WO2010099961A1 - Vorrichtung und verfahren zur einstellung eines schneidspalts an einer schneidvorrichtung - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur einstellung eines schneidspalts an einer schneidvorrichtung Download PDF

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Günther Weber
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Weber Maschinenbau Gmbh Breidenbach
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    • Y10T83/00—Cutting
    • Y10T83/141—With means to monitor and control operation [e.g., self-regulating means]

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for adjusting a cutting gap on a cutting device for cutting a product, in particular food product, wherein the cutting device has a knife rotatably driven in a cutting plane, a cutting edge and an adjusting device through which the knife and the cutting edge perpendicular to Cutting plane are movable relative to each other.
  • Such a device and method are basically known and serve to maintain the cutting gap, i. in other words, adjust the distance between the cutting plane and the cutting edge so that optimal and consistent cutting and depositing quality as well as maximum tool life are achieved.
  • the knives known cutting devices especially known Hoch insslicer that can perform up to 2000 cuts per minute, are typically designed as a circular or sickle blade. These knives are elaborately manufactured products, may be occupied by plan impact tolerances of up to 0.5 mm due to the production.
  • the distance between the knife and the cutting edge is measured at standstill by manual measurement or by means of a distance sensor, such as a knife. a laser probe, an ultrasonic sensor or an inductive sensor. Since, due to the punctual nature of the measurement, it is unclear whether the measured distance is actually a maximum or a minimum distance between the blade and the cutting edge, the possible blade impact tolerance must always be added to the measurement result. The setting of a cutting gap, which is less than the plan impact tolerance, is therefore not possible.
  • the distance measurement or setting of the cutting gap with the knife stationary also has the disadvantage that this does not take into account that the knife bends in the rotating state with increasing speed. This effect can increase the width of the cutting gap by several tenths of a millimeter.
  • the blade deforms during a cutting process by the force of the product to be cut.
  • This deformation depends on the type of knife used as well as the type of product to be sliced and may also be in the range of several tenths of a millimeter, with the direction of deformation depending on the particular cutting parameters as well as the type of knife and product.
  • the invention is therefore based on the object to provide a device and a method which or which, in particular automatically, enables an optimal cutting gap setting.
  • the invention is based on the general idea, not to make the adjustment of the cutting gap with a stationary blade, but with a rotating blade.
  • This has the particular advantage that a rotation-related bending of the knife in the actually occurring dimension, i. so correctly, can be considered in the adjustment of the cutting gap.
  • Due to the cutting gap setting with a rotating knife the cutting gap can also be adjusted so that it actually corresponds to a desired minimum distance between the knife and the cutting edge.
  • an optimal cutting gap setting is possible, taking into account the events actually present during a cutting process, such as flattening and / or bending of the knife.
  • the invention provides for detection of vibrations generated by the rotating blade and control of the adjusting device as a function of the detected vibrations. This measure would be based on the finding that the rotating blade produces a characteristic vibration profile in accordance with its configuration and shape or deformation, wherein the vibration profile in the freely rotating state of the blade is different than in a state in which the blade touches the cutting edge , Taking advantage of this difference in the vibration profile with a rotating knife, a zero distance of the knife to the cutting edge determined and starting from this zero distance exact adjustment of the cutting gap can be made. Consequently, the device according to the invention and the method according to the invention make it possible to automatically set an exact cutting gap while taking into account the blade tolerances and blade deflection.
  • the detection means for detecting sound waves in particular of structure-borne sound waves, formed.
  • the detected vibrations are mechanical in nature, but need not necessarily be perceptible by the human ear. Rather, these may be vibrations caused by the rotating blade in the components of the cutting device.
  • the detection means is preferably arranged in the region of the cutting edge.
  • the detection means can be mounted on the cutting edge itself.
  • the detection means is mounted on a support structure for the cutting edge and in particular embedded in the support structure.
  • the detection means may comprise one or more structure-borne sound sensors.
  • a structure-borne sound sensor has no preferred detection direction, but rather detects an overall picture of the present vibrations.
  • the or each structure-borne noise sensor can be fastened to an outer surface of the carrier structure, in particular on a rear side of the carrier structure facing away from the cutting plane. A simpler cleaning of the cutting device, in particular in the region of the cutting edge, is possible if the or each structure-borne sound sensor is integrated into the support structure, for example, a correspondingly provided recess or in a correspondingly provided cavity of the carrier structure. If several structure-borne noise sensors are used, it is advantageous to use them across the width of the support structure, i. ie parallel to the cutting plane, distributed to arrange. In this case, the plurality of structure-borne sound sensors can each be accommodated in a separate depression or a separate cavity or in a common depression or a common cavity.
  • control unit is designed to evaluate the detected vibrations with respect to their amplitude and / or frequency. This allows monitoring of the vibrations generated by the freely rotating blade and in particular the
  • a deviation of the detected vibrations from the characteristic vibration profile of the freely rotating blade for example when the blade touches the cutting edge.
  • the control unit is able to determine a zero distance between the blade and cutting edge.
  • a reference vibration pattern is recorded while the blade is spaced from the cutting edge.
  • the reference vibration pattern corresponds to the characteristic vibration profile of the freely rotating blade which does not touch the cutting edge.
  • the reference vibration pattern is not necessarily constant over the life of a blade, but may be affected by various factors such as the quality of the blade bearing, the condition of the blade, the chop or other deformation of the blade.
  • the reference vibration pattern is picked up while the blade is accelerated from a stationary state. This makes it possible to record a new reference oscillation pattern after each replacement of the knife and to use the cutting gap setting, which allows an individual cutting gap to be set individually for each newly installed knife.
  • the reference oscillation pattern can be recorded while the distance between the knife and the cutting edge is reduced. This includes on the one hand the case that a newly installed knife is moved back to the cutting edge, as well as the case that the rotating blade during operation, e.g. for readjustment of the cutting gap, first away from the cutting edge and then moved back to this.
  • the cutting edge can be moved up to a fixed knife.
  • a zero distance of the knife to the cutting edge is determined by the distance between the knife and the cutting edge after the recording of a reference Vibration pattern is reduced until a significant deviation of the detected vibrations of the reference vibration pattern is detected. For example, a significant deviation can be detected if the amplitude of at least one detected oscillation exceeds the amplitude of the reference oscillation pattern by a predetermined amount.
  • the reliability of this detection of the zero distance between the blade and the cutting edge can be further increased by relating the frequency of a detected deviation from the reference vibration pattern to the rotational speed of the rotating blade.
  • a deviation from the reference vibration pattern is generated with increased probability by the cutting edge touching blade when the frequency of the detected deviation at least substantially coincides with the rotational speed of the blade.
  • a deviation from the reference vibration pattern caused by the rotating blade can be distinguished, for example, from a deviation caused by external influences, such as knocking with a tool in the vicinity of the cutting device.
  • the distance between the knife and the cutting edge for setting the desired cutting gap is increased starting from the determined zero distance.
  • the specific zero distance is in other words used as the zero point for the adjustment of the cutting gap.
  • the adjusting device has a positioning motor for moving the blade or the cutting edge, then the adjustment of the desired cutting gap can take place on the basis of the signals of a rotary encoder which makes it possible to monitor the adjustment of the blade or of the cutting edge relative to the zero point.
  • a distance sensor for determining the absolute distance between the cutting blade and the cutting edge can thus be dispensed with.
  • Another object of the invention is also the use of a structure-borne sound sensor for determining a zero distance between the blade and the cutting edge in the setting of a cutting gap on a
  • Cutting device for slicing a product, in particular a food product, which has a knife drivable in a cutting plane, a cutting edge and an adjusting device, by means of which the knife and the cutting edge are movable relative to each other perpendicular to the cutting plane.
  • Figure 1 is a schematic side view of a cutting device with a device according to the invention for cutting gap setting.
  • Fig. 2 is a schematic view of the front of a
  • the cutting device shown in FIGS. 1 and 2 for cutting a product, in particular a food product 10, has a knife 14 which can be driven in a rotating manner in a cutting plane 12 and which is fastened to a cutter head 16.
  • the knife 14 is a sickle knife, which rotates exclusively about its central axis 18 and thereby describes a circumferential circle, which is designated in FIG. 2 by the reference numeral 14 '.
  • the cutter head 16 may be driven in a planetary rotation, so that the blade 14 rotates in the cutting plane 12 in addition to its own rotation about the central axis 18 on a planetary orbit.
  • the food product 10 to be sliced rests on a product support 20, on which it is moved in the direction of the cutting plane 12.
  • the product support 20 comprises a conveyor belt 22.
  • the product support 20 may also comprise a stationary support on which the food product 10 is pushed in the direction of the cutting plane 12 with the aid of a gripper.
  • a gripper can also be used in conjunction with the conveyor belt 22.
  • the front end of the product support 20 forms a cutting edge 24, with which the knife 14 cooperates during cutting. So that the cutting edge 24 can be exchanged for adaptation of the cutting device to the respective application or also with excessive wear, it is releasably attached to a support structure 26 which extends transversely to the conveying direction of the food product 10 below the conveyor belt 22nd extends.
  • the support structure 26 is also referred to herein as a cutting edge receiving.
  • a cutting gap .DELTA.x is formed, which is shown greatly enlarged in FIG.
  • the cutter head 16 and the blade 14 fastened thereto are displaceably mounted on an electric adjusting device 28 in such a way that the blade 14 can be moved towards or away from the cutting edge 24, which is indicated by a double arrow 30 in FIG. Alternatively, it would also be possible to support the blade 14 stationary and to move the cutting edge 24 relative thereto.
  • a control unit 32 is provided for automatic control of the adjusting device 28.
  • a structure-borne sound sensor 34 is mounted, which is in communication with the control unit 32.
  • the structure-borne sound sensor 34 is embedded in the support structure 26, i. arranged in a correspondingly formed cavity (not shown) of the support structure 26.
  • the structure-borne noise sensor 34 it is also conceivable to use the structure-borne noise sensor 34 on an outer surface of the
  • a structure-borne sound sensor 34 is used, which is arranged essentially centrally in the support structure 26. It is also conceivable, however, to use a plurality of structure-borne noise sensors, which can be distributed over the width of the support structure 26, ie viewed transversely to the conveying direction of the food product 10.
  • the structure-borne sound sensor 34 detects independently of direction the mechanical vibrations or vibrations present in the support structure 26, in other words the structure-borne noise induced in the support structure 26.
  • the vibrations detected by the structure-borne sound sensor 34 are evaluated by the control unit 32 with regard to their amplitudes or frequencies, as will be explained in more detail below.
  • the newly installed blade 14 is initially accelerated from its stationary state to its operating speed, which may for example be in the range between 500 and 2000 revolutions per minute.
  • the operating speed is understood as meaning that rotational speed of the blade 14 at which the food product 10 is ultimately cut open.
  • the vibrations induced in the carrier structure 26 are detected by the structure-borne sound sensor 34 and stored as a reference vibration pattern in a memory of the control unit 32.
  • the knife 14 is approached by the adjusting device 28 in discrete steps to the cutting edge 24 until the control device 32 detects a significant deviation of the vibrations detected by the structure-borne sound sensor 34 from the reference oscillation pattern.
  • a significant deviation may be, for example, that the amplitude of one or more oscillations is increased in relation to a mean or maximum oscillation amplitude of the reference oscillation pattern such that the resulting amplitude difference exceeds a predetermined threshold, while at the same time the frequency of this oscillation or oscillations with increased amplitude with the rotational speed of the blade 14 substantially matches.
  • control unit 32 If the control unit 32 has detected in the vibrations detected by the structure-borne noise sensor 34 such a significant deviation from the reference vibration pattern, then the control unit 32 assumes that there is contact between the blade 14 and the cutting edge 24.
  • the controller 32 assumes that the distance between the knife 14 and the cutting edge 24 is zero in this situation.
  • the knife 14 - controlled by the control unit 32 - then moved away by a predetermined amount of length from the cutting edge 24 to set a desired cutting gap .DELTA.x.
  • This desired cutting gap ⁇ x is present Preferably just chosen so large that a deformation of the blade 14 during the cutting process does not lead to a knife break, but at the same time so small that an optimum cutting result is achieved.
  • the setting of the desired cutting gap can be effected in a manner known per se using a rotary encoder connected to the control unit 32, which monitors the rotation of an output shaft of an electric motor of the adjusting device 28 responsible for the adjustment of the blade 14.
  • the cutting of the food product 10 can be started by supplying it to the knife 14 by means of the conveyor belt 22 and / or a product gripper.
  • the reference oscillation pattern is not deposited until the blade 14 has reached its measuring rotational speed.
  • This can be, for example, the operating speed at which the food product 10 is then cut open.
  • those oscillations it is also conceivable to define reference oscillation patterns which are already recorded during a lower rotational speed, for example in the range between 500 and 1200 revolutions per minute.
  • the adjustment of the desired cutting gap Ax can not be done only after an exchange of the blade 14. Rather, it is also possible to repeat the determination of the zero distance between knife 14 and cutting edge 24 and the subsequent adjustment of the desired cutting gap Ax during a running cutting operation, for example during so-called idle cuts, in which the food product 10 is temporarily out of the engagement area of the knife 14 is withdrawn. This allows a readjustment of the cutting gap ⁇ x even during operation. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Einstellung eines Schneidspalts an einer Schneidvorrichtung zum Aufschneiden eines Produktes, insbesondere Lebensmittelproduktes (18), wobei die Schneidvorrichtung ein in einer Schneidebene (12) rotierend antreibbares Messer (14), eine Schneidkante (24) und eine Verstelleinrichtung (28) aufweist, durch welche das Messer (14) und die Schneidkante (24) senkrecht zur Schneidebene (12) relativ zueinander bewegbar sind.

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR EINSTELLUNG EINES SCHNEIDSPALTS AN EINER SCHNEIDVORRICHTUNG
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Einstellung eines Schneidspalts an einer Schneidvorrichtung zum Aufschneiden eines Produktes, insbesondere Lebensmittelproduktes, wobei die Schneidvorrichtung ein in einer Schneidebene rotierend antreibbares Messer, eine Schneidkante und eine Verstelleinrichtung aufweist, durch welche das Messer und die Schneidkante senkrecht zur Schneidebene relativ zueinander bewegbar sind.
Eine derartige Vorrichtung und ein derartiges Verfahren sind grundsätz- lieh bekannt und dienen dazu, den Schneidspalt, d.h. also den Abstand zwischen Schneidebene und Schneidkante, so einzustellen, dass eine optimale und gleich bleibende Schneid- und Ablagequalität sowie eine maximale Messerstandzeit erreicht wird.
Grundsätzlich kann ein Produkt umso besser geschnitten werden, je kleiner der Schneidspalt ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Messer nicht mehr über die optimale Schärfe verfügt. Aus folgenden Gründen konnte der Schneidspalt bislang aber nicht beliebig klein eingestellt werden:
Die Messer bekannter Schneidvorrichtungen, insbesondere bekannter Hochleistungsslicer, die bis zu 2000 Schnitte pro Minute durchführen können, sind typischerweise als Kreis- oder Sichelmesser ausgebildet. Es handelt sich bei diesen Messern um aufwändig herzustellende Produkte, die herstellungsbedingt mit Planschlagtoleranzen von bis zu 0,5 mm belegt sein können.
Herkömmlicherweise wird der Abstand zwischen Messer und Schneidkan- te bei stillstehendem Messer punktuell mittels manueller Messung oder mittels eines Abstandssensors, wie z.B. einem Lasertaster, eines Ultraschallsensors oder eines induktiven Sensors, ermittelt. Da aufgrund des punktuellen Charakters der Messung unklar ist, ob der gemessene Abstand tatsächlich ein maximaler oder ein minimaler Abstand zwischen Messer und Schneidkante ist, muss die mögliche Planschlagtoleranz immer auf das Messergebnis aufgeschlagen werden. Die Einstellung eines Schneidspalts, der geringer als die Planschlagtoleranz ist, ist folglich nicht möglich.
Die Abstandsmessung bzw. Einstellung des Schneidspalts bei stillstehendem Messer hat ferner den Nachteil, dass hierbei unberücksichtigt bleibt, dass sich das Messer im rotierenden Zustand mit zunehmender Drehzahl aufbiegt. Durch diesen Effekt kann sich die Weite des Schneidspalts zusätzlich um mehrere Zehntel Millimeter erhöhen.
Außerdem verformt sich das Messer während eines Schneidprozesses durch die Krafteinwirkung des zu schneidenden Produkts. Diese Verformung hängt von der Art des verwendeten Messers sowie von der Art des aufzuschneidenden Produkts ab und kann ebenfalls im Bereich von meh- reren Zehntel Millimetern liegen, wobei die Richtung der Verformung von den jeweiligen Schneidparametern sowie von der Art des Messers und des Produktes abhängt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, welche bzw. welches, insbesondere automatisch, eine optimale Schneidspalteinstellung ermöglicht.
Zur Lösung der Aufgabe sind eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 vorgesehen.
Der Erfindung liegt der allgemeine Gedanke zugrunde, die Einstellung des Schneidspalts nicht bei stillstehendem Messer, sondern bei rotierendem Messer vorzunehmen. Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine rotationsbedingte Aufbiegung des Messers in dem tatsächlich auftretenden Maß, d.h. also korrekt, bei der Einstellung des Schneidspalts berücksichtigt werden kann. Durch die Schneidspalteinstellung bei rotierendem Mes- ser lässt sich der Schneidspalt ferner so einstellen, dass er tatsächlich einem gewünschten minimalen Abstand zwischen Messer und Schneidkante entspricht. Im Ergebnis ist somit eine optimale Schneidspalteinstellung unter Berücksichtigung der während eines Schneidprozesses tatsächlich vorliegenden Begebenheiten, wie Planschlag und/oder Aufbie- gung des Messers, möglich.
Konkret sieht die Erfindung eine Erfassung von durch das rotierende Messer erzeugten Schwingungen und eine Steuerung der Verstelleinrichtung in Abhängigkeit von den erfassten Schwingungen vor. Dieser Maß- nähme liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das rotierende Messer entsprechend seiner jeweiligen Konfiguration und Form bzw. Deformation ein charakteristisches Schwingungsprofil erzeugt, wobei das Schwingungsprofil im frei rotierenden Zustand des Messers anders ausfällt als in einem Zustand, in welchem das Messer die Schneidkante berührt. Unter Ausnutzung dieses Unterschiedes im Schwingungsprofil bei rotierendem Messer kann ein Nullabstand des Messers zur Schneidkante bestimmt und ausgehend von diesem Nullabstand eine exakte Einstellung des Schneidspalts vorgenommen werden. Die erfindungsgemäße Vorrich- tung und das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichen folglich eine automatische Einstellung eines exakten Schneidspalts unter Herausrechnung der Messertoleranzen und Messeraufbiegung.
Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen.
Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Erfassungsmittel zur Erfassung von Schallwellen, insbesondere von Körperschallwellen, ausgebildet. Die erfassten Schwingungen sind mit anderen Worten mechanischer Natur, müssen aber nicht notwendigerweise durch das menschliche Ohr wahrnehmbar sein. Vielmehr kann es sich hierbei um Vibrationen handeln, die durch das rotierende Messer in den Komponenten der Schneidvorrichtung verursacht werden.
Um einen Kontakt des rotierenden Messers mit der Schneidkante besonders zuverlässig detektieren zu können, ist das Erfassungsmittel bevorzugt im Bereich der Schneidkante angeordnet. Grundsätzlich kann das Erfassungsmittel an der Schneidkante selbst montiert sein.
Vorteilhafterweise ist das Erfassungsmittel jedoch an einer Trägerstruktur für die Schneidkante angebracht und insbesondere in die Trägerstruktur eingelassen. Durch die Anbringung des Erfassungsmittels an der Trägerstruktur kann ein Austausch der Schneidkante, welche einem gewissen Verschleiß unterliegt, ohne Rücksicht auf das Erfassungsmittel erfolgen und insbesondere, ohne dass das Erfassungsmittel hierzu von der Schneidkante abmontiert oder von einer elektrischen Anbindung getrennt zu werden braucht. Der Austausch der Schneidkante ist hierdurch erheblich vereinfacht.
Das Erfassungsmittel kann einen oder mehrere Körperschallsensoren umfassen. Ein Körperschallsensor besitzt keine Vorzugserfassungsrichtung, sondern erfasst vielmehr ein Gesamtbild der vorliegenden Schwingungen. Der oder jeder Körperschallsensor kann an einer äußeren Oberfläche der Trägerstruktur befestigt sein, insbesondere an einer von der Schneidebene abgewandten Rückseite der Trägerstruktur. Eine einfachere Reinigung der Schneidvorrichtung, insbesondere im Bereich der Schneidkante, ist möglich, wenn der bzw. jeder Körperschallsensor in die Trägerstruktur integriert ist, beispielsweise einer entsprechend vorgesehenen Vertiefung oder in einem entsprechend vorgesehenen Hohlraum der Trä- gerstruktur angeordnet ist. Kommen mehrere Körperschallsensoren zum Einsatz, so ist es vorteilhaft, diese über die Breite der Trägers truktur, d.h. also parallel zur Schneidebene, verteilt anzuordnen. Dabei können die mehreren Körperschallsensoren jeweils in einer eigenen Vertiefung bzw. einem eigenen Hohlraum oder in einer gemeinsamen Vertiefung bzw. ei- nem gemeinsamen Hohlraum untergebracht sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, die erfassten Schwingungen hinsichtlich ihrer Amplitude und /oder Frequenz auszuwerten. Dies ermöglicht eine Überwachung der durch das frei rotierende Messer erzeugten Schwingungen und insbesondere die
Detektion einer Abweichung der erfassten Schwingungen von dem charakteristischen Schwingungsprofil des frei rotierenden Messers, beispielsweise wenn das Messer die Schneidkante berührt. Hierdurch ist die Steuereinheit in der Lage, einen Nullabstand zwischen Messer und Schneidkante zu bestimmen. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Referenzschwingungsmuster aufgenommen, während das Messer zu der Schneidkante beabstandet ist. Das Referenzschwingungs- muster entspricht dem charakteristischen Schwingungsprofil des frei rotierenden Messers, welches die Schneidkante nicht berührt. Das Referenzschwingungsmuster ist über die Lebensdauer eines Messers gesehen nicht notwendigerweise konstant, sondern es kann von verschiedenen Faktoren beeinflusst werden, wie z.B. der Qualität der Messerlagerung, des Schleif- zustande, des Planschlags oder einer anderen Deformation des Messers.
Vorzugsweise wird das Referenzschwingungsmuster aufgenommen, während das Messer aus einem stillstehenden Zustand beschleunigt wird. Dies ermöglicht es, nach jedem Austausch des Messers ein neues Refe- renzschwingungsmuster aufzuzeichnen und der Schneidspalteinstellung zugrunde zu legen, wodurch sich für jedes neu eingebaute Messer individuell ein optimaler Schneidspalt einstellen lässt.
Alternativ oder zusätzlich kann das Referenzschwingungsmuster aufge- nommen werden, während der Abstand zwischen Messer und Schneidkante verringert wird. Dies schließt zum einen den Fall ein, dass ein neu eingebautes Messer wieder an die Schneidkante herangefahren wird, als auch den Fall, dass das rotierende Messer während des Betriebs, z.B. zur Nachjustierung des Schneidspalts, erst von der Schneidkante weg und dann wieder an diese herangefahren wird. Alternativ kann auch die Schneidkante an ein feststehendes Messer herangefahren werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird ein Nullabstand des Messers zur Schneidkante bestimmt, indem der Abstand zwi- sehen Messer und Schneidkante nach der Aufnahme eines Referenz- Schwingungsmusters verringert wird, bis eine signifikante Abweichung der erfassten Schwingungen von dem Referenzschwingungsmuster detektiert wird. Beispielsweise kann eine signifikante Abweichung detektiert werden, wenn die Amplitude wenigstens einer erfassten Schwingung die Amplitu- den des Referenzschwingungsmusters um einen vorbestimmten Betrag überschreitet.
So ist leicht nachzuvollziehen, dass, wenn das Messer die Schneidkante berührt, eine Schwingung in der Schneidkante bzw. in einer Trägerstruk- tur für die Schneidkante erzeugt wird, deren Amplitude deutlich größer ist als die der Schwingungen des Referenzschwingungsmusters. Übersteigt diese Amplitudendifferenz einen vorbestimmten Schwellenwert, so kann davon ausgegangen werden, dass das Messer mit der Schneidkante in Kontakt gerät.
Die Zuverlässigkeit dieser Detektion des Nullabstands zwischen Messer und Schneidkante kann dadurch noch weiter erhöht werden, dass die Frequenz einer detektierten Abweichung von dem Referenzschwingungsmuster mit der Drehzahl des rotierenden Messers in Beziehung gesetzt wird. So wird eine Abweichung von dem Referenzschwingungsmuster mit erhöhter Wahrscheinlichkeit durch das die Schneidkante berührende Messer erzeugt, wenn die Frequenz der detektierten Abweichung zumindest im Wesentlichen mit der Drehzahl des Messers übereinstimmt. Auf diese Weise lässt sich eine durch das rotierende Messer verursachte Ab- weichung von dem Referenzschwingungsmuster beispielsweise von einer Abweichung unterscheiden, die durch äußere Einflüsse hervorgerufen wird, wie z.B. durch das Klopfen mit einem Werkzeug in der Nähe der Schneidvorrichtung. Vorteilhafterweise wird der Abstand zwischen Messer und Schneidkante zur Einstellung des gewünschten Schneidspalts ausgehend von dem bestimmten Nullabstand vergrößert. Der bestimmte Nullabstand wird mit anderen Worten als Nullpunkt für die Einstellung des Schneidspalts ver- wendet. Verfügt die Verstelleinrichtung über einen Stellmotor zur Bewegung des Messers bzw. der Schneidkante, so kann die Einstellung des gewünschten Schneidspalts anhand der Signale eines Drehwertgebers erfolgen, welcher eine Überwachung der Verstellung des Messers bzw. der Schneidkante relativ zu dem Nullpunkt ermöglicht. Auf einen Abstands- sensor zur Bestimmung des absoluten Abstandes zwischen dem Schneidmesser und der Schneidkante kann somit verzichtet werden.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist außerdem die Verwendung eines Körperschallsensors zur Bestimmung eines Nullabstands zwischen Messer und Schneidkante bei der Einstellung eines Schneidspalts an einer
Schneidvorrichtung zum Aufschneiden eines Produkts, insbesondere Lebensmittelprodukts, welche ein in einer Schneidebene rotierend antreibbares Messer, eine Schneidkante und eine Verstelleinrichtung aufweist, durch welche das Messer und die Schneidkante senkrecht zur Schneid- ebene relativ zueinander bewegbar sind.
Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Schneidvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Schneidspalteinstellung; und Fig. 2 eine schematische Ansicht der Vorderseite einer
Schneidkante der Schneidvorrichtung von Fig. 1.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Schneidvorrichtung zum Schneiden eines Produktes, insbesondere eines Lebensmittelprodukts 10, weist ein in einer Schneidebene 12 rotierend antreibbares Messer 14 auf, das an einem Messerkopf 16 befestigt ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Messer 14 um ein Sichelmesser, das ausschließlich um seine Mittelachse 18 rotiert und dabei einen Umfangskreis beschreibt, der in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 14' bezeichnet ist. Alternativ kann der Messerkopf 16 planetarisch umlaufend angetrieben sein, so dass das Messer 14 in der Schneidebene 12 zusätzlich zu seiner Eigenrotation um die Mittelachse 18 auf einer Planetenbahn umläuft.
Das aufzuschneidende Lebensmittelprodukt 10 liegt auf einer Produktauflage 20 auf, auf der es in Richtung der Schneidebene 12 bewegt wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Produktauflage 20 ein Förderband 22. Anstelle des Förderbandes 22 kann die Produktauflage 20 aber auch eine stillstehende Auflage umfassen, auf welcher das Lebens- mittelprodukt 10 mit Hilfe eines Greifers in Richtung der Schneidebene 12 geschoben wird. Ein solcher Greifer kann selbstverständlich auch in Verbindung mit dem Förderband 22 zum Einsatz kommen.
Das vordere Ende der Produktauflage 20 bildet eine Schneidkante 24, mit der das Messer 14 beim Schneiden zusammenwirkt. Damit die Schneidkante 24 zur Anpassung der Schneidvorrichtung an die jeweilige Anwendung oder auch bei übermäßigem Verschleiß ausgetauscht werden kann, ist sie lösbar an einer Trägerstruktur 26 befestigt, die sich quer zur Förderrichtung des Lebensmittelprodukts 10 unterhalb des Förderbandes 22 erstreckt. Die Trägerstruktur 26 wird hier auch als Schneidkantenaufnahme bezeichnet.
Zwischen der Schneidebene 12 und der Schneidkante 24 ist ein Schneid- spalt Δx gebildet, der in Fig. 1 stark vergrößert dargestellt ist.
Der Messerkopf 16 und das daran befestigte Messer 14 sind an einer elektrischen Verstelleinrichtung 28 derart verschiebbar gelagert, dass das Messer 14 auf die Schneidkante 24 zu oder von dieser weg bewegt werden kann, was in Fig. 1 durch einen Doppelpfeil 30 angedeutet ist. Alternativ wäre es auch möglich, das Messer 14 feststehend zu lagern und die Schneidkante 24 relativ dazu zu bewegen. Zur automatischen Steuerung der Verstelleinrichtung 28 ist eine Steuereinheit 32 vorgesehen.
An der Trägerstruktur 26 ist ein Körperschallsensor 34 angebracht, welcher mit der Steuereinheit 32 in Verbindung steht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Körperschallsensor 34 in die Trägerstruktur 26 eingelassen, d.h. in einem entsprechend ausgebildeten Hohlraum (nicht gezeigt) der Trägerstruktur 26 angeordnet. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, den Körperschallsensor 34 an einer äußeren Oberfläche der
Trägerstruktur 26 zu befestigen, insbesondere an einer der Schneidebene 12 abgewandten Rückseite der Trägerstruktur 26.
Des Weiteren kommt im vorliegenden Ausführungsbeispiel lediglich ein Körperschallsensor 34 zum Einsatz, welcher im Wesentlichen zentral in der Trägerstruktur 26 angeordnet ist. Denkbar ist aber auch eine Verwendung von mehreren Körperschallsensoren, welche z.B. über die Breite der Trägerstruktur 26, d.h. also quer zur Förderrichtung des Lebensmittelprodukts 10 gesehen, verteilt angeordnet sein können. Der Körperschallsensor 34 erfasst richtungsunabhängig die in der Trägerstruktur 26 vorliegenden mechanischen Schwingungen bzw. Vibrationen, mit anderen Worten also den in die Trägerstruktur 26 induzierten Körperschall. Die von dem Körperschallsensor 34 erfassten Schwingungen wer- den von der Steuereinheit 32 hinsichtlich ihrer Amplituden bzw. Frequenzen ausgewertet, wie nachfolgend detaillierter erläutert wird.
Ein optimales Schneidergebnis wird erreicht, wenn - neben anderen an sich bekannten Faktoren - das Lebensmittelprodukt 10 mit einem mög- liehst scharfen Messer 14 und mit einem möglichst geringen Schneidspalt Δx aufgeschnitten wird. Da das Messer 14 nach einer gewissen Anzahl von Schnitten stumpf wird, muss das Messer 14 in regelmäßigen Abständen ausgetauscht werden. Dabei ist nach jedem Messertausch der Schneidspalt neu einzustellen. Ein weiterer Grund für den Austausch des Mes- sers 14 kann außerdem in dem Wechsel der Ausrüstung, insbesondere des Messers 14 und/oder der Schneidkante 24, zur Anpassung der Schneidvorrichtung an eine andere Anwendung liegen.
Zur Einstellung des Schneidspalts wird das neu eingebaute Messer 14 aus seinem stillstehenden Zustand zunächst auf seine Betriebsdrehzahl hoch beschleunigt, die beispielsweise im Bereich zwischen 500 und 2000 Umdrehungen pro Minute liegen kann. Unter der Betriebsdrehzahl wird hier diejenige Drehzahl des Messers 14 verstanden, bei welcher das Lebensmittelprodukt 10 letztlich aufgeschnitten wird.
Sobald das Messer 14 eine gewisse Messdrehzahl erreicht hat, beispielsweise seine Betriebsdrehzahl, werden durch den Körperschallsensor 34 die in die Trägerstruktur 26 induzierten Schwingungen erfasst und als ein Referenzschwingungsmuster in einem Speicher der Steuereinheit 32 hin- terlegt. Nach der Aufnahme des Referenzschwingungsmusters wird das Messer 14 durch die Verstelleinrichtung 28 in diskreten Schritten an die Schneidkante 24 soweit herangefahren, bis die Steuereinrichtung 32 eine signifi- kante Abweichung der von dem Körperschallsensor 34 erfassten Schwingungen von dem Referenzschwingungsmuster detektiert.
Eine signifikante Abweichung kann beispielsweise darin bestehen, dass die Amplitude einer oder mehrerer Schwingungen gegenüber einer mittle- ren oder maximalen Schwingungsamplitude des Referenzschwingungsmusters derart erhöht ist, dass die resultierende Amplitudendifferenz einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, während gleichzeitig die Frequenz dieser Schwingung bzw. Schwingungen mit erhöhter Amplitude mit der Drehzahl des Messers 14 im Wesentlichen übereinstimmt.
Hat die Steuereinheit 32 in den von dem Körperschallsensor 34 erfassten Schwingungen eine solche signifikante Abweichung von dem Referenzschwingungsmuster detektiert, so nimmt die Steuereinheit 32 an, dass eine Berührung zwischen Messer 14 und Schneidkante 24 vorliegt.
Als Folge davon wird die Bewegung des Messers 14 in Richtung der Schneidkante 24 gestoppt und die momentane Lage des Messers 14 als Nullabstand definiert. Mit anderen Worten nimmt die Steuereinheit 32 an, dass der Abstand zwischen Messer 14 und Schneidkante 24 in dieser Situation Null ist.
Ausgehend von diesem Nullabstand wird das Messer 14 - gesteuert durch die Steuereinheit 32 - anschließend um einen vorbestimmten Längenbetrag von der Schneidkante 24 wegbewegt, um einen gewünschten Schneidspalt Δx einzustellen. Dieser gewünschte Schneidspalt Δx ist vor- zugsweise gerade so groß gewählt, dass eine Verformung des Messers 14 während des Schneidprozesses nicht zu einem Messerbruch führt, gleichzeitig aber so klein, dass ein optimales Schneidergebnis erzielt wird.
Die Einstellung des gewünschten Schneidspalts kann dabei in an sich bekannter Weise unter Verwendung eines mit der Steuereinheit 32 verbundenen Drehwertgebers erfolgen, welcher die Drehung einer Ausgangswelle eines für die Verstellung des Messers 14 zuständigen Elektromotors der Verstelleinrichtung 28 überwacht.
Sobald der gewünschte Schneidspalt Δx eingestellt ist, kann mit dem Aufschneiden des Lebensmittelprodukts 10 begonnen werden, indem dieses mit Hilfe des Förderbandes 22 und/ oder eines Produktgreifers dem Messer 14 zugeführt wird.
Wie voranstehend erläutert wurde, wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Referenzschwingungsmuster erst dann hinterlegt, wenn das Messer 14 seine Messdrehzahl erreicht hat. Dies kann beispielsweise die Betriebsdrehzahl sein, bei welcher anschließend das Lebensmittelprodukt 10 aufgeschnitten wird. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, diejenigen Schwingungen als Referenzschwingungsmuster zu definieren, die bereits während einer niedrigeren Drehzahl aufgenommen werden, beispielsweise im Bereich zwischen 500 und 1200 Umdrehungen pro Minute.
Erfolgt die Bestimmung des Nullabstands zwischen Messer 14 und
Schneidkante 24 bei einer von der Messdrehzahl abweichenden Drehzahl des Messers 14, so ist diese abweichende Drehzahl des Messers 14 bei der Detektion und Auswertung einer signifikanten Abweichung der erfassten Schwingungen von den Referenzschwingungen zu berücksichtigen. Ferner ist zu bemerken, dass weder die Aufnahme des Referenzschwingungsmusters, noch die Bestimmung des Nullabstands zwischen Messer 14 und Schneidkante 24 eine konstante Drehzahl des Messers 14, d.h. also einen stationären Betrieb des Messers 14, voraussetzt. Vielmehr kann sowohl die Aufnahme des Referenzschwingungsmusters als auch die Bestimmung des Nullabstands zwischen Messer 14 und Schneidkante 24 und/oder die anschließende Einstellung des gewünschten Schneidspalts Δx erfolgen, während die Drehzahl des Messers 14 noch zunimmt. Auf diese Weise kann die Einstellung des gewünschten Schneidspalts Δx bis zur Erreichung der Betriebsdrehzahl des Messers 14 abgeschlossen werden, so dass eine möglichst schnelle Fortsetzung des Schneidprozesses nach einem Austausch des Messers 14 möglich ist.
Abschließend sei außerdem darauf hingewiesen, dass die Einstellung des gewünschten Schneidspalts Ax nicht nur nach einem Austausch des Messers 14 erfolgen kann. Vielmehr ist es auch möglich, die Bestimmung des Nullabstands zwischen Messer 14 und Schneidkante 24 und die anschließende Einstellung des gewünschten Schneidspalts Ax während eines laufenden Schneidvorgangs zu wiederholen, beispielsweise während so ge- nannter Leerschnitte, bei denen das Lebensmittelprodukt 10 vorübergehend aus dem Eingriffsbereich des Messers 14 zurückgezogen wird. Dies ermöglicht eine Nachjustierung des Schneidspalts Δx auch während des laufenden Betriebes. Bezugszeichenliste
10 Lebensmittelprodukt
12 Schneidebene
14 Messer
14' Umfangskreis
16 Messerkopf
18 Mittelachse
20 Produktauflage
22 Förderband
24 Schneidkante
26 Trägerstruktur
28 Verstelleinrichtung
30 Doppelpfeil
32 Steuereinheit
34 Körperschallsensor

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Einstellung eines Schneidspalts (Δx) an einer Schneidvorrichtung zum Aufschneiden eines Produktes, insbesondere Lebensmittelproduktes (10), wobei die Schneidvorrichtung ein in einer Schneidebene (12) rotierend antreibbares Messer (14), eine Schneidkante (24) und eine Verstelleinrichtung (28) aufweist, durch welche das Messer (14) und die Schneidkante (24) senkrecht zur Schneidebene (12) relativ zueinander bewegbar sind, gekennzeichnet durch ein Erfassungsmittel (34) zur Erfassung von durch das rotierende Messer (14) erzeugten Schwingungen und einer mit dem Erfassungsmittel (34) verbundenen Steuereinheit (32) zur Steuerung der Verstelleinrichtung (28) in Abhängigkeit von den erfassten Schwingungen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungsmittel (34) zur Erfassung von Schallwellen, insbesondere Körperschallwellen, ausgebildet ist und insbesondere mindestens einen Körperschallsensor umfasst.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungsmittel (34) im Bereich der Schneidkante (24) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungsmittel (34) an einer Trägerstruktur (26) für die Schneidkante (24) angebracht ist und insbesondere in die Trägerstruktur (26) eingelassen ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (32) dazu ausgebildet ist, die erfassten Schwingungen hinsichtlich ihrer Amplitude und /oder Frequenz auszuwerten und/ oder einen Nullabstand zwischen Messer (14) und Schneidkante (24) zu bestimmen.
6. Verfahren zum Einstellen eines Schneidspalts (Δx) an einer Schneidvorrichtung zum Aufschneiden eines Produktes, insbesondere Lebensmittelproduktes (10), wobei die Schneidvorrichtung ein in einer Schneidebene (12) rotierend antreibbares Messer (14), eine Schneidkante (24) und eine Verstelleinrichtung (28) aufweist, durch welche das Messer (14) und die Schneidkante (24) senkrecht zur Schneidebene (12) relativ zueinander bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Erfassungsmittels (34) durch das rotierende Messer
(14) erzeugte Schwingungen erfasst werden und mittels einer mit dem Erfassungsmittel verbundenen Steuereinheit (32) die Verstelleinrichtung (28) in Abhängigkeit von den erfassten Schwingungen gesteuert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Erfassungsmittels (34) durch das rotierende Messer (14) erzeugte Schallwellen, insbesondere Körperschallwellen, erfasst wer- den.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungen, insbesondere Körperschallwellen, im Bereich der Schneidkante (24) erfasst werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Referenzschwingungsmuster aufgenommen wird, während das Messer (14) zu der Schneidkante (24) beabstandet ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzschwingungsmuster aufgenommen wird, während das Messer (14) aus einem stillstehenden Zustand beschleunigt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzschwingungsmuster aufgenommen wird, während der Abstand zwischen Messer (14) und Schneidkante (24) verringert wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nullabstand des Messers (14) zur Schneidkante (24) bestimmt wird, indem der Abstand zwischen Messer (14) und Schneidkante (24) nach der Aufnahme eines Referenzschwingungsmusters verringert wird, bis eine signifikante Abweichung der erfassten Schwingungen von dem Referenzschwingungsmuster detektiert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine signifikante Abweichung detektiert wird, wenn die Amplituden erfasster Schwingungen die Amplituden des Referenzschwingungs- musters um einen vorbestimmten Betrag überschreiten.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen Messer (14) und Schneidkante (24) zur Ein- Stellung des Schneidspalts (Δx) ausgehend von dem bestimmten
Nullabstand vergrößert wird.
15. Verwendung eines Körperschallsensors (34) zur Bestimmung eines Nullabstands zwischen Messer (14) und Schneidkante (24) bei der Einstellung eines Schneidspalts (Δx) an einer Schneidvorrichtung zum Aufschneiden eines Produktes, insbesondere Lebensmittelproduktes (10), welche ein in einer Schneidebene (12) rotierend antreibbares Messer (14), eine Schneidkante (24) und eine Verstelleinrichtung (28) aufweist, durch welche das Messer (14) und die Schneidkante (24) senkrecht zur Schneidebene (12) relativ zueinander bewegbar sind.
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