KR20160098292A - 식품 생산물을 소형 음식 생산물로 절단하는 장치 및 방법 - Google Patents

식품 생산물을 소형 음식 생산물로 절단하는 장치 및 방법 Download PDF

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KR20160098292A
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food
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고름 쇠렌센
피터 미켈센
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마렐 아/에스
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Abstract

본 발명은 식품 대상물을 소형의 식품 생산물로 절단하기 위한 절단 장치에 관한 것으로서, 절단 장치는, 제 1 단부 및 제 2 단부를 가진 공급 콘베이어, 제 1 단부 및 제 2 단부를 가진 콘베이어 시스템으로서, 콘베이어 시스템의 제 1 단부가 공급 콘베이어의 제 2 단부에 인접하고 실질적으로 평행하도록 콘베이어 시스템이 배치됨으로써 그 사이에 제 1 슬릿이 형성되는, 콘베이어 시스템 및, 제 1 슬릿을 통해 연장되는 절단 평면을 가지는 제 1 절단 유닛으로서, 공급 콘베이어에 의해 이송되는 식품 대상물들을 소형 식품 생산물로 절단하기 위하여 제어 유닛에 의해 제어되는 제 1 절단 유닛을 포함하고, 제 1 슬릿 및 절단 유닛의 절단 평면은 이송 방향에 직각인 축에 대하여 각도를 형성한다.

Description

식품 생산물을 소형 음식 생산물로 절단하는 장치 및 방법{A CUTTING APPARATUS AND A METHOD FOR CUTTING FOOD PRODUCTS INTO SMALLER FOOD PRODUCTS}
본 발명은 식품 대상물을 소형의 식품 생산물로 절단하기 위한 절단 장치 및 방법에 관한 것이다.
국제 출원 공개 WO 2005097438 는 생선 필렛, 닭가슴살, 뼈없는 닭다리등과 같은 식품 대상물을 통상적으로 사각 형상인, 고정 형상을 가진 부분들로 절단하는 장치를 개시한다. 이러한 절단 장치는 서로의 뒤에 배치된 2 개의 절단 장치들의 사용에 기초하며, 절단 장치는 식품 대상물의 모든 측부를 절단한다. 제 1 절단 장치는 유입되는 식품 생산물의 스캐닝 데이터(scanning data)를 획득하고 그것에 기초하여 식품 생산물을 평행한 식품 스트립(food strip)으로 절단한다. 이러한 식품 스트립들은 차후에 수동으로 90o 회전하고 제 2 절단 장치를 통해 이송되어 식품 스트립을 복수개의 정사각형으로 절단한다.
차후의 절단을 위하여 식품 스트립들을 수동으로 재정렬하는 상기의 중간 단계는 가외의 노력이 필요한 것에 더하여 식품 생산물들이 단단할 필요가 있으며, 왜냐하면 그렇지 않을 경우에 식품 스트립의 취급이 더욱 어려울 것이기 때문이다. 그러한 단단함을 획득하기 위한 가장 논리적인 해법은 식품 생산물을 냉동시키는 것이며, 예를 들어 제 1 절단 장치 앞에 냉동 터널을 배치하는 것이다. 이것은 명백하게도 시간을 요구하는 해법일 뿐만 아니라, 비경제적이기도 하다.
이러한 문제점을 극복하기 위한 한가지 방법은 워터-제트 커터(water jet cutter)를 사용하는 것이며, 그러한 절단 장치는 식품 대상물을 임의의 크기 및 형상으로 절단할 수 있다. 그러나, 그러한 절단 장치의 작동 비용은 고압 시스템 및 물 원천을 필요로 하기 때문에 비싸다. 더욱이, 그러한 워터 제트 커터는 식품 대상물이 강철/금속으로 만든 콘베이어 벨트상에 놓일 것을 필요로 하지만, 그러한 벨트들은 통상적으로 커다란 회전 직경을 가지며, 이는 개별적인 부분들, 예를 들어 사각형 부분들을 서로로부터 분리시키기 어렵다는 것을 의미한다.
따라서 본 발명의 발명자는 향상된 절단 장치의 필요성이 있다는 점을 이해하였으며 결과적으로 본 발명을 창안하기에 이르렀다.
본 발명의 실시예의 목적은 높은 처리량을 가지고 보다 경제적이며 완전히 자동화되고 단순화된 절단 장치를 제공하는 것이다. 전체적으로, 본 발명이 바람직스럽게는 종래 기술의 상기 언급된 단점들중 하나 이상을 임의의 조합으로 또는 단독으로 완화시키거나, 경감시키거나 또는 제거할 것을 시도한다. 특히, 본 발명의 실시예들의 목적으로서, 상기 언급된 문제들 또는 다른 문제들을 해결하는 절단 장치를 제공한다.
상기 관심 사항들중 하나 또는 그 이상을 해결하도록, 본 발명의 제 1 양상에서 식품 대상물을 소형의 식품 생산물로 절단하기 위한 절단 장치가 제공되는데, 이것은:
제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 공급 콘베이어,
제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 콘베이어 시스템으로서, 콘베이어 시스템의 제 1 단부가 공급 콘베이어의 제 2 단부에 인접하고 실질적으로 평행하도록 콘베이어 시스템이 배치됨으로써 그 사이에 제 1 슬릿을 형성하는, 콘베이어 시스템 및,
제 1 슬릿을 통해 연장되는 절단 평면을 가지는 제 1 절단 유닛으로서, 제어 유닛에 의해 제어되고, 공급 콘베이어에 의해 이송되는 식품 대상물을 소형의 식품 생산물로 절단하는, 제 1 절단 유닛을 포함하고,
절단 유닛의 절단 평면 및 제 1 슬릿은 이송 방향에 직각인 축에 대하여 각도를 형성한다.
식품 대상물이 이송 방향에 대하여 각도를 가지고 절단되는 사실은 동일한 콘베이어 시스템을 따라서 하나 이상의 차후 절단이 이루어질 가능성을 여는 반면에, 식품 대상물이 이송 방향에 대하여 직각으로 절단되는 경우에 결과적인 소형 식품 생산물은 차후의 절단을 수행할 수 있도록 하기 위하여 이송 시스템으로부터 항상 제거되어야 한다.
각도라는 용어는 이송 방향에 대하여 90°와 상이한 각도를 이루는 것을 의미한다.
일 실시예에서, 절단 장치는 공급 콘베이어상에서 유입되는 식품 대상물의 스캐닝 데이터를 획득하기 위하여 공급 콘베이어와 관련된 제 1 스캐닝 장치를 더 포함하고, 획득된 스캐닝 데이터는 제 1 절단 유닛을 제어하기 위한 제어 유닛에 의해 제어 데이터로서 이용된다. 절단 장치는 타코 메터(taco meter)등과 같은 추적 장치(tracking device)를 더 포함하여 식품 대상물을 항상 추적함으로써 제 1 절단 유닛을 제어하는 제어 유닛은 절단 프로세스를 시작할 때 식품 대상물의 정확한 위치를 인식한다.
일 실시예에서, 콘베이어 시스템은:
제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 콘베이어 하위 시스템(sub-system) 및,
제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 배출 콘베이어를 포함하고, 콘베이어 시스템의 제 1 단부는 콘베이어 하위 시스템의 제 1 단부이고, 콘베이어 하위 시스템의 제 2 단부는 배출 콘베이어의 제 1 단부에 인접하고 실질적으로 평행하여 제 2 슬릿을 형성한다.
제 2 슬릿은 일 실시예에서 제 1 슬릿에 대하여 각도를 형성하고, 절단 장치는 제어 유닛에 의해 제어되는 제 2 절단 유닛을 더 포함하고 제 2 슬릿을 통해 연장되는 절단 평면을 가진다.
따라서 유입되는 식품 대상물을 소형의 식품 생산물로 절단할 수 있고, 소형 식품 생산물들은 그 어떤 수동적인 간섭 없이 자동적으로 모든 측면들에서 절단된다. 이것은 예를 들어 식품 대상물을 냉동시킴으로써 유입되는 식품 대상물들을 단단하게 하는 요건이 더 이상 불필요하게 하며, 이는 전체적인 장치를 경제적이게 할 뿐만 아니라, 장치의 처리량을 향상시킨다.
소형의 식품 생산물은 고정된 형상을 가진 그 어떤 유형의 생산물일 수 있지만 그에 제한되지는 않으며, 예를 들어 식품 생산물들의 모든 측부들이 절단되지만 그러한 고정된 형상들은 예를 들어 사각 형태, 장사방(rhomboid) 형태, 삼각 형태등과 같은 그 어떤 유형의 형태일 수 있다.
소형 식품 생산물들은 예를 들어, 목표 중량 및/또는 목표 치수와 같이 미리 정해진 목표를 달성하는 부분들로서 간주될 수 있지만, 그에 제한되는 것은 아니다.
제 1 및/또는 제 2 절단 유닛들은 절단검 유형 블레이드(sword type blade), 선형으로 움직이는 블레이드, 레이저, 워터 제트(watr jet), 초음파일 수 있지만 그에 제한되는 것은 아니다.
제 1 슬릿에 대한 제 2 슬릿의 각도는 일 실시예에서 70 도 내지 110 도 사이의 범위, 바람직스럽게는 80 도 내지 100 도 사이의 범위, 보다 바람직스럽게는 대략 90 도이다.
일 실시예에서, 제어 유닛은 공급 콘베이어와 콘베이어 시스템 사이의 상대적인 속도를 제어함으로써 소형 식품 생산물 사이의 거리를 발생시키도록 더 적합화된다. 이것은 예를 들어 콘베이어 시스템이 작동하는 동안 각각의 절단 이후에 공급 콘베이어를 시동 및 정지시킴으로써 해결될 수 있거나, 또는 각각의 절단 이후에 공급 콘베이어의 속도를 느리게 함으로써 해결될 수 있으며, 고속으로 작동하는, 콘베이어 시스템과 공급 콘베이어 사이의 상대적인 속도 차이는 인접한 소형 식품 생산물들 사이에서 간격을 발생시킨다. 다른 해법들도 원래 가능한데, 예를 들어 공급 콘베이어에 비교하여 콘베이어 시스템을 항상 고속으로 주행시킴으로써 가능하다. 따라서, 이후에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 인접한 소형 식품 대상물들 사이의 그러한 간격은 소형 식품 대상물들의 차후 절단을 위하여 매우 바람직스러울 수 있다.
일 실시예에서, 식품 대상물들의 적어도 일 측부가 제 1 슬릿에 실질적으로 평행하도록 식품 대상물들이 공급 콘베이어상으로 배치된다. 식품 대상물이 예를 들어 닭가슴살 또는 뼈가 제거된 닭다리라고 가정하면, 닭가슴살 또는 뼈가 제거된 닭다리의 일 측부가 실질적으로 제 1 슬릿에 평행하도록 공급 콘베이어상으로의 배치가 바람직스럽게 이루어진다. 따라서, 제 1 절단은 소형 식품 대상물들이 복수개의 평행한 식품 대상물의 스트립(strip)들이 되는 결과가 이루어지며, 그러한 경우에 가금육(poultry meat)의 스트립들이다. 공급 콘베이어로의 배치는 수작업으로 이루어질 수 있거나, 또는 예를 들어 로봇 아암을 통하여 완전하게 자동화될 수 있다. 제 2 절단 유닛이 제 1 절단 유닛에 대하여 각도를 형성할 수 있고, 예를 들어 제 1 절단 유닛에 대하여 90 도의 각도를 형성할 수 있다는 사실은 평행한 스트립들을 사각 형상을 가진 소형 식품 생산물로 절단할 수 있게 한다.
또한, 인접한 소형 식품 대상물들 사이에 충분한 공간이 제공됨으로써, 인접한 소형 식품 대상물들을 동시에 절단하지 않으면서, 한번에 각각의 개별적인 소형 식품 대상물을 절단할 수 있다. 따라서, 소망의 형상 및/또는 부분으로 매우 우수한 절단 제어가 제공된다.
일 실시예에서, 콘베이어 하위 시스템은:
제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 제 1 콘베이어로서, 콘베이어 하위 시스템의 제 1 단부가 제 1 콘베이어의 제 1 단부인, 제 1 콘베이어 및,
제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 제 2 콘베이어를 포함하고, 제 2 콘베이어의 제 1 단부는 제 1 콘베이어의 제 2 단부에 인접하고 그에 실질적으로 평행하게 위치됨으로써 중간 슬릿을 형성하고, 상기 중간 슬릿은 제 1 슬릿과 실질적으로 평행하고, 콘베이어 하위 시스템의 제 2 단부는 제 2 콘베이어의 제 2 단부이다.
이미 설명된 바와 같이, 제어 유닛은 일 실시예에서 공급 콘베이어와 콘베이어 시스템 사이의 상대적인 속도를 제어함으로써 제 1 슬릿에서 소형 식품 생산물들 사이에 거리를 발생시키도록 더 적합화될 수 있고, 이러한 경우에 인접한 소형 식품 대상물들 사이에 거리를 발생시키기 위하여, 공급 콘베이어와 제 1 콘베이어 사이의 속도를 제어한다.
일 실시예에서, 제 2 콘베이어의 이송 속도는 제 1 콘베이어의 속도 보다 빠르다. 따라서, 인접한 소형 식품 생산물들이 동시에 절단되지 않는 것을 보장하기 위하여, 차후의 절단이 수행되기 전에, 인접한 소형 식품 생산물들 사이에서, 예를 들어 상기 언급된 식품 스트립들 사이에서, 간격을 증가시킬 수 있다.
제 1 슬릿과 제 2 슬릿 사이에 위치된 상기의 중간 슬릿이 제 1 슬릿에 평행하다는 점에 의하여, 제 1 콘베이어와 제 2 콘베이어의 속도 차이에 의해 야기되는 증가된 거리 전달에서의 소형 식품 생산물 사이의 추가적인 거리는 소형 식품 생산물들로 "균일하게" 전달되는 것이 보장된다. 만약 예를 들어 중간 슬릿이 제 1 슬릿에 평행하지 않다면, 제 1 콘베이어와 제 2 콘베이어 사이의 속도 차이에 기인하여 소형 식품 생산물은 콘베이어상에서 아마도 이동되거나 또는 뒤집어질 것이다. 그러나, 이러한 평행한 배치 때문에, 이러한 속도 차이는 소형 식품 생산물에 동시에 적용된다.
일 실시예에서, 제 2 슬릿의 각도는 제 1 슬릿의 각도에 대하여 변화(shift)되는데, 예를 들어 70 도 내지 110 도 사이의 각도로 변화(shift)되고, 바람직스럽게는 대략 90 도의 각도로 변화된다.
일 실시예에서, 절단 장치는 소형 식품 생산물의 스캐닝 데이터를 획득하기 위하여 제 1 또는 제 2 콘베이어 또는 콘베이어 하위 시스템과 관련된 제 2 스캐닝 장치를 더 포함하고, 소형 식품 생산물에 대하여 획득된 스캐닝 데이터는 제 2 절단 유닛을 제어하기 위하여 제어 유닛에 의해 제어 데이터로서 이용된다. 따라서 제 2 절단 유닛에 의한 제 2 절단을 겪기 전에, 예를 들어 제 2 콘베이어상의 소형 식품 대상물들의 위치에 대한 상세한 정보를 얻을 수 있고, 따라서 소형 식품 대상물로의 식품 대상물의 최종적인 절단이 완전하게 제어된다.
제 2 절단 유닛은 제 1 스캐닝 장치의 스캐닝 데이터에 의해서만 작동될 수도 있으며, 예를 들어 소형 식품 생산물의 위치를 추적함으로써 그렇게 될 수 있다는 점이 주목되어야 한다.
일 실시예에서, 절단 평면이 항상 제 1 슬릿내에 있도록 제 1 슬릿의 각도 및 절단 평면의 각도를 동시에 조절하기 위하여 절단 장치는 각도 조절 메카니즘을 포함한다. 각도 조절 메카니즘은 일 실시예에서 획득된 스캐닝 데이터에 기초하여 제어 유닛에 의해 작동되는데, 여기에서 제어는, 이송 방향에 대하여 30 도 내지 -30 도 사이와 같은 각도에서, 절단 유닛으로 식품 생산물을 절단하면서 절단 평면 및 제 1 슬릿의 각도를 연속적으로 증가시키거나 또는 감소시키는 것을 포함한다. 일 실시예에서, 결과적인 소형 식품 생산물이 중량 기준과 같은 미리 결정된 목표 기준을 달성하도록, 제어는 절단 유닛으로 식품 생산물을 절단하면서 절단 평면 및 제 1 슬릿의 각도를 연속적으로 증가시키거나 또는 감소시키는 것을 포함한다.
따라서 유입되는 식품 생산물을 소형의 식품 생산물로 절단하는 효과적인 해법이 제공되는데, 여기에서는 하나의 예로서 미리 결정된 목표 기준(target criterion)이 고정된 목표 중량의 소형 식품 생산물일 수 있다. 스캐닝 데이터는 예를 들어 그 어떤 유형의 생선 필렛(fish fillet)일 수 있는, 유입되는 식품 생산물들의 면적을 나타내는 면적 관련 데이터 및/또는 체적 데이터를 포함할 수 있으며, 상기 데이터는 각도 조절 메카니즘을 제어하는데 있어서 제어 유닛에 의해 입력 데이터로서 이용된다. 일 예로서, 각도 조절 메카니즘의 각도를 이송 방향에 대하여 예를 들어 30 도 내지 -30 도로 조절할 때 제어는 상기 각도 조절 메카니즘의 각도를 얼마나 빨리 변화시킬 것인가를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 및/또는 제 2 절단 유닛은 경사 각도 메카니즘(tilting angle mechanism)에 장착되고, 제어 유닛은 절단하는 동안 절단 유닛의 경사 각도를 제어하도록 더 적합화된다. 따라서 식품 대상물을 보다 자연스러운 형상을 가진 소형 식품 생산물로 절단할 수 있으며, 예를 들어 생선 필렛 또는 닭가슴살과 같은 식품 생산물로 절단할 수 있고, 여기에서 절단된 측부가 반드시 수직은 아니지만 변화되는 경사를 가질 수 있다.
제 1 및/또는 제 2 절단 유닛(들)의 절단 평면은 제 1 슬릿 또는 제 2 슬릿을 통하여 각각 놓인다는 점이 주목되어야 한다. 그러나, 필요하다면, 벨트가 손상되는 것을 회피하기 위하여 제 1 및/또는 제 2 슬릿의 위치가 경사진 절단 각도에 적합화될 수 있다.
콘베이어 시스템 및/또는 콘베이어 하위 시스템 및/또는 제 1 및 제 2 콘베이어는 복수개의 이격된 라운드 벨트(round belt)를 포함하는 라운드 벨트 콘베이어(round-belt conveyer)일 수 있으며, 여기에서 라운드 벨트는 실질적으로 이송 방향에 평행하게 연장될 수 있다. 더욱이, 라운드 벨트의 수는 라운드 벨트들이 거의 연속적이거나 또는 반 연속적인 콘베이어 벨트들을 형성하도록 이루어질 수 있다. 그러한 라운드 벨트 콘베이어들을 사용하는 것의 장점은 인접한 콘베이어 또는 콘베이어 시스템들 사이에서 그러한 각도를 만드는 것이 상대적으로 용이하다는 것이다. 라운드 벨트 사용의 다른 장점은 오목한 콘베이어 표면을 용이하게 만들 수 있다는 점이다.
본 발명의 제 2 양상에서는 절단 장치를 이용하여 식품 대상물을 소형 식품 생산물로 절단하는 방법이 제공되는데, 상기 절단 장치는:
제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 공급 콘베이어,
제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 콘베이어 시스템으로서, 콘베이어 시스템의 제 1 단부는 공급 콘베이어의 제 2 단부에 인접하고 실질적으로 평행하도록 콘베이어 시스템이 배치됨으로써 그 사이에 제 1 슬릿이 형성되는, 콘베이어 시스템 및,
제 1 슬릿을 통해 연장되는 절단 평면을 가지고 제어 유닛에 의해 제어되는 절단 유닛을 포함하고,
상기 절단하는 방법은,
공급 콘베이어에 의해 이송되는 식품 대상물을 소형 식품 생산물로 절단하는 단계를 포함하고, 제 1 슬릿 및 절단 유닛의 절단 평면은 이송 방향에 직각인 축에 대하여 각도를 형성한다.
일 실시예에서, 제 1 및/또는 제 2 절단 유닛들은 제 1 및/또는 제 2 슬릿들의 위에 위치되고 제 1 및/또는 제 2 절단 유닛들의 나이프 평면(knife plane)은 개별의 슬릿을 통해 연장된다.
일 실시예에서, 제 1 및/또는 제 2 슬릿 둘레의 운반 표면의 형상, 즉, 제 1 및/또는 제 2 슬릿의 형상은 오목하고, 절단 유닛들이 제 1 및/또는 제 2 슬릿의 위에 배치되었을 때 제 1 및/또는 제 2 절단 유닛들의 절단 경로를 실질적으로 따른다.
제 1 및/또는 제 2 절단 유닛들이 제 1 및/또는 제 2 슬릿들의 위에 위치되고 제 1 및/또는 제 2 슬릿들의 형상이 오목하며 제 1 및/또는 제 2 절단 유닛들의 절단 경로를 실질적으로 따르기 때문에, 절단 유닛들의 크기를 현저하게 감소시킬 수 있고 절단 장치의 치수도 감소시킬 수 있다. 더욱이, 제 1 및/또는 제 2 절단 유닛들의 중량 및 관성이 감소될 수 있으며, 따라서 절단 속도가 증가될 수 있고 따라서 절단 장치의 처리량이 증가될 수 있다.
오목하다는 용어는 측부들보다 낮은 위치에 놓인 중심 부분을 가지는 그 어떤 형상으로서 이해될 수 있으며, 이것이 반드시 매끄러운 형상일 필요는 없으며, 예를 들어, U 형상, V 형상, 원호 형상 및 그와 유사한 형상을 가진다.
일 실시예에서, 운반 표면은 2 개 또는 그 이상의 나란하게 배치된 무한 벨트 또는 코드(cord)들을 포함한다. 코드는 그 어떤 유형의 단면 프로파일(cross-sectional profile)을 가질 수 있으며, 둥근 프로파일(round profile) 또는 V 형상 프로파일을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 및/또는 제 2 슬릿들 둘레의 운반 표면의 오목한 형상은 원호로서 실질적으로 절단 유닛의 회전축에 중심을 가진다.
일 실시예에서, 제 1 및/또는 제 2 절단 유닛은:
아암,
상기 아암의 일 단부에 장착된 나이프 블레이드(knife blade)로서, 아암의 대향 단부(opposite end)는 아암의 회전 운동을 공급하기 위하여 따라서 나이프 블레이드의 회전 운동을 공급하기 위하여 구동 유닛에 장착되도록 적합화되는, 나이프 블레이드를 포함하고,
식품 대상물을 소형 식품 대상물로 절단하는 동안, 나이프 블레이드의 절단날 측부가 식품 대상물과 각도를 이루어 맞물리도록 나이프 블레이드가 아암에 장착되며, 상기 각도는 절단이 이루어지는 동안 나이프 블레이드가 아래로 향하는 힘을 식품 대상물상으로 그리고 콘베이어 시스템의 운반 표면을 향하여 가하도록 하는 그런 각도이다.
따라서, 종래 기술의 절단 유닛들보다 현저하게 가볍고 작은 절단 유닛이 제공되며, 이것은 절단 장치의 위에, 즉, 제 1 및/또는 제 2 슬릿들 위에 배치되기에 적절하다.
일 실시예에서, 절단날 측부 및 운반 표면 또는 슬릿 둘레의 운반 표면의 접촉 지점에서의 접선은 절단하는 동안 예각을 형성한다. 따라서 절단하는 동안 식품 대상물이 미끄러지거나 또는 움직이는 것을 방지하는, 아래로 지향되는 힘이 발생되는 것이 보장된다. 일 실시예에서, 예각은 10 도 내지 60 도 사이이고, 바람직스럽게는 20 도 내지 30 도 사이이고, 가장 바람직스럽게는 대략 25 도 이다.
일 실시예에서, 절단하는 동안, 절단 유닛에 의해 식품 대상물상으로 가해지는 수평의 힘(Fhori)이 식품 대상물과 운반 표면 사이의 마찰력을 초과하지 않도록, 운반 표면의 마찰 계수 및/또는 식품 대상물의 특성 및/또는 유형에 상기 각도(angle)가 적합화된다. 따라서, 절단하는 동안 수평의 힘(Fhori)에 대하여 반대 방향으로 지향하는 마찰력은 절단하는 동안 측방향으로의 변위를 방지하기에 충분하게 되는 것이 보장된다.
일 실시예에서, 절단날 측부는 매끄러운 절단날을 포함한다. 일 실시예에서, 매끄러운 절단날은 실질적으로 직선인 절단날(cutting edge) 또는 만곡된 선(curved line)이다.
일 실시예에서, 아암은 다음과 같은 재료로부터 선택된 재료로 만들어진다.:
탄소 섬유,
세라믹 재료,
플라스틱 재료, 또는
금속 또는 금속 합금.
일 실시예에서, 아암이 구동 유닛에 장착되었을 때, 아암의 길이는, 식품 대상물들의 상부와 아암의 대향하는 단부 사이에 여유 거리(clearance distance)를 가지면서, 피봇으로부터 식품 대상물까지의 거리보다 짧도록, 아암의 길이가 식품 대상물들의 최대 두께에 적합화된다. 여유 거리는 일 실시예에서 1 내지 9 mm 사이의 범위일 수 있고, 바람직스럽게는 3 내지 7 mm 사이의 범위일 수 있고, 가장 바람직스럽게는 대략 5 mm 이다.
일 실시예에서, 절단 장치는 절단 유닛(들)의 각도 위치를 조절함으로써 수직에 비교하여 나이프 평면의 각도를 경사지도록(tilt) 적합화된 절단 평면 조절 메카니즘을 더 포함한다. 따라서 절단의 다양성을 증가시킬 수 있다. 일 예로서, 오직 수직의 절단 대신에, 식품 대상물들이 보다 자연스런 형상을 가지는 방식으로 식품 대상물을 절단하는 것이 바람직스러울 수 있다. 절단 평면 조절 메카니즘은 일 예로서 나이프의 각도 위치를 조절할 수 있는, 절단 유닛이 장착되는 메카니즘을 포함할 수 있다.
일반적으로 본 발명의 다양한 특징들은 본 발명의 범위내에서 그 어떤 가능한 방식으로도 조합되고 결합될 수 있다. 본 발명의 상기의 내용 및 다른 양상들, 특징들 및/또는 장점들은 이후에 설명된 실시예들을 참조하여 명백해질 것이며 설명될 것이다.
본 발명의 실시예들은 도면을 참조하여 오직 하나의 예로서 설명될 것이다.
도 1 및 도 2 는 식품 대상물을 소형 식품 생산물로 절단하기 위한 본 발명에 따른 절단 장치의 일 실시예에 대한 사시도 및 평면도를 도시한다.
도 3 및 도 4 는 본 발명에 따른 절단 장치의 다른 실시예를 도시한다.
도 5 및 도 6 은 본 발명에 따른 절단 장치의 다른 실시예에 대한 사시도 및 평면도를 도시한다.
도 7 은 도 5(c) 및 도 6(c)의 측면도를 도시한다.
도 8 은 도 5(d) 및 도 6(d)의 확대도를 도시한다.
도 9 는 복수개의 소형 식품 생산물로 절단된 생선 필렛(fish filet)의 예를 도시한다.
도 10 내지 도 12 는 도 1 내지 도 8 의 임의의 도면과 관련하여 이용될 수 있는 콘베이어 시스템의 일 실시예에 대한 사시도 및 측면도를 도시한다.
도 13 및 도 14 는 도 10 및 도 11 에 도시된 콘베이어 시스템의 사시도 및 측면도를 도시하며, 절단 유닛은 경사 각도 메카니즘에 장착되어 있다.
도 15 는 본 발명에 따른 절단 장치의 다른 실시예를 도시하며, 절단 유닛은 콘베이어 또는 콘베이어 시스템의 위에 배치되고, 절단 유닛의 절단 평면이 연장되는 슬릿은 오목하고 절단 유닛의 절단 경로의 형상을 실질적으로 따른다.
도 16 은 콘베이어들 또는 운반 표면들이 복수개의 나란하게 배치된 무한 코드 벨트(endless cord belt)를 포함하는 실시예를 그래픽으로 도시한다.
도 17 은 제 1 슬릿(들)(그리고/또는 제 2 슬릿들) 둘레의 운반 표면의 오목한 형상, 즉, 슬릿(들)(1503)의 형상이 원호형으로 형상화되는 실시예를 도시한다.
도 18 은 오목한 슬릿을 통하여 도 15 의 절단 유닛이 움직이는 것을 그래픽으로 도시한다.
도 19a 내지 도 19c 는 식품 생산물이 절단되는 움직임을 그래픽으로 도시하며, 동일한 식품 대상물로부터의 모든 스트립들은 같은 시간에 최종의 부분들로 절단된다.
도 20a 내지 도 20c 는 식품 생산물이 절단되고 있는 움직임을 그래픽으로 도시하며, 모든 스트립들은 하나씩 최종 부분들로 절단된다.
도 1 내지 도 8 은 콘베이어들의 각도 형성 단부들을 달성하는 방법의 일 예를 도시한다. 이러한 도면에서 벨트는 "접혀진(folded)" 통상적인 평탄 벨트이다.
도 10 내지 도 14 는 콘베이어들의 각도 형성 단부들을 달성하는 방법에 대한 다른 방법을 도시한다. 이러한 도면들에서 콘베이어들은 이격된 여러개의 둥근 벨트들로 이루어진다.
본 발명은 상기 언급된 콘베이어들에 제한되는 것으로 간주되지 않음이 주목되어야 한다.
도 1 및 도 2 는 음식물(113)을 소형 음식 생산물(114,115)로 절단하기 위한 본 발명에 따른 절단 장치(100)의 일 실시예에 대한 사시도 및 평면도를 도시한다. 절단 장치(100)는 제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 공급 콘베이어(infeed conveyer, 102), 공급 콘베이어(101)와 관련된 제 1 스캐닝 장치(109), 제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 콘베이어 시스템(102)을 포함하며, 상기 콘베이어 시스템(102)의 제 1 단부가 공급 콘베이어(101)의 제 2 단부와 인접하고 실질적으로 평행하도록 콘베이어 시스템(102)의 제 2 단부가 배치됨으로써 그 사이에 제 1 슬릿(slit, 120)을 형성한다. 제 1 슬릿(120)은 화살표(117)로 표시된 바와 같이 이송 방향에 직각인 축에 대하여 각도를 형성한다.
절단 장치(100)는 제 1 절단검 블레이드(sword blade, 106)를 포함할 수 있는 제 1 절단 유닛(105)을 더 포함하며, 이것은 제 1 슬릿을 통해 연장되는 절단면을 가지고, 공급 콘베이어(101)에 의해 이송된 식품 대상물(113)을 소형의 식품 생산물(114)로 절단하도록 제어 유닛(116)에 의해 제어된다.
여기에 도시된 바와 같이, 콘베이어 시스템(102)은 이러한 실시예에서 제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 단일의 콘베이어인 콘베이어 하위 시스템(103) 및, 제 1 단부와 제 2 단부를 가지는 배출 콘베이어(outfeed conveyer, 104)를 포함한다. 콘베이어 하위 시스템(103)의 제 1 단부는 공급 콘베이어의 제 2 단부에 인접하고 실질적으로 평행한 상기 언급된 단부이다. 하위 콘베이어 시스템(103)의 제 2 단부는 배출 콘베이어의 제 1 단부에 인접하고 실질적으로 평행하며, 제 2 슬릿(118)을 형성하는데, 상기 제 2 슬릿은 제 1 슬릿(120)에 대하여 각도를 형성한다.
절단 장치(100)는 하위 콘베이어 시스템(103)과 관련된 제 2 스캐닝 장치(111) 및 제어 유닛에 의해 제어되는 제 2 절단 유닛(107)을 더 포함하는데, 제어 유닛은 위에서 언급된 제어 유닛(116)일 수 있고, 제 2 절단 유닛은 제 2 슬릿(118)을 통해 연장되는 절단 평면을 가지는 제 2 절단검 블레이드(108)를 포함한다. 제 1 슬릿(120)에 대한 제 2 슬릿(118)의 각도는 70o 내지 110o 사이의 범위일 수 있고, 바람직스럽게는 80o 내지 100o 사이일 수 있고, 가장 바람직스럽게는 대략 90o일 수 있다.
절단 장치(100)의 기능은 일 실시예에서 다음의 방식으로 설명된다: 식품 대상물(113)은 공급 콘베이어(101)상으로 배치되고, 이것은 수동으로 이루어질 수 있거나, 또는 완전 자동으로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 로봇 아암(미도시)으로 이루어질 수 있다. 또한 여기에 설명되는 바와 같이 식품 대상물의 일측이 제 1 슬릿(120)에 실질적으로 평행한 각도하에 식품 대상물(113)을 배치하는 것이 바람직스러울 수 있다. 식품 대상물(113)은 공급 콘베이어(101)에 의해 이송되는데, 스캐닝 장치는 식품 대상물(113)의 스캐닝 데이터를 획득하고, 획득된 스캐닝 데이터는 제 1 절단 유닛(105)을 제어하기 위하여 제어 유닛(116)에 의해 제어 데이터로서 이용된다. 스케닝 데이터는 일 예로서 공급 콘베이어(101)상의 식품 대상물들의 정확한 위치를 나타낼 수 있고, 두께 프로파일, 식품 대상물의 칼러등과 같은 다른 데이터가 획득될 수 있다.
절단 장치(100)는 항상 식품 대상물을 추적하도록 타코 메터(taco meter)등과 같은 추적 장치(미도시)를 더 포함할 수 있어서, 제 1 절단 유닛(105)을 제어하는 제어 유닛은 절단 프로세스를 시작할 때 식품 대상물의 정확한 위치를 알게 된다.
여기에 도시된 바와 같이, 소형 식품 생산물(113)은 평행한 식품 스트립(114)의 형태이고, 한번에 오직 하나의 식품 스트립이 제 2 절단 유닛(107)에 의해 절단되는 것을 보장하기 위하여 인접한 식품 스트립(114)들 사이에 거리가 존재한다. 그러한 거리를 발생시키는 한가지 방법은 제어 유닛(116)에 의하여 콘베이어 하위 시스템(103)과 공급 콘베이어(101) 사이에 상대적인 속도로 작동하는 것이다. 이것은 일 실시예에서 콘베이어 하위 시스템(103)이 작동되는 동안 각각의 짧은 기간의 절단 이후에(예를 들어, 1 초의 일부 이후에) 공급 콘베이어(101)를 정지/시동시킴으로써 이루어질 수 있거나, 또는 각각의 절단 이후의 짧은 시간 동안(예를 들어 1 초의 일부 동안) 공급 콘베이어(101)의 속도를 느리게 함으로써 이루어질 수 있다. 각각의 절단 이후에 콘베이어 하위 시스템(103)의 속도를 증가시키는 것에 의하는 것과 같은 다른 선택도 가능할 수 있으며, 그러한 경우에 콘베이어 하위 시스템(103)의 속도는 공급 콘베이어(101)의 속도보다 빠르다.
콘베이어 하위 시스템(103)과 관련된 제 2 스캐닝 장치(111)는 콘베이어 하위 시스템(103)상의 식품 스트립(114)들의 정확한 위치를 판단하기 위하여 평행한 식품 스트립(114)들의 스캐닝 데이터를 획득하며, 이렇게 획득된 스캐닝 데이터에 기초하여 제 2 절단 유닛(107)은 각각의 개별 식품 스트립을 소형 식품 생산물(115)로 절단하여 사각 형상을 가지게 한다. 상기 언급된 추적 특징부는 평행한 스트립(114)들의 위치를 항상 추적하기 위하여 제공되는 것이 바람직스럽다.
도 3 및 도 4 는 도 1 및 도 2 에 도시된 절단 장치(100)의 실시예에 대한 사시도 및 평면도를 도시하는데, 이러한 실시예에서 콘베이어 하위 시스템(103)은 제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 제 1 콘베이어(301) 및, 제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 제 2 콘베이어(302)를 포함하고, 제 2 콘베이어(302)의 제 1 단부는 제 1 콘베이어(301)의 제 2 단부에 인접하고 실질적으로 평행하게 위치되어 중간 슬릿(303)을 형성하며, 상기 중간 슬릿은 제 1 슬릿(120)에 실질적으로 평행하다.
제 2 콘베이어(302)의 이송 속도는 한번에 하나의 식품 스트립(소형의 식품 생산물)이 절단되는 것을 보장하기 위하여 제 2 절단 유닛(107)에 도달하기 전에 인접한 식품 스트립들(미도시) 사이의 간격을 더 벌리도록 제 1 콘베이어(301)의 속도보다 빠르다.
제 1 슬릿(120)과 제 2 슬릿 사이에 상기 언급된 중간 슬릿(303)이 위치되고 제 1 슬릿(120)에 대하여 평행하게 됨으로써, 제 1 콘베이어(301)와 제 2 콘베이어(302)의 속도 차이에 의해 야기된 소형 식품 생산물 사이에서의 추가된 간격은 소형 식품 생산물로 "균일하게" 전달되는 것이 보장된다. 만약 예를 들어 중간 슬릿(303)이 제 1 슬릿(120)에 평행하지 않는다면, 제 1 콘베이어(301)와 제 2 콘베이어(302) 사이의 속도 차이에 기인하여 소형 식품 생산물이 아마도 콘베이어 상에서 이동하거나 또는 뒤집어질 것 같다. 그러나, 이러한 평행한 구성에 기인하여 상기 속도 차이는 소형 식품 생산물에 동시에 적용된다.
제 2 스캐닝 장치(111)가 바람직스럽게는 도 1 및 도 2 와 관련하여 이미 설명된 바와 같이 제 2 콘베이어(302)와 관련됨으로써 제 2 절단 유닛(107)을 제어하도록 제어 유닛(116)에 의해 이용되는 스캐닝 관련 데이터를 제공한다.
도 5 및 도 6 은 본 발명에 따른 절단 장치(500)의 다른 실시예의 사시도 및 평면도를 도시하며, 여기에서 절단 장치는 공급 콘베이어(501) 및 콘베이어 시스템(502)을 포함하고, 이러한 실시예에서 콘베이어 시스템은 단일 콘베이어일 수 있거나 또는 배출 콘베이어일 수 있다.
절단 장치는 각도 조절 메카니즘(530)을 더 포함하는데, 이것은 이후에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 제 1 슬릿(520)의 각도를 조절하고 동시에 절단 평면의 각도를 조절하기 위한 것으로서 제 1 절단 유닛(미도시)의 절단 평면은 항상 제 1 슬릿내에 있도록 된다.
각도 조절 메카니즘은 제어 유닛에 의해 작동되는데, 예를 들어 도 1 내지 도 4 와 관련하여 설명된 바와 같이, 제 1 스캐닝 장치(미도시)에서 획득된 스캐닝 데이터에 기초하여 상기 언급된 제어 유닛에 의해 작동된다. 스캐닝 데이터는 절단 유닛 및 제 1 슬릿(520)을 제어하도록 이용되는데, 절단 유닛으로 식품 생산물을 절단하는 동안 절단 평면 및 제 1 슬릿의 각도를 증가 또는 감소시킴으로써 그렇게 된다. 일 예로서, 도 5a 및 도 6a 는 식품 생산물(미도시)을 절단하기 시작할 때 제 1 슬릿의 시작 각도가 이송 방향(517)에 대하여 대략 45°인 경우를 도시하며, 상기 각도는 생선 필렛(fish fillet)과 같은 식품 대상물을 절단할 때 이송 방향(517)에 대하여 연속적으로 90°로 증가될 수 있고 135°로 더 증가될 수 있다.
제어는 미리 정해진 목표를 달성하는 2 개 이상의 소형 식품 생산물로 식품 대상물을 절단하는 것에 기초할 수 있으며, 상기 미리 정해진 목표는 중량 목표, 치수 관련 목표와 같은 것이고, 치수 관련 목표는 모든 소형 식품 생산물이 유사한 폭을 가지는 것을 포함할 수 있다.
절단하는 동안 각도 조절 메카니즘(530)이 손상되지 않는 것을 보장하도록 상이한 수단이 제공될 수 있으며, 이것은 사용중인 절단 유닛에 달려 있을 수 있다. 예를 들어 만약 물 절단기(water cutter)가 절단 유닛으로서 사용된다면, 신장된 강철 비임등과 같은 임의의 수단이 제 1 슬릿(520)의 아래에 배치될 수 있다. 절단 유닛이 절단 블레이드이라면, 공급 콘베이어(501)와 콘베이어 시스템(502)과 각도 조절 메카니즘(530) 사이에 충분한 거리를 가지는 것으로 충분할 수 있다.
도 7 은 도 5c 및 도 6c 의 측면도로서 공급 콘베이어(501) 및 콘베이어 시스템(502)이 이송 방향(517)에 대하여 90°의 각도를 형성한다. 공급 콘베이어(501)는 4 개의 롤러/바아(701,705,703,707) 사이에 연장된 무한 루프 벨트(709)를 포함하고, 콘베이어 시스템(502)(단일 콘베이어)도 4 개의 롤러/바아(702,706,704,708) 사이에 연장된 무한 루프 벨트(710)를 포함한다. 롤러(701,702)들은 콘베이어 벨트(709,710)들중 개별의 하나를 구동하기 위한 회전자일 수 있는 반면에, 롤러(703,704)는 공전 롤러(idle roller)로서 작용할 수 있고, 바아(705,706,707,708)들이 고정된다.
각도 조절 메카니즘은 롤러(703,704)들을 장착하는 수단 및, 구동 메카니즘(미도시)을 포함할 수 있으며, 상기 장착하는 수단은 예를 들어 롤러(703,704)들 사이에 연장된 신장된 로드 또는 로드들(711)을 통하여 함께 내부적으로 고정되고, 상기 구동 메카니즘은 상기 언급된 스캐닝 데이터에 기초하여 제어 가능한 방식으로 회전축(719) 둘레에서 롤러(703,704)들의, 화살표(720)로 표시된 회전 운동을 허용하도록 로드(들)에 (또는 로드(들)에 연결된 프레임 구조체에) 직접 또는 간접적으로 장착될 수 있다.
바아(705 내지 708)들은 예를 들어 유사한 로드(들)를 통해 함께 내부적으로 고정될 수 있고, 바아(705 내지 708)들도 회전축(719) 둘레에서 회전 가능하여 롤러(703,704)들의 회전 움직임은 바아(705,708)들의 회전 움직임으로 이어지는데, 이는 롤러(703,704)들을 회전시킬 때 벨트(709,710)의 벨트 장력 증가 때문일 수 있다.
이것은 도 8 에 그래픽으로 도시되어 있으며, 도 8 은 도 6d 의 확대된 도면을 나타낸다.
도 9 는 복수개의 소형 식품 생산물(901,902)로 절단된 생선 필렛(fish fillet)의 예를 도시하며, 여기에서 식품 대상물(900)을 통한 절단(903 내지 905)은 이송 방향(906)에 대하여 상이한 각도를 가지며, 이러한 예에서 90°로 시작하고(905) 45°로 끝난다(903).
도 10 및 도 11 은 제 1 콘베이어(1001) 및 제 2 콘베이어(1002)를 포함하는 도 1 내지 도 8 의 임의의 도면과 관련하여 이용될 수 있는 콘베이어 시스템의 실시예에 대한 사시도 및 측면도를 도시하며, 여기에서 콘베이어들은 복수개의 이격된 무한 루프 라운드 벨트(endless loop round belt, 1006,1007)를 포함하는 소위 라운드 벨트 콘베이어(round belt conveyer)로서, 이것은 예를 들어 고무 또는 임의 유형의 변형 가능 재료로 제작될 수 있다. 라운드 벨트들은 상이한 길이를 가질 수 있다. 제 1 콘베이어는 구동 롤러로서 작용할 수 있는 롤러(1009) 및, 공전 롤러(idle roller, 1003,1005)들을 포함하고, 제 2 콘베이어(1002)는 구동 롤러로서 작용할 수 있는 롤러(1010) 및, 공전 롤러(1004,1008)를 포함한다.
롤러(1003,1005)들은 제 1 콘베이어(1001)와 관련되고 롤러(1004,1008)는 제 2 콘베이어(1002)와 관련되는 것이 도 12 에 상세하게 도시되어 있고, 공전 롤러(1005,1008)들은 복수개의 공전 휘일(idle wheel)로서 간주될 수 있다. 롤러(1003,1004)들은 롤러(1003,1004)들을 원주상으로 둘러싸는 복수개의 이격된 홈(1201,1202)들을 포함한다. 복수개의 라운드 벨트(1006,1007)들은 이들 이격된 홈(1201,1202)들과 맞물리고, 구동 롤러(1009,1010)를 원주상으로 둘러싸는 대응 홈(1020,1021)들과 맞물리며, 롤러(1003,1004)들에서의 인접한 홈들 사이의 거리는 구동 롤러들에 있는 인접한 홈(1020,1021)들 사이의 거리와 실질적으로 같다. 따라서 둥근 벨트(1006,1007)들은 롤러들에서 버티게 되고 측방향으로 미끄러지지 않는 것이 보장된다.
이러한 실시예는 또한 절단검 유형 블레이드(sword type blade, 1006)를 포함하는 절단 유닛(1005)도 도시하지만, 도 1 내지 도 8 에서 이미 설명된 스캐닝 장치는 여기에 도시되지 않는다.
도 13 및 도 14 는 도 10 및 도 11 에 도시된 콘베이어 시스템의 사시도 및 측면도를 도시하며, 여기에서 절단 유닛은 제 1 및/또는 제 2 절단 유닛이 경사 각도 메카니즘(tilting angle mechanism, T_A_M, 1301)에 장착되는 것이다. 따라서 식품 대상물을 보다 자연스러운 형상을 가진 소형의 식품 생산물로 절단할 수 있으며, 예를 들어 절단 측면이 필연적으로 수직이지만 가변적인 경사를 가질 수 있는 생선 필렛 또는 닭가슴살과 같은 자연스러운 형상을 가진다.
도 15 는 식품 대상물들을 소형 식품 대상물로 절단하도록 적합화된 본 발명에 따른 절단 장치(1500)의 일 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서 도시된 바와 같이 절단 유닛(1504)은 인접한 콘베이어(1501,1502)들에 의해 형성되거나 또는 인접한 운반 표면들에 의해 형성된 제 1 (또는 제 2) 슬릿(1503) 위에 위치되고, 구동 유닛(1508)에 의해 구동되며, 절단 유닛은 나이프 블레이드(knife blade, 1506)를 포함한다.
제 1 (및/또는 제 2) 슬릿(1503)은 오목한 형상을 가지고, 상기 오목한 형상은 회전 가능 나이프 블레이드(1506)의 화살표(1507)로 표시된 절단 경로를 따름으로써, 나이프 블레이드의 말단 단부(1509)는 슬릿(1503)을 통하여 연장되며, 예를 들어 운반 표면 아래로 수 밀리미터 연장된다.
절단 유닛(1504)은 바람직스럽게는 가벼운 중량의 재료로 만들어진 아암(1505)을 포함하며, 상기 가벼운 중량의 재료는 탄소 섬유, 세라믹 재료, 플라스틱 재료, 또는 금속 또는 합금과 같은 것이지만 그들에 제한되지 않는다. 도시된 바와 같이, 나이프 블레이드(1506)는 아암의 일 단부에 장착되고, 아암의 반대 단부는 구동 유닛(1508)에 장착되며, 구동 유닛은 아암의 회전 움직임(1507)을 제공하고 따라서 나이프 블레이드(1506)의 회전을 제공한다. 이후에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 나이프 블레이드가 절단하는 동안 식품 대상물상으로 아래로 향하는 힘을 콘베이어 시스템의 운반 표면을 향하여 가하는 각도로, 식품 대상물을 소형 식품 대상물로 절단하는 동안, 나이프 블레이드의 절단날 슬라이드(1510)가 식품 대상물과 맞물리도록 나이프 블레이드(1506)가 아암에 장착된다.
도 16 은 콘베이어(1501,1502) 또는 운반 표면들이 복수개의 나란히 배치된 무한 코드 벨트(cord belt, 1601)를 포함하는 실시예를 도시하며, 여기에 도시된 바와 같이 코드는 원형의 단면 형상(1602)을 가질 수 있다. 따라서 코드 벨트들이 지지 표면의 형상을 따르도록 코드 벨트를 용이하게 배치할 수 있다.
도 17 은 제 1 슬릿(및/또는 제 2 슬릿) 둘레의 운반 표면의 오목한 형상, 즉, 슬릿(들)(1503)의 형상이 원호이고 중심은 실질적으로 회전 가능 절단 유닛(1504)의 회전축에 있는 실시예를 도시한다.
도시된 것은 또한 절단 유닛(1504)의 확대도로서, 절단날 측면(1710)과 유지 표면(1503)(또는 개구 둘레의 운반 표면의 접촉 지점에서의 접선) 사이의 각도(1701)는 절단하는 동안 예각이다. 일 실시예에서, 예각은 10o 내지 60o 사이, 바람직스럽게는 20o 내지 30o 사이, 가장 바람직스럽게는 대략 25o이다.
절단하는 동안 절단 유닛에 의해 식품 대상물에 가해지는 수평의 힘(Fhori)이 식품 대상물과 운반 표면 사이의 마찰력(Ffric)을 초과하지 않도록, 각도(1701)가 운반 표면의 마찰 계수 및/또는 식품 대상물의 특성 및/또는 유형에 적합화된다.
일 예로서, 식품 대상물이 뼈 없는 닭다리인 경우에, 바람직한 각도는 대략 25°라는 점이 실험에서 나타났다. 뼈 없는 닭다리의 최대 두께(h)가 일 예로서 15 mm 인 것을 가정하면 절단날 측부(1510)의 길이(X)는: X =(hmax)/sin 25o=15mm/sin25o=35.5m 이다.
따라서, 그러한 뼈 없는 닭다리의 절단을 수행하려면 매우 짧은 나이프 블레이드가 필요하며, 절단 유닛의 주 부분은 아암으로서, 이것은 이미 설명된 바와 같이 그 어떤 유형의 가벼운 중량의 재료로 만들어질 수 있다.
도 18a, 도 18b 및 도 18c 는 슬릿(1503)을 통한 도 15 의 절단 유닛(1504)의 움직임을 도시한다. 여기에 도시된 바와 같이, 나이프 블레이드(1506)는 도 17 과 관련하여 이미 설명된 바와 같이 식품 대상물(1801)상으로 수평의 힘(Fhori)과 아래로 지향하는 힘(Fdown)을 가하는데, 식품 대상물(1801)의 측방향 미끄러짐을 방지하기 위하여 이미 설명된 운반 표면과 나이프 블레이드 사이의 각도는 수평의 힘(Fhori)에 대향하는 마찰력과 같도록 이루어진다.
도 19a, 도 19b 및 도 19c 는 도 15 내지 도 18 에 도시된 절단 장치의 일 실시예를 도시하며, 오목한 제 1 슬릿(1503)에 대하여 하류측에 위치되거나 또는 화살표(1906)로 표시된 콘베이어 시스템의 움직임 방향에 대하여 하류측에 위치된 오목한 제 2 슬릿(1503)을 도시한다.
여기에 도시된 바와 같이 제 2 슬릿(1903)은 제 1 슬릿(1503)에 대하여 각도를 형성하고, 절단 장치는 제 2 슬릿(1903)을 통하여 연장된 나이프 평면을 가진, 제 2 슬릿 위에 배치된 제 2 회전 가능 절단 유닛(1909)을 더 포함한다. 제 2 슬릿의 각도는 제 1 슬릿의 각도에 대하여, 70o 내지 110o 사이에서, 바람직스럽게는, 대략 90o 로 변화(shift)된다.
작동시에, 예를 들어 뼈 없는 닭다리일 수 있는 식품 대상물(1801)은 이송 방향(1906)에서 이송 속도(v1)로 이송된다. 제 1 이미지 시스템(1907)은 제 1 슬릿(1503)에 대하여 상류측에 위치되어 식품 대상물(1801)의 제 1 이미지 데이터를 얻도록 적합화된다. 프로세서는 절단 유닛(1504)을 제어하기 위한 제어 파라미터를 생성하도록 제 1 이미지 데이터를 수신하고 처리하는데, 바람직스럽게는 식품 대상물(1801)을 소형의 식품 대상물로 분할하기 위하여, 제어는 절단을 개시하는 시기 및 절단을 정지하는 시기를 포함할 수 있다.
도 19b 는 식품 대상물(1801)이 복수개의 소형 식품 대상물로 절단되는 것을 도시하며, 이러한 경우에 바람직스럽게는 동일한 크기의 복수개의 스트립(1910)들로 제 1 절단 유닛(1504)에 의해 절단된다. 이러한 실시예에서 제 2 콘베이어(1902)는 제 1 콘베이어와 동일한 속도로 움직이며, 즉, V=v1 이다.
제 1 슬릿(1503)과 제 2 슬릿(1903) 사이에는 절단 식품 대상물의 제 2 이미지 데이터를 얻도록 제 2 이미지 시스템(1908)이 있으며, 프로세서는 제 2 절단 유닛(1909)을 위한 제어 명령을 발생시키도록 제 2 이미지 데이터를 프로세싱한다.
도 19c 는 스트립(1910)들이 제 2 절단 유닛(1909)에 의해 제 2 절단 프로세스를 겪는 것을 도시한다. 제 2 슬릿(1903)의 배치가 제 1 슬릿(1503)에 비교하여 90°이라면, 식품 대상물은 실질적으로 사각형의 단편(1911)으로 절단된다.
여기에 도시된 마지막 식품 대상물은 따라서 단일 단편의 종류로서 함께 배치된 실질적으로 사각형인 복수개의 단편들로 이루어진다.
도 20a, 도 20b 및 도 20c 는 도 19 에 도시된 절단 장치를 도시하지만, 여기에 도시된 장치는 제 1 절단 과정 이후의 소형 식품 대상물들을 서로로부터 분리하기 위한 스페이서 또는 스페이서 시스템(spacer system)을 더 포함한다. 이러한 예에서, 스페이서는 속도 제어 유닛을 포함하여 제 1 콘베이어(1901) 및 제 2 콘베이어(1902)의 속도를 분리되게 제어하여 도 20b 에 도시된 바와 같이 스트립(1910)들 사이에 간격이 형성될 수 있다.
일 예로서, 이것은 절단하는 동안 제 1 콘베이어를 시동 및 정지시킴으로써 달성될 수 있는데, 예를 들어 각각의 대상물을 절단한 이후에, 제 2 콘베이어가 작동되고 있는 동안, 제 1 콘베이어는 일시적으로, 예를 들어 1 초의 일부 동안, 정지된다.
추가적인 스페이서가 제 1 슬릿(1503)과 제 2 슬릿(1903) 사이에 제공될 수도 있어서 제 2 절단 유닛(1909)에 의한 제 2 절단 프로세스를 겪기 전에 스트립들 사이의 거리를 더 증가시킨다. 추가적인 콘베이어 유닛(미도시)이 일 예로서 제공될 수 있는데, 이것은 이전의 콘베이어 유닛(예를 들어, 제 2 콘베이어)에 대하여 하류측에 배치되며 더 빠른 속도로 작동됨으로서 스트립들 사이의 간격이 더 증가된다.
본 발명은 도면과 상기의 설명에서 상세하게 도시되고 설명되었지만, 그러한 설명 및 도시는 예시적인 것으로 간주되어야 하며 제한적인 것으로 간주되지 않는다; 본 발명은 개시된 실시예들에 제한되지 않는다. 개시된 실시예들의 다른 변형들은 도면, 개시 내용 및 첨부된 청구 범위들로부터 청구된 발명을 실시함에 있어서 당업자들에 의해 이해될 수 있고 이루어질 수 있다. 청구 범위에서, "포함하는"과 같은 표현은 다른 요소들 또는 단계들을 배제시키지 않으며, 부정 관사는 복수를 배제시키지 않는다. 특정한 조치들이 서로 상이한 종속 청구항에 기재된 사실만으로 이들 조치들의 조합이 유리하게 이용될 수 없다는 것을 나타내지 않는다.
100. 절단 장치 102. 콘베이어 시스템
113. 식품 대상물 114. 식품 생산물
116. 제어 유닛 120. 제 1 슬릿

Claims (14)

  1. 식품 대상물(113)을 소형 식품 생산물(114,115)로 절단하기 위한 절단 장치(100)로서,
    제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 공급 콘베이어(101),
    제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 콘베이어 시스템(102)으로서, 콘베이어 시스템의 제 1 단부가 공급 콘베이어의 제 2 단부에 인접하고 실질적으로 평행하도록 콘베이어 시스템이 배치됨으로써, 콘베이어 시스템의 제 1 단부와 공급 콘베이어의 제 2 단부 사이에 제 1 슬릿(120)이 형성되는, 콘베이어 시스템(102) 및,
    제 1 슬릿을 통하여 연장되는 절단 평면을 가지고, 공급 콘베이어에 의해 이송된 식품 대상물을 소형의 식품 생산물로 절단하기 위하여 제어 유닛(116)에 의해 제어되는, 제 1 절단 유닛(105)을 포함하며,
    제 1 슬릿(120)과 절단 유닛의 절단 평면은 이송 방향(117)에 직각인 축에 대하여 각도를 형성하는, 절단 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    공급 콘베이어상에서 유입되는 식품 대상물(113)의 스캐닝 데이터를 획득하기 위하여 공급 콘베이어(101)와 관련된 제 1 스캐닝 장치(109)를 더 포함하고, 획득된 스캐닝 데이터는 제 1 절단 유닛을 제어하기 위하여 제어 유닛(116)에 의해 제어 데이터로서 사용되는, 절단 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    콘베이어 시스템(102)은:
    제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 콘베이어 하위 시스템(103) 및,
    제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 배출 콘베이어(104)를 포함하고,
    콘베이어 시스템의 제 1 단부는 콘베이어 하위 시스템의 제 1 단부이고, 콘베이어 하위 시스템의 제 2 단부는 배출 콘베이어의 제 1 단부에 인접하고 실질적으로 평행하여 제 2 슬릿(118)을 형성하는, 절단 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    제 2 슬릿(118)은 제 1 슬릿(120)에 대하여 각도를 형성하고, 절단 장치는, 제어 유닛에 의해 제어되고 제 2 슬릿을 통하여 연장되는 절단 평면을 가지는 제 2 절단 유닛(107)을 더 포함하는, 절단 장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    콘베이어 하위 시스템(103)은:
    제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 제 1 콘베이어(301)로서, 콘베이어 하위 시스템의 제 1 단부가 제 1 콘베이어의 제 1 단부인, 제 1 콘베이어(301) 및,
    제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 제 2 콘베이어(302)로서, 제 2 콘베이어의 제 1 단부는 제 1 콘베이어의 제 2 단부에 인접하고 실질적으로 평행하게 위치되어 중간 슬릿(303)을 형성하는, 제 2 콘베이어(302)를 포함하고,
    중간 슬릿은 제 1 슬릿(120)에 실질적으로 평행하고, 콘베이어 하위 시스템의 제 2 단부는 제 2 콘베이어의 제 2 단부인, 절단 장치.
  6. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,
    제어 유닛(116)은 공급 콘베이어(101)와 콘베이어 시스템(102) 사이의 상대적인 속도를 제어함으로써 소형 식품 생산물들 사이에 거리를 발생시키도록 더 적합화되는, 절단 장치.
  7. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,
    제 2 슬릿의 각도는 제 1 슬릿의 각도에 대하여 70°내지 100°사이의 각도로 변화(shift)되고, 바람직스럽게는 대략 90°로 변화되는, 절단 장치.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,
    제 2 콘베이어(302)의 이송 속도는 제 1 콘베이어(301)의 속도보다 빠른, 절단 장치.
  9. 제 3 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서,
    소형 식품 생산물들의 스캐닝 데이터를 획득하기 위하여 제 1 콘베이어 또는 제 2 콘베이어 또는 콘베이어 하위 시스템(103)과 관련된 제 2 스캐닝 장치(111)를 더 포함하고, 소형 식품 생산물들의 획득된 스캐닝 데이터는 제 2 절단 유닛을 제어하기 위하여 제어 유닛에 의해 제어 데이터로서 사용되는, 절단 장치.
  10. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,
    절단 평면이 항상 제 1 슬릿내에 있도록 제 1 슬릿(520)의 각도 및 절단 평면의 각도를 동시에 조절하기 위한 각도 조절 메카니즘(530)을 더 포함하는, 절단 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    각도 조절 메카니즘(530)은 획득된 스캐닝 데이터에 기초하여 제어 유닛에 의해 작동되고, 제어는, 이송 방향에 대하여 30°내지 -30°사이와 같은 각도로써 절단 유닛으로 식품 생산물을 절단하는 동안, 절단 평면 및 제 1 슬릿의 각도를 증가 또는 감소시키는 것을 포함하는, 절단 장치.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    결과적인 소형 식품 생산물들이 중량 기준과 같은 미리 결정된 목표 기준(target criterion)을 달성하도록, 제어는, 절단 유닛으로 식품 생산물을 절단하는 동안 절단 평면 및 제 1 슬릿(520)의 각도를 연속적으로 증가 또는 감소시키는 것을 포함하는, 절단 장치.
  13. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 절단 유닛 및/또는 제 2 절단 유닛은 경사 각도 메카니즘(tilting angle mechanism)에 장착되는, 절단 장치.
  14. 절단 장치를 이용하여 식품 대상물을 소형 식품 생산물로 절단하는 방법으로서, 상기 절단 장치는,
    제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 공급 콘베이어 및,
    제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 콘베이어 시스템으로서, 콘베이어 시스템의 제 1 단부가 공급 콘베이어의 제 2 단부에 인접하고 실질적으로 평행하도록 콘베이어 시스템이 배치됨으로써 콘베이어 시스템의 제 1 단부와 공급 콘베이어의 제 2 단부 사이에 제 1 슬릿을 형성하는, 콘베이어 시스템 및,
    제 1 슬릿을 통해 연장되는 절단 평면을 가지고 제어 유닛에 의해 제어되는 절단 유닛을 포함하고,
    상기 절단하는 방법은,
    공급 콘베이어로 이송되는 식품 대상물을 소형 식품 생산물로 절단하는 단계를 포함하고, 절단 유닛의 절단 평면 및 제 1 슬릿이 이송 방향에 직각인 축에 대하여 각도를 형성하는, 식품 대상물을 소형 식품 생산물로 절단하는 방법.
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