt dargestellt. Das elastische Element 34A ist ein in sich geschlossener Ring, der zwei Abschnitte 34A1, 34A2 aufweist, die innerhalb des zugehörigen Förderkanals 33A parallel zueinander verlaufen. Figur 3 zeigt ferner den ersten Schubriemen 226A, der ebenfalls durch ein Kopplungselement 227 mit dem Schubwerkzeug 21 gekoppelt ist.
Figur 4 zeigt die Vorrichtung 10 von Figur 3 von unten mit dem ersten Teil 31 des Fördertischs 3, an dem frontseitig die elastischen Elemente 34A, ..., 34L befestigt sind. Ferner ist ein plattenförmiges elastisches Element 340 gezeigt, welches anstelle der schnurförmigen elastischen Elemente 34A, ..., 34L auf dem Fördertisch 3 abgelegt werden kann, um grössere Nahrungsmittelstücke 8 zu lagern und erfindungsgemäss zu bearbeiten. Das plattenförmige elastische Element 340 unterstützt in gleicher Weise die Relaxation des geförderten Nahrungsmittels 8 und unterstützt somit die präzise Durchführung des Schneidevorganges.
Figur 4a zeigt die Befestigung der schnurförmigen elastischen Elemente 34A, ..., 34L an der Rückseite des zweiten Teils 32 des Fördertisches 3. Die elastischen Elemente 34A, ..., 34L umlaufen je einen Bolzen 35 der vorzugsweise mit einer kreisförmigen Rille versehen ist, in der das zugehörige elastische Element 34 gehalten ist.
Figur 4b zeigt die Befestigung der schnurförmigen elastischen Elemente 34A, ..., 34L an der Frontseite des ersten Teils 31 des Fördertisches 3. Der Fördertisch 3 weist frontseitig Montageöffnungen 36 auf, in denen die elastischen Elemente 34A, ..., 34L gehalten sind. Die elastischen Elemente 34A, ..., 34L werden beispielsweise frontseitig in einen hakenförmigen Ausschnitt innerhalb der Montageöffnungen 36 eingesetzt, über den Fördertisch 3 gespannt und rückseitig an den zugehörigen Bolzen 35 eingehängt.
Figur 5 zeigt einen Teil der Vorrichtung 10 von Figur 1 mit dem Niederhalter 4, mittels dessen die zugeführten Nahrungsmitteleinheiten 8A, ..., 8L im Schnittbereich der Schneidwerkzeuge 11A, ..., 11D gehalten werden können. Der Niederhalter 4 umfasst einen beidseits mittels Wellen 42 drehbar gelagerten Stab 41, an dem für jeden Förderkanal 33A, ..., 33L eine Niederhalteplatte 43, ..., 43L angeordnet ist. Vorzugsweise werden elastische Niederhalteplatten 43, ..., 43L aus Kunststoff vorgesehen, welche sich parallel zu den Förderkanälen 33A, ..., 33L erstrecken. Die gezeigte Welle 42 ist über einen Hebel 44 gelenkig mit einem Stab 45 verbunden auf, dem zwei Federelemente 46A, 46B beidseits von Schraubenmuttern 47A, 47B gehalten sind. Zwischen den Federelementen 46A, 46B ist der Stab 45 von einem Haltearm 48 gehalten, welcher über eine Halteleiste 49 mit der Montagestruktur 5 der Schneidevorrichtung 10 verbunden ist. Mittels des Stabs 45 und den Federelementen 46A, 46B wird der Hebel 44 in einer Mittellage gehalten und kann mit entsprechender Kraft auf beide Seiten gedreht werden. Der Niederhalter 4 kann sich daher flexibel an Volumenänderungen der Nahrungsmitteleinheiten 8A, ..., 8L anpassen.
Figur 6 zeigt die demontierte Schneideeinheit 1 der Vorrichtung 10 von Figur 1, die zwei identisch aufgebaute Schneidemodule umfasst, die von einer Montageplatte gehalten sind, die Teil der Montagestruktur 5 der Vorrichtung 10 ist. Jedes der Schneidemodule umfasst eine Antriebseinheit 12A; 12B und eine mit der Montagestruktur 5 verbundene Lagervorrichtung 120A; 120B, welche es erlaubt, einen zugehörigen ersten bzw. zweiten Lagerblock 16A, 16B vertikal abzusenken und wieder anzuheben. An jedem Lagerblock 16A, 16B sind je zwei Ultraschallgeneratoren 13A, 13B bzw. 13C, 13D angeordnet, welche je über ein Kopplungselement 15 mit einem Schneidewerkzeug 11A, 11B, 11C oder 11D verbunden sind.
Die Schneidewerkzeuge 11A, ..., 11D umfassen je eine Klinge, an deren Rücken die in einem Bogen verlaufenden Kopplungselemente 15 angeschweisst sind, wodurch die Ultraschallenergie vorteilhaft in die Klingen ein gekoppelt werden kann.
Mit diesen Schneidewerkzeugen 11A, ..., 11D können die Nahrungsmitteleinheiten 8A, ..., 8L praktisch ohne Kraftaufwand geschnitten werden. Während des Schneidevorgangs wirken daher praktisch keine Kräfte auf das Nahrungsmittel ein, weshalb eine maximale Präzision erzielt wird.
Figur 7 zeigt die Schubeinheit 2 von Figur 1 von unten. Das Schubwerkzeug 21 wird von einem Schlitten 23 gehalten, welcher entlang von Schienen 25A, 25B verschiebbar ist, die an zwei Montageauslegern der Montagestruktur 5 befestigt sind. Von den Montageauslegern ist auch die Antriebseinheit 22 mit dem Antriebsmotor 221 gehalten, welcher über ein Antriebsrad 223, einen Antriebsriemen 224 und zwei Schubräder 225A, 225B mit zwei Schubriemen 226A, 226B gekoppelt ist, an die das Schubwerkzeug 21 mittels Kopplungselementen 227 angekoppelt ist. In dieser Ausgestaltung ist das von einer vertikal verschiebbaren Schubstange 24 gehaltene Schubwerkzeug 21 ferner teleskopisch ausfahrbar. Dazu ist der Schlitten 23 mit Lagerblöcken 262 versehen, in denen mit dem Schubwerkzeug 21 verbundene Teleskopstangen 261 vertikal verschiebbar gelagert sind. Mittels der oben frei liegenden Teleskopstangen 261 bleibt das Schubwerkzeug 21 nach dem Ausfahren der Schubstange 24 in jeder vertikalen Lage horizontal ausgerichtet. Das Schubwerkzeug 21 kann daher mittels eines pneumatischen Antriebs, dessen Anschlüsse 28 gezeigt sind, abgesenkt und angehoben und mittels des Schlittens 23 vor und zurück gefahrenen werden. Somit können Nahrungsmitteleinheiten 8A, ..., 8L mit beliebigen Abmessungen an der Rückseite zentrisch erfasst und nach vorn gestossen werden.

Claims

Verfahren zum Schneiden eines Nahrungsmittels (8), umfassend eine Schneideeinheit (1) mit wenigstens einem Schneidwerkzeug (11), eine Schubeinheit (2) mit wenigstens einem Schubwerkzeug (21), wenigstens eine Antriebsvorrichtung (12, 22) für den Antrieb des Schneidwerkzeugs (11) und des Schubwerkzeugs (21), und einen Fördertisch (3), auf dem das Nahrungsmittel (8) abgelegt und mittels des Schubwerkzeugs (21) zum Schneidwerkzeug (11) hin gestossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (12, 22) in einem Arbeitszyklus derart gesteuert wird, dass das Schubwerkzeug (21) in einem ersten Zyklusabschnitt das Nahrungsmittel (8) an der Rückseite erfasst und zum Schneidwerkzeug (11) hin stösst und vom Nahrungsmittel (8) wieder gelöst und zurückgezogen wird, wonach in einem zweiten Zyklusabschnitt das Schneidwerkzeug (11) gegen das Nahrungsmittel (8) geführt und an der Frontseite des Nahrungsmittels (8) eine Nahrungsmittelscheibe (81) abgeschnitten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nahrungsmittel (8) auf einem Auflagebereich wenigstens eines elastischen Elements (34, 340) ganz oder teilweise gelagert wird, welches während des Vorschubs des Nahrungsmittels (8) im Auflagebereich gestaucht wird und sich nach dem Lösen des Schubwerkzeugs (21) im Auflagebereich dehnt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (340) eine auf dem Fördertisch (3) abgelegte elastische Lagerplatte (340) ist, auf der das Nahrungsmittel (8) in einem Teil oder in mehreren Teilen gelagert und gefördert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fördertisch (3) mehrere parallel zueinander ausgerichtete Förderkanäle (33A, ..., 33L) aufweist, in denen je wenigstens ein elastisches Element (34A, ..., 34L) angeordnet ist, auf dem je ein Teil des Nahrungsmittels (8) gelagert ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in jeden der Förderkanäle (33A, ..., 33L) wenigstens ein schnurförmiges oder riemenförmiges elastisches Element (34A, ..., 34L) angeordnet ist, parallel zu dem das Schubwerkzeug (21) verschoben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass Nahrungsmittel (8) oder die verschiedenen Teile des Nahrungsmittels (8) frontseitig mittels eines Niederhalters (43A, ..., 43L) elastisch gegen den Fördertisch (3) gedrückt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidwerkzeug (11) eine Klinge umfasst, die zumindest während des Schneidvorganges mit Ultraschallenergie beaufschlagt wird.
Vorrichtung (10) zum Schneiden eines Nahrungsmittels (8), umfassend eine Schneideeinheit (1) mit wenigstens einem Schneidwerkzeug (11), eine Schubeinheit (2) mit wenigstens einem Schubwerkzeug (21), mit wenigstens einer Antriebsvorrichtung (12, 22) für den Antrieb des Schneidwerkzeugs (11) und des Schubwerkzeugs (21), und einen Fördertisch (3), auf dem das Nahrungsmittel (8) abgelegt und mittels des Schubwerkzeugs (21) gegen das Schneidwerkzeug (11) förderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (6) vorgesehen ist, mittels der die Antriebsvorrichtung (12, 22) derart steuerbar ist, dass das Schubwerkzeug (21) in einem ersten Zyklusabschnitt gegen die Rückseite des Nahrungsmittels (8) führbar und vorwärts gegen das Schneidwerkzeug (11) und wieder zurück verschiebbar ist, wonach in einem zweiten Zyklusabschnitt das Schneidwerkzeug (11) gegen das Nahrungsmittel (8) führbar und an der Frontseite des Nahrungsmittels (8) eine Nahrungsmittelscheibe (81) abschneidbar ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein elastisches Element (34, 340) vorgesehen ist, welches der vollständigen oder teilweisen Lagerung des Nahrungsmittels (8) dient.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Fördertisch (3) mehrere parallel zueinander ausgerichtete Förderkanäle (33A, ..., 33L) aufweist, in denen je wenigstens ein elastisches Element (34A, ..., 34L) angeordnet ist und in denen zylinderförmige Teile des Nahrungsmittel (8) gefördert werden können.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (340) eine auf dem Fördertisch (3) abgelegte elastische Lagerplatte (340) ist oder dass in jedem der Förderkanäle (33A, ..., 33L) wenigstens ein schnurförmiges oder riemenförmiges elastisches Element (34A, ..., 34L) angeordnet ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem der Förderkanäle (33A, ..., 33L) vorzugsweise zwei schnurförmige oder riemenförmige elastische Elemente (34A, ..., 34L) parallel zueinander verlaufen, deren Enden im Eingangsbereich und im Ausgangsbereich des zugehörigen Förderkanals (33A, ..., 33L) gehalten und gegebenenfalls miteinander verbunden sind.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 9 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Elementen (34, 340) Elastomere, vorzugsweise Fluorelastomere sind.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 8 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Niederhalter (4) vorgesehen ist, der einen drehbar und elastisch gehaltenen Stab (41) aufweist, an dem vorzugsweise für jeden der Förderkanäle (33A, ..., 33L) eine Niederhalteplatte (43A, ..., 43L) befestigt ist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 8 - 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideeinheit (1) eine Lagervorrichtung (120) umfasst, mittels der das Schneidwerkzeug (11) vertikal verschiebbar ist und dass das Schneidwerkzeug (11) eine Klinge umfasst, die über ein Kopplungselement (15) mit einem Ultraschallgenerator (13) verbunden ist.