DE4439641C1 - Verfahren zum Schneiden von Lebensmitteln sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schneiden von Lebensmitteln in Scheiben, Streifen oder Würfel, bei dem das Schneidgut zunächst vorgepreßt und dann absatzweise oder kontinuierlich in Richtung auf eine Schneideinrichtung, die mindestens zeitweise mit dem Schneidgut in Eingriff ist, vorgeschoben wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Verfahren der eingangs beschriebenen Art sowie Vorrichtungen zu deren Durch­ führung sind allgemein bekannt und werden bei der Verarbeitung von Lebens­ mitteln verschiedenster Art, wie z. B. Fleisch- und Käseprodukten, Backwaren, Gemüsen usw., eingesetzt.

Aus der DE 38 35 047 C2 ist ein Schneidverfahren bekannt, bei dem zum Zwecke des taktweisen Vorschubs eines zu schneidenden Gutsstranges auf diesen kon­ tinuierlich ein Vorschubdruck ausgeübt wird, der auf einen oberen und einen unteren Druckwert begrenzt wird, indem beim Überschreiten eines einstellbaren Maximaldrucks ein Speicher gespannt wird, wodurch ein weiterer Druckanstieg verhindert wird, und indem beim Unterschreiten eines einstellbaren Minimaldrucks der Speicher entspannt wird, wodurch ein weiterer Druckabfall verhindert wird.

Bei diesem Verfahren erfolgt ein Vorschub des Gutsstranges immer so lange, wie das Schneidorgan nicht mit dem Gutsstrang in Eingriff ist, und die Vorschubbewe­ gung wird unterbrochen, sobald der Gutsstrang durch das eindringende Schneid­ organ von diesem an einer Weiterbewegung gehindert wird. Eine Vorpreßbewe­ gung sowie eine kontinuierliche Vorschubbewegung ist bei diesem Schneidver­ fahren nicht möglich. Als weiterer Nachteil tritt die aufwendige und anfällige Steuerung für die Spannung und Entspannung des Speichers in Erscheinung.

Bei weiterhin allgemein bekannten Schneidverfahren zum Zerteilen von Schneidgut in Würfel wird zur Erzielung eines absatzweisen Vorschubs, wie er beim Würfel­ schneiden erforderlich ist, eine Kolbenpumpe als Antriebseinrichtung für die Vor­ schubbewegung eingesetzt. Kolbenpumpen liefern konstruktionsbedingt pulsie­ rende Ölströme, wodurch die Vorschubbewegung ebenfalls pulsierend, d. h. in Absätzen, erfolgt. Bei diesen Verfahren fehlt jedoch die Möglichkeit, das Schneid­ gut kontinuierlich vorzuschieben, wie dies insbesondere zum Schneiden von dünnen Scheiben oder Streifen oder beim Einsatz von Doppel- oder Vierfachmes­ sern vorteilhaft ist. Des weiteren ist bei diesen Verfahren eine Vorpressung des Schneidgutes nicht durchführbar, da die Kolbenpumpe und die Messergatter einen gemeinsamen Antrieb besitzen und die Messer bei laufender Pumpe folglich stets mitangetrieben werden.

Es sind auch Verfahren allgemein bekannt, die eine Vorpressung sowie eine kon­ tinuierliche oder absatzweise Vorschubbewegung ermöglichen. Dabei erfolgt der Antrieb für das Vorpressen und kontinuierliche Vorschieben des Schneidgutes durch eine Zahnradpumpe, die einen konstanten Förderstrom liefert, und der Antrieb für den absatzweisen Vorschub mittels einer Kolbenpumpe, die einen pulsierenden Förderstrom liefert. Diese Verfahren machen jedoch einen zusätzli­ chen Motor sowie eine zweite Pumpe erforderlich, und es sind hydraulische Wegeventile, Mengenregler u. dgl. notwendig. Daher sind Vorrichtungen zur Durchführung dieser Schneidverfahren aufwendig in der Konstruktion, störanfällig und teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schneideverfahren zu entwickeln, das sich mit einfachen Mitteln durchführen läßt und dennoch unterschiedliche Vorschubmöglichkeiten erlaubt.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Schneidgut unter Verwendung einer einzigen, in ihrer Förderrate veränderlichen Hydraulikpumpe sowohl vorgepreßt als auch absatzweise bzw. kontinuierlich einer Vorschubbewe­ gung ausgesetzt wird. Der konstruktive Aufwand zur Durchführung dieses Schneidverfahrens ist im Vergleich mit den Verfahren nach dem Stand der Technik deutlich reduziert, da nur noch eine einzige Hydraulikpumpe benötigt wird. Den­ noch weist das erfindungsgemäße Schneidverfahren hinsichtlich seiner Schneid­ produkte eine große Flexibilität auf. Da die Hydraulikpumpe in ihrer Förderrate veränderlich ist, kann sie für eine Vorpreß- oder kontinuierliche Vorschubbewegung einen konstanten Förderstrom liefern, während für eine absatzweise Vorschubbe­ wegung auch die Abgabe eines pulsierenden Förderstroms möglich ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich folglich dadurch aus, daß sich alle mit dem Schneidgut durchzuführenden Transportschritte mit einer einzigen Hydrau­ likpumpe vornehmen lassen. Hydraulische Wegeventile, Mengenregler oder dgl. sind nicht mehr erforderlich, da keine Hydraulikströme von verschiedenen Pumpen zum Transport des Schneidgutes auf verschiedene Weisen verteilt, vereint oder umgeleitet werden müssen. Dadurch wird die Störanfälligkeit reduziert, und die Kosten werden erheblich gesenkt.

Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschla­ gen, daß zur absatzweisen Vorschubbewegung des Schneidgutes die Hydraulik­ pumpe einen pulsierenden Förderstrom liefert. Auf diese Weise wird die Beein­ flussung des Förderstroms nach der Pumpe entbehrlich, und der Einsatz z. B. eines hydraulischen Wegeventils zur zeitweisen Ableitung eines nicht benötigten Fluid­ stroms, wie sie bei einer Pumpe mit konstantem Förderstrom erforderlich wäre, kann entfallen.

Es ist des weiteren vorteilhaft, daß die Drehzahl eines die Hydraulikpumpe an­ treibenden Elektromotors geregelt wird. Dies stellt eine besonders einfache und kostengünstige Möglichkeit zur Beeinflussung der Förderrate der Hydraulikpumpe dar.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß zur automatischen Umschaltung zwischen Vorpreßbewegung und Vorschubbewegung eine vom Hydraulikdruck abhängige Schalteinrichtung verwendet wird. Hiermit wird der Vorteil erzielt, daß die Überwachung des Vorpreßvorgangs durch Bedie­ nungspersonal überflüssig wird und ein manuelles Umschalten zwischen Vorpreß- und Vorschubbewegung nicht mehr erforderlich ist. Des weiteren kann auf diese Weise ein stets gleich hoher Druck am Ende der Vorpreßbewegung erzielt werden.

Es ist ferner vorteilhaft, daß die Geschwindigkeiten des Schneidgutes bei der Vorpreßbewegung und der Vorschubbewegung unterschiedlich sind. Dies ermög­ licht eine individuelle Anpassung der Geschwindigkeit an die jeweilige Art der Transportbewegung des Schneidgutes.

Die Erfindung weiter ausgestaltend, wird vorgeschlagen, daß das Schneidgut zunächst mit einer größeren Geschwindigkeit vorgepreßt und sodann mit einer kleineren Geschwindigkeit vorgeschoben wird. Eine solche Vorgehensweise ist besonders sinnvoll, da so die Leistung der Hydraulikpumpe beim Vorpreßvorgang, bei dem zunächst nur kleine Kräfte erforderlich sind, besser ausgenutzt wird.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vor­ gesehen, daß die Vorpreßbewegung mit konstanter Geschwindigkeit erfolgt. Dieses Vorgehen erfordert regelungstechnisch nur einen sehr geringen Aufwand.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bietet sich eine Vorrichtung mit einer Zylinder-Kolben-Einheit an, die über mindestens eine Hydraulikleitung mittels einer Pumpe beaufschlagbar ist und bei der erfindungsgemäß als Pumpe eine Hydraulikpumpe mit veränderlicher Förderrate vorgesehen ist. Mit dieser an sich bekannten Einrichtungen läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren mit überraschend einfachen Mitteln durchführen.

Gemäß einer Ausgestaltung der Vorrichtung wird vorgeschlagen, daß mindestens an die Hydraulikleitung für die Vorpreßbewegung sowie für die Vorschubbewegung eine vom Hydraulikdruck abhängige Schalteinrichtung angeschlossen ist. Hierdurch läßt sich der Hydraulikdruck in derjenigen Hydraulikleitung, die zum Vorpressen und Vorschieben des Schneidgutes beaufschlagt wird, überwachen, um bei Errei­ chen eines bestimmten Druckgrenzwertes einen Schaltvorgang auszulösen. Dieser Schaltvorgang kann zum Beispiel zur Beendigung der Vorpreßbewegung und zum Einleiten der Vorschubbewegung, d. h. des eigentlichen Schneidvorgangs, her­ angezogen werden.

Es ist dabei besonders vorteilhaft, daß die Schalteinrichtung ein einstellbarer Druckschalter ist. Bei solchen Druckschaltern handelt es sich um weitverbreitete Hydraulikbauteile, die robust und kostengünstig sind. Die Einstellbarkeit des Schaltdrucks ermöglicht eine Anpassung der maximalen Vorpreßkraft an das jeweils zu schneidende Material.

Es ist weiterhin besonders vorteilhaft, daß als Antrieb für die Hydraulikpumpe ein in der Drehzahl schnell und stufenlos regelbarer Elektromotor vorgesehen ist. Dieser stellt eine preisgünstige und robuste Möglichkeit für den Antrieb der Hy­ draulikpumpe dar.

Es ist dabei besonders vorteilhaft, daß der Elektromotor ein Asynchronmotor ist, dessen Drehzahl über die Frequenz regelbar ist. Asynchronmotoren zeichnen sich durch ihre besondere Eignung für die Einbeziehung in Regelkreise aus. Dabei stellt die Frequenzregelung eine besonders elegante Möglichkeit zur stufenlosen Dreh­ zahlregelung dar, wie sie für die erwünschte stufenlose Beeinflussung der Förderra­ te der Hydraulikpumpe benötigt wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen schließlich noch vor, die Förderrich­ tung der Hydraulikpumpe durch Umkehr der Drehrichtung des Elektromotors umzukehren und den Kolben der Zylinder-Kolben-Einheit beidseitig zu beaufschla­ gen.

Diese Ausgestaltungen bieten den besonderen Vorteil, daß der Kolben nach dem Ende des Schneidvorgangs wieder in die Ausgangsstellung zurückgefahren werden kann und somit die Aufnahme des neuen Schneidgutes ermöglicht, ohne daß dazu manuelle Arbeitsschritte erforderlich wären.

In der Zeichnung ist ein Hydraulikplan für ein Ausführungsbeispiel einer Vorrich­ tung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Schneidverfahrens dargestellt.

Der in einer Zylinder-Kolben-Einheit 1 angeordnete Kolben 2 ist über eine Kolben­ stange 3 mit einer nicht abgebildeten verschiebbaren Druckplatte verbunden, die auf ein Ende einer zu schneidenden Gutscharge drückt. Letztere wird von dieser Druckplatte vorgepreßt und sodann während des Schneidvorgangs in Richtung auf mindestens eine ebenfalls nicht dargestellte Schneideinrichtung vorgeschoben. An einen Zylinder 4 der Zylinder-Kolben-Einheit 1 sind beidseitig außerhalb der Tot­ punktlagen des Kolbens 3 je eine Hydraulikleitung 5 und 6 angeschlossen. Diese Hydraulikleitungen 5 und 6 verbinden den Zylinder 4 mit der Saug- bzw. Drucksei­ te einer Hydraulikpumpe 7. Deren Förderrichtung läßt sich umkehren, so daß entweder die Hydraulikleitung 5 Druckleitung und die Hydraulikleitung 6 Sauglei­ tung sein kann oder umgekehrt. Die Hydraulikpumpe 7 wird von einem Asyn­ chronmotor 8 angetrieben, der in seiner Drehzahl stufenlos und schnell mittels eines Frequenzreglers 9 regelbar ist. Dieser Frequenzregler 9 ist in einer Steue­ rungseinrichtung 10 enthalten, in der des weiteren die Elektronik für die Ablauf­ steuerung des Schneidverfahrens sowie nicht abgebildete, bekannte Bedieneinrich­ tungen angeordnet sind. Aufgrund der Möglichkeit der stufenlosen und schnellen Drehzahlregelung mittels des Frequenzreglers 9 sowie der Drehrichtungsumkehr des Asynchronmotors 8 ist die Förderrate der Hydraulikpumpe 7 ebenfalls schnell und stufenlos regelbar sowie deren Drehrichtung umkehrbar.

Zwischen den beiden Hydraulikleitungen 5 und 6 ist jeweils über ein Rückschlag­ ventil ein für beide Hydraulikleitungen 5 und 6 gemeinsames Druckbegrenzungs­ ventil 11 angeschlossen, das bei einem unzulässig hohen Druckanstieg in der jeweiligen Druckleitung ab einem einstellbaren Maximaldruck eine Verbindung zu einem Tank 12 herstellt und so eine Druckbegrenzung bewirkt. So werden das Hydrauliksystem sowie die Schneideinrichtung vor Schäden bewahrt.

Der Ablauf des erfindungsgemäßen Schneideverfahrens mittels der dargestellten Vorrichtung geschieht wie folgt:

Nach Einlegen des zu schneidenden Gutes zwischen die von der Kolbenstange 3 betätigte Druckplatte und die Schneideinrichtung (beide nicht dargestellt) regelt der Frequenzregler 9 eine konstante Frequenz ein, wodurch der Motor 8 mit konstanter Drehzahl läuft und die Hydraulikpumpe 7 eine konstante Förderrate liefert. Die Förderrichtung ist dabei so gewählt, daß die Hydraulikleitung 5 die Druckleitung und die Hydraulikleitung 6 die Saugleitung der Hydraulikpumpe 7 darstellt. Die konstante Förderrate der Hydraulikpumpe 7 bewirkt eine gleichförmige Bewegung des Kolbens 2 und der Kolbenstange 3, wodurch das Schneidgut mit konstanter Geschwindigkeit in Richtung auf die Schneideinrichtung vorgepreßt wird. Mit zunehmendem Vorpreßweg steigt die erforderliche Vorpreßkraft, was wiederum zu einem steigenden Hydraulikdruck in der Hydraulikleitung 5 führt. An diese Hydrauli­ kleitung 5 ist des weiteren ein einstellbarer Druckschalter 13 angeschlossen, der über eine z. B. elektrische Steuerleitung 14 mit der Steuerungseinrichtung 10 verbunden ist. Steigt im Laufe der Vorpreßbewegung des Kolbens 2 der Hydraulik­ druck in der Hydraulikleitung 5 über einen im Druckschalter 13 eingestellten Wert, so führt dieser einen Schaltvorgang aus, wodurch der Steuerungseinrichtung 10 über die Steuerleitung 14 ein Schaltsignal zugeleitet wird, welches dort zu einer Umschaltung zwischen Vorpreß- und Vorschubbewegung führt.

Soll zum Beispiel nach dem Vorpressen das Schneidgut in Würfel geschnitten werden, so veranlaßt die Steuerungseinrichtung 10 den Frequenzregler 9 zur Abgabe einer im Schneidrhythmus von 0 auf einen Maximalwert pulsierenden Frequenz. Dies führt bei dem Asynchronmotor 8 zu einer entsprechend schwingen­ den Drehzahl, wodurch die Hydraulikpumpe 7 einen entsprechend pulsierenden Förderstrom abgibt. Der pulsierende Ölstrom der Hydraulikpumpe 7 führt zu einer absatzweisen Vorschubbewegung des Kolbens 2 der Zylinder-Kolben-Einheit 1 und somit auch des Schneidgutes. Gleichzeitig mit der Umschaltung von Vorpreß- auf Vorschubbetrieb wird auch die Schneideinrichtung, beim Würfelschneiden zum Beispiel zwei rechtwinklig zueinander stehende Messergatter sowie ein weiteres, senkrecht zu den beiden Messergattern angeordnetes Abschneidmesser, in Gang gesetzt. Da der Hydraulikdruck in der Hydraulikleitung 5 beim Vorschieben in der Regel oberhalb des Maximaldrucks beim Vorpressen liegt, ist in der Steuerungsein­ richtung 10 eine Schaltlogik vorgesehen, die nach einmaligem Umschalten von Vorpreß- auf Vorschubbewegung, ausgelöst durch Überschreitung eines maxima­ len Vorpreßdrucks, beim nachfolgenden Vorschieben den Druckschalter 13 igno­ riert.

Soll nach Beendigung der Vorpreßbewegung das Schneidgut zum Beispiel nur in Scheiben oder Streifen geschnitten werden, wozu eine kontinuierliche Vorschubbe­ wegung vorteilhaft ist, so veranlaßt die Steuerungseinrichtung 10 den Frequenz­ regler 9 zur Einstellung einer konstanten Frequenz, wodurch die Hydraulikpumpe 7 wie beim Vorpressen eine konstante Förderrate aufweist. In der Regel werden sich die vom Frequenzregler 9 eingestellten Frequenzen beim Vorpressen und Vorschieben unterscheiden, und zwar in dem Sinne, daß mit größerer Geschwin­ digkeit vorgepreßt und mit kleinerer Geschwindigkeit vorgeschoben wird. Hier­ durch kann eine bessere Ausnutzung des Leistungspotentials des Asynchronmo­ tors erzielt werden. Die Vorschub- und Vorpreßgeschwindigkeiten können je nach dem zu schneidenden Material des Schneidgutes sowie in Abhängigkeit des einge­ setzten Schneidorgans (Einfach-, Doppel- oder Vierfach-Messer) eingestellt wer­ den.

Soll die Druckplatte nach Beendigung des Schneidvorgangs zur Aufnahme von neuem Schneidgut in ihre Ausgangslage zurückgefahren werden, so wird der Kolben 2 der Zylinder-Kolben-Einheit 1 dazu über die Hydraulikleitung 6 mit Druck beaufschlagt. Zu diesem Zweck wird die Förderrichtung der Hydraulikpumpe 7 umgekehrt, wozu die Drehrichtung des Asynchronmotors 8 mit Hilfe des Frequenz­ reglers 9 umkehrbar ist.

Zum Ausgleich der auf beiden Seiten des Kolbens 2 der Zylinder-Kolben-Einheit 1 unterschiedlichen, bei der Kolbenbewegung verdrängten Ölvolumina ist an die Hydraulikleitung 6 ein Rückschlagventil 15 angeschlossen, das das Ansaugen einer Differenzölmenge aus dem Tank 12 während der Vorpreß- oder Vorschubbewe­ gung erlaubt, sowie an die Hydraulikleitung 5 ein Ventil 16 angeschlossen, das bei Beaufschlagung der Hydraulikleitung 5 verschlossen ist, jedoch bei einer Beauf­ schlagung der Hydraulikleitung 6 während einer Rückholbewegung des Kolbens 2 - gesteuert durch den Hydraulikdruck in der Hydraulikleitung 6 - das Abfließen einer Differenzölmenge durch das dann geöffnete Ventil 16 in den Tank 12 erlaubt.

Claims (14)

1. Verfahren zum Schneiden von Lebensmitteln in Scheiben, Streifen oder Würfel, bei dem das Schneidgut zunächst vorgepreßt und dann absatzweise oder kontinuierlich in Richtung auf eine Schneideinrichtung, die mindestens zeitweise mit dem Schneidgut in Eingriff ist, vorgeschoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidgut unter Verwendung einer einzigen, in ihrer Förderrate veränderlichen Hydraulikpumpe (7) sowohl vorgepreßt als auch absatzweise bzw. kontinuierlich einer Vorschubbewegung ausgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur absatzweisen Vorschubbewegung des Schneidgutes die Hydraulikpumpe (7) einen pulsie­ renden Förderstrom liefert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beein­ flussung der Förderrate der Hydraulikpumpe (7) die Drehzahl eines die Hydraulikpumpe (7) antreibenden Elektromotors (8) geregelt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur automatischen Umschaltung zwischen Vorpreßbewegung und Vorschub­ bewegung eine vom Hydraulikdruck abhängige Schalteinrichtung (13) verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeiten des Schneidgutes bei der Vorpreßbewegung und der Vorschubbewegung unterschiedlich sind.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidgut zunächst mit einer größeren Geschwindigkeit vorgepreßt und sodann mit einer kleineren Geschwindigkeit vorgeschoben wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorpreßbewegung mit konstanter Geschwindigkeit erfolgt.

8. Vorrichtung mit einer Zylinder-Kolben-Einheit (1), die über mindestens eine Hydraulikleitung (5) mittels einer Pumpe beaufschlagbar ist, zur Durchfüh­ rung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Pumpe eine Hydraulikpumpe (7) mit veränderlicher Förderrate vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens an die Hydraulikleitung (5) für die Vorpreßbewegung sowie für die Vorschub­ bewegung eine vom Hydraulikdruck abhängige Schalteinrichtung (13) ange­ schlossen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt­ einrichtung (13) ein einstellbarer Druckschalter ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Antrieb für die Hydraulikpumpe (7) ein in der Drehzahl schnell und stufenlos regelbarer Elektromotor (8) vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Elek­ tromotor (8) ein Asynchronmotor ist, dessen Drehzahl über die Frequenz regelbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderrichtung der Hydraulikpumpe (7) durch Umkehr der Drehrich­ tung des Elektromotors (8) umkehrbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2) der Zylinder-Kolben-Einheit (1) beidseitig beaufschlagbar ist.