Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
SLICER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/019736
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a slicer for foods, comprising a cutting blade that is rotatably driven by a cutting motor for severing slices from a strand-shaped foodstuff, and a carriage that can be moved back and forth. In order to ensure universal applicability of the slicer, without being dependent on the voltage or frequency of the power supply system, the cutting motor is actuated by means of pulse width modulated control signals via a control unit.

Inventors:
KLINGLER, Holger (Höfendorfer Str. 6, Haigerloch, 72401, DE)
Application Number:
EP2011/003915
Publication Date:
February 16, 2012
Filing Date:
August 04, 2011
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
BIZERBA GMBH & CO. KG (Wilhelm Kraut Str. 65, Balingen, 72336, DE)
KLINGLER, Holger (Höfendorfer Str. 6, Haigerloch, 72401, DE)
International Classes:
B26D1/143; B26D5/00
Domestic Patent References:
WO2009062854A12009-05-22
Foreign References:
DE3304218A11984-08-16
US4520703A1985-06-04
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
WAGNER, Jürgen (Wilhelm Kraut Str. 65, Balingen, 72336, DE)
Download PDF:
Claims:
Ansprüche

Schneidemaschine zum Abtrennen von Scheiben von strangförmigen Lebensmitteln, mit einem

Maschinengehäuse (13) , das ein über einen

elektrischen Schneidmotor (41) angetriebenes

Schneidmesser (11) und ein Steuergerät (3) haltert, wobei das Steuergerät (3) den Schneidmotor (41) ansteuert ,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Steuergerät (3) den Schneidmotor (41) mittels Pulsweitenmodulation ansteuert, indem das Steuergerät einen MikroController (33) und eine

Motorendstufe (34a) aufweist und der MikroController pulsweitenmodulierte Steuersignale generiert indem er die Amplitude und/oder Frequenz und/oder Pulsbreite der Steuersignale variiert und diese der

Motorendstufe (34a) zuführt, die die Steuersignale verstärkt und an den Schneidmotor weiterleitet.

Schneidemaschine nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass der MikroController (33) zusammen mit der

Motorendstufe (34a, 34b, 34c) in einem gemeinsamen Steuergerätegehäuse (32) untergebracht ist, wobei das Steuergerätegehäuse (32) spritzwasserdicht ausgeführt und innerhalb des Maschinengehäuses (13) der

Schneidemaschine austauschbar gehaltert ist.

3. Schneidemaschine nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass eine Außenwand des Steuergerätegehäuses (32) als Kühlfläche (37) ausgebildet und an der Außenseite, insbesondere der Unterseite, des Maschinengehäuses (13) angeordnet ist.

4. Schneidemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

dass das Steuergerät (3) eine zwischen Motorendstufe (34a) und Schneidmotor (41) angeordnete

Filterschaltung (35a) zum Unterdrücken von

elektromagnetischen Störungen aufweist.

5. Schneidemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

dass die Schneidemaschine zusätzlich zu dem

Schneidmotor (41) noch einen oder mehr Elektromotoren (42, 43) aufweist, insbesondere einen Schlittenmotor (42) und/oder einen Abschlägermotor (43) und/oder einen Transportvorrichtungsmotor und der eine

Mikrocontroller (33) zusätzlich zu der

Schneidmotorendstufe (34a) noch eine oder mehr

Motorendstufen (34b, 34c) ansteuert, insbesondere eine Schlittenmotorendstufe (34b) und/oder eine

Transportvorrichtungsendstufe und/oder eine

Abschlägermotorendstufe (34c) .

6. Schneidemaschine nach einem der vorhergehenden

Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der eine Mikrocontroller (33) und die zwei oder mehr Motorendstufen (34a, 34b, 34c) in dem einen Steuergerätegehäuse aufgenommen sind.

Schneidemaschine nach einem der vorhergehenden

Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Steuergerät (3) für den Schneidmotor (41) oder die Elektromotoren (42, 43) ein Motorenmodell oder mehrere Motorenmodelle aufweist und den

Betriebspunkt, insbesondere die Drehzahl und/oder das Drehmoment und/oder die Leistungsaufnahme, des

Schneidmotors (41) oder der Elektromotoren (42, 43) regelt, indem es jeweils die für einen gewünschten Betriebspunkt von dem Schneidmotor (41) oder einem Elektromotor (42, 43) aufgenommenen momentanen Blind- und Wirkstromkomponenten anhand des Motorenmodells anpasst .

Schneidemaschine nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Steuergerät (3) ein Motorenmodell als

Algorithmus aufweist und die für einen gewünschten Betriebspunkt erforderlichen Blind- und

Wirkstromkomponenten anhand des Algorithmus

berechnet, oder dass das Steuergerät (3) ein

Motorenmodell als Tabelle mit Motorkennwerten

aufweist und die für einen gewünschten Betriebspunkt erforderlichen Blind- und Wirkstromkomponenten anhand dieser Tabelle ermittelt.

9. Schneidemaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,

dass das Steuergerät (3) das Motorenmodell bzw. die Motorenmodelle in einem nicht flüchtigen,

wiederbeschreibbaren Speicher abspeichert und das Motorenmodell bzw. die Motorenmodelle austauschbar oder veränderbar sind.

10. Schneidemaschine nach einem der vorhergehenden

Ansprüche ,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Steuergerät (3) das Start und oder

Bremsverhalten des Schneidmotors (41) und/oder der Elektromotoren (42, 43) anhand einer vorzugsweise einstellbaren Startkurve oder Bremskurve steuert oder regelt.

11. Schneidemaschine nach einem der vorhergehenden

Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Steuergerät (3) einen Leerlauf des

Schneidmotors (41) anhand der Stromaufnahme und/oder der Blind- und Wirkstromkomponenten detektiert und den Schneidmotor (41) nach einer bestimmten,

vorzugsweise einstellbaren, Zeitspanne im Leerlauf abschaltet .

12. Schneidemaschine nach einem der vorhergehenden

Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (3) einen Wartungszeitpunkt zum Schleifen des Schneidmessers bestimmt, indem es die Leistungsaufnahme des Schneidmotors (41) im

Schneidbetrieb über die Zeit aufsummiert , oder die gesamte Betriebsdauer im Schneidbetrieb bestimmt, und nach Erreichen einer bestimmten Schwelle eine

Wartungsanzeige aktiviert.

13. Schneidemaschine nach einem der vorhergehenden

Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Steuergerät (3) einen Schleif organg des Schneidmessers über den Verlauf der Leistungsaufnahme des Schneidmotors (41) detektiert und die

Wartungsanzeige selbsttätig zurücksetzt.

14. Schneidemaschine nach einem der vorhergehenden

Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Steuergerät (3) einen Speicher aufweist, in dem es die Leistungsaufnahme des Schneidmotors (41) im Leerlauf über die Zeit abspeichert und durch einen Vergleich der einzelnen Werte einen möglichen

Verschleiß detektiert und ein Wartungssignal

aktiviert .

Description:
Schneidemaschine

Die Erfindung betrifft eine Schneidemaschine nach den

Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

In der Praxis werden solche Schneidemaschinen verwendet, um beispielsweise im Frischeverkauf Lebensmittel wie Wurst oder Fisch aufzuschneiden. Dabei werden sie Schneidemaschinen von einem Elektromotor angetrieben, der auf die vorhandene

Netzspannung abgestimmt ist. Darüber hinaus kann sich bei einem Dauerlauf der Schneidemaschinen infolge von Erwärmung des Motors eine zu hohe Wärmelast entwickeln, die

insbesondere bei Lebensmitteln, die bei kühlen Temperaturen verarbeitet werden sollen, nicht gewollt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine

Schneidemaschine zu schaffen, deren Antrieb eine geringe Wärmeentwicklung aufweist und an unterschiedlichste

Stromnetze anschließbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schneidemaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Der Schneidmotor, der das Schneidmesser antreibt, wird über ein Steuergerät mittels pulsweitenmodulierter Steuersignale angesteuert. Ein Mikrocontroller generiert die

Steuersignale, sendet diese an eine Motorendstufe die eine Leistungsverstärkung der Signale vornimmt und diese an den Schneidmotor weiterleitet. Bei der Pulsweitenmodulation wird die Frequenz und/oder die Pulsbreite der Steuersignale

BESTÄTIGUNGSKOPIE variiert. Ebenso kann die Amplitude der Steuersignale eingestellt werden. Der Mikrocontroller, der einen

Mikroprozessor und/oder einen Signalprozessor aufweisen kann, generiert die Steuersignale. Die Steuersignale können dabei unabhängig von der Versorgungsspannung oder

Netzspannung generiert werden, so dass die Schneidemaschine ohne Änderungen an unterschiedlichsten Stromnetzen rund um den Globus eingesetzt werden kann. Die Steuersignale werden von dem Steuergerät vorzugsweise abhängig vom Lastzustand des Motors generiert, so dass die Leitungsaufnahme des Motors dem Lastzustand angepasst wird. Damit wird die

Blindleistung des Schneidmotors reduziert und so die

Wärmeentwicklung verringert. Als Motor für den Antrieb des Schneidmessers kann insbesondere ein Asynchronmotor oder auch ein Gleichstrommotor verwendet werden. Für die

Anpassung an unterschiedlichste Netzversorgungsspannungen oder Frequenzen kann das Steuergerät einen vorzugsweise - gesteuerten Frequenzumrichter aufweisen.

In einer Ausführung ist vorgesehen, dass das vollständige Steuergerät, insbesondere der Mikrocontroller und die

Motorendstufe bzw. mehrere Motorendstufen in einem separaten Gehäuse aufgenommen sind. Das separate Steuergerätegehäuse kann dicht, insbesondere spritzwasserdicht ausgeführt sein. Schneidemaschinen müssen der Hygiene wegen oft gereinigt werden, wobei Wasser und Reinigungsmittel zum Einsatz kommen. Das dicht geschlossene Steuergerätegehäuse schützt die empfindliche Elektronik vor mechanischen Einflüssen wie Reinigungswasser oder Reinigungsmittel. Um dennoch entstehende Abwärme gut aus dem geschlossenen Steuergerätegehäuse ableiten zu können ist vorgesehen, dass zumindest eine Außenwand des Steuergerätegehäuses als

Kühlfläche ausgebildet ist. Diese Kühlfläche kann mit einer Außenwand des Maschinengehäuses der Schneidemaschine

fluchtend abschließen oder von innen an einer wärmeleitenden Außenwand des Maschinengehäuses direkt, d. h. in

wärmeleitendem Kontakt, anliegen. Optisch und funktionell vorteilhaft kann die Kühlfläche mit einer Unterseite des Maschinengehäuse fluchtend angeordnet sein.

Um eine gute Steuerung oder Regelung des Schneidmotors, oder soweit vorhanden auch weiterer Motoren zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass das Steuergerät wenigstens ein

virtuelles Motorenmodell aufweist, welches ermöglicht über entsprechende Parameter das Antriebsverhalten des Motors an eine bestimmte Lastsituation anzupassen. Die Anpassung erfolgt, indem zu einem bestimmten Betriebspunkt die

optimalen Blindstromkomponenten oder die

Wirkstromkomponenten anhand des Motorenmodells bestimmt und die passenden Steuersignale generiert werden.

Von Vorteil ist, wenn das Motorenmodell als Algorithmus eines mathematischen oder physikalischen Modells in dem Steuergerät implementiert ist, und das Steuergerät anhand dieses Algorithmus die passenden Steuersignale berechnet. Alternativ können auch in einer Tabelle oder einer Matrix entsprechende Motorkennwerte abgespeichert sein und das Steuergerät bestimmt anhand der Tabelle die passenden

Steuersignale . Es ist vorgesehen, dass das Motorenmodell oder die

Motorenmodelle in einem elektronisch wiederbeschreibbaren Speicher, bspw. einem Flashspeicher oder einem

Festplattenspeicher gespeichert sind und ausgetauscht werden können. So kann die Antriebscharakteristik der

Schneidemaschine jederzeit verändert bzw. angepasst werden.

In einer Ausführung kann vorgesehen sein, dass das

Steuergerät den Schneidmotor anhand vorgegebener

Antriebskurven steuert. So kann ein Startvorgang und/oder ein Bremsvorgang des Schneidmessers anhand einer definierten Startkurve oder Bremskurve erfolgen. Damit ist es möglich, nach dem Starten des Antriebs bzw. Schneidmotors anhand der Startkurve möglichst rasch die Solldrehzahl zu erreichen oder bei dem Abschalten des Antriebs bzw. Schneidmotors das Schneidmesser möglichst schnell bis zum Stillstand

abzubremsen .

Um insbesondere in längeren Schneidpausen einen unnötigen Betrieb der Schneidemaschine zu vermeiden kann vorgesehen sein, dass das Steuergerät einen Leerlauf des Schneidmotors anhand der Stromaufnahme und/oder der Blind- und

Wirkstromkomponenten detektiert und den Schneidmotor nach einer bestimmten, vorzugsweise einstellbaren, Zeitspanne im Leerlauf abschaltet. Ein manuelles Abschalten des Antriebs kann somit entfallen. Auch wenn ein Bediener die

Schneidmaschine aus Versehen nicht abschaltet, ist dies kein Nachteil, da sich diese automatisch nach Ablauf der

vorbestimmten Zeitspanne ausschaltet. Es wird einerseits Strom gespart und andererseits wird das Verletzungsrisiko reduziert, indem das Schneidmesser bei unbeaufsichtigter Schneidmaschine nicht rotiert.

Das Schneidmesser einer Schneidemaschine muss regelmäßig nachgeschliffen werden, um ein gutes Schneideergebnis zu erhalten. Die Betriebszuverlässigkeit der Schneidemaschine kann gesteigert werden, indem das Steuergerät den Zeitpunkt zum Schleifen des Schneidmessers automatisch bestimmt. Dazu kann das Steuergerät die Leistungsaufnahme während des Schneidebetriebs des Schneidmotors über die Zeit

aufsummieren und nach Erreichen einer bestimmten Schwelle eine Wartungsanzeige aktivieren. Der Schneidebetrieb wird dabei vorzugsweise über die Stromaufnahme des Schneidmotors bestimmt, wobei eine Stromaufnahme oberhalb einer

einstellbaren Schwelle als Schneidbetrieb gewertet wird. So kann nach einer bestimmten Betriebsdauer im Schneidbetrieb das Steuergerät die Wartungsanzeige automatisch aktivieren. Alternativ kann das Steuergerät anstatt über die

Leistungsaufnahme aufzusummieren, auch die Zeit über die Betriebsdauer des Schneidmessers im Schneidbetrieb

aufsummiert werden, um den Wartungszeitpunkt zu bestimmen.

Von Vorteil ist, wenn das Steuergerät einen SchleifVorgang des Schneidmessers über den Verlauf der Leistungsaufnahme des Schneidmotors automatisch detektiert und die

Wartungsanzeige nach erfolgtem SchleifVorgang selbsttätig zurücksetzt. Beim Schleifen des Schneidmessers entsteht ein typisches Profil der Leistungsaufnahme, welches das

Steuergerät detektiert und so den SchleifVorgang erkennt. Ein sich über die Zeit langsam entwickelnder Verschleiß des Antriebssystem der Schneidmaschine, beispielsweise durch verschlissene Lager, kann erkannt werden, indem das

Steuergerät die Leistungsaufnahme des Schneidmotors im

Leerlauf über die Zeit hinweg periodisch abspeichert und durch einen Vergleich der einzelnen Werte untereinander den ansteigenden Verschleiß detektiert und automatisch ein

Wartungssignal aktiviert. Eine langsam ansteigende

Leistungsaufnahme ist dabei ein Indikator für einen

zunehmenden Verschleiß .

Es kann z. B. vorgesehen sein, dass das Steuergerät die Leerlauf-Leistungsaufnahme des Schneidmotors bei jedem

Einschaltvorgang misst und in einem Speicher fortlaufend abspeichert. Der Speicher kann dabei als Ringspeicher ausgebildet sein, der so bemessen ist, dass die Messungen über eine gewisse Zeitspanne hinweg von z. B. 6 Monaten oder bis hin zu 3 Jahren fortlaufend gespeichert werden. Nach Ablauf der Zeitspanne wird der jeweils älteste Wert

automatisch mit einem aktuellen Messwert überschrieben.

Eine Anwendung der Schneidemaschine ist in der

Lebensmittelindustrie oder im Einzelhandel vorgesehen um Lebensmittel wie z. B. Wurst, Fleisch, Fisch, Käse oder Gemüse Scheibenweise aufzuschneiden.

Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den

Figuren dargestellt und der dazugehörenden Beschreibung beschrieben .

Es zeigen, Figur 1: Eine schematische Ansicht der Schneidemaschine;

Figur 2: Eine Prinzipdarstellung der Steuerung der

Schneidemaschine;

In der Figur 1 ist eine Schneidemaschine 1 zum Schneiden von Lebensmittel dargestellt. Die Schneidemaschine 1 weist ein Gehäuse 13 auf, an dem ein kreisförmiges Schneidmesser 11 und ein motorisch hin- und herbeweglicher Schlitten 2 gelagert ist. Der Schlitten bildet eine Auflage für das Schneidgut. Über an der Unterseite des Maschinengehäuses angebrachte Füße 18 kann die Schneidemaschine auf einem ebenen Untergrund aufgestellt werden.

Die Unterseite des Gehäuses 13 ist über eine abnehmbare Bodenwanne 19 spritzwasserdicht abgedeckt. Hinter der

Bodenwanne ist innerhalb des Gehäuses 13 ein Bauraum

angeordnet, in dem ein Schlittenmotor 42 zum Antrieb des über den Schlittenfuß 23 gehalterten Schlittens 2 und ein Steuergerät 3 in einem eigenen, abgedichteten

Steuergerätegehäuse 32 aufgenommen sind. Das

Steuergerätegehäuse 32 weist an seiner Unterseite eine

Kühlfläche 37 auf, die in eine Öffnung der Bodenwanne 19 dichtend eingreift und Abwärme des Steuergerätes 3 nach unten abführt. Die Kühlfläche 37 ist fluchtend mit der

Unterseite der Bodenwanne 19 angeordnet und gibt die Wärme über eine metallische Oberfläche, beispielsweise aus

Aluminium oder Kupfer, an die Umgebung ab. Das Maschinengehäuse 13 weist weiter eine Anschlagplatte 12 als Schnittstärkeneinstellung für die zu schneidenden

Lebensmittelscheiben auf. Die Anschlagplatte 12 verläuft parallel zu dem Scheidmesser 11, bzw. der durch das

Schneidmesser definierten Schneidebene und bildet einen Anschlag für die auf den Schlitten 2 aufgelegten

Lebensmittel. Über einen Drehknopf 17 kann die

Anschlagplatte 12 parallel zu der durch das Schneidmesser 11 definierten Schneidebene verstellt werden, um die

Schnittstärke und damit die Scheibendicke der abgetrennten LebensmittelScheiben einzustellen.

Ein Motorturm 14 haltert einen Schneidmotor 41, der das Schneidmesser 11 antreibt und dadurch in Rotation versetzt. Über ein an dem Motorturm 14 angeordnetes Bedienfeld 15 kann die Schneidemaschine 1 bedient werden. Das Schneidmesser 11 weist an seinem Umfang eine Schneide auf, die von einem fest mit dem Gehäuse 13 verbundenen Messerschutzring 16 abgedeckt ist. Als Unfallschutz umfasst der Messerschutzring 22 die Schneide C-förmig und lässt nur einen kleinen vorderen

Bereich der Schneide zum Schneiden frei.

In der Figur 2 ist eine schematische Übersicht der

Steuerungsvorrichtung 3 dargestellt. Über eine Netzleitung 31 ist die Steuerungsvorrichtung mit einem Stromnetz

verbunden. Das Steuergerätegehäuse 32 beinhaltet einen

MikroController, sowie Motorendstufen 34a, 34b und 34c sowie Filter zur Unterdrückung von Störstrahlen 35a, 35b, 35c. Der MikroController umfasst einen Mikroprozessor und Speicherbausteine, insbesondere einen nichtflüchtigen

Flashspeicher .

Die Steuerungsvorrichtung 3 steuert drei Motoren an, einen Schneidmotor 41, einen Schlittenmotor 42 und einen

Abschlägermotor 43. Jeder Motor besitzt seinen eigenen

Signalpfad. Exemplarisch für den Schneidmotor verläuft dieser ausgehend von dem Mikrocontroller 33 über eine

Motorendstufe 34a, ein Filter 35a hin zum Schneidmotor 41. Der eine Mikrocontroller 33 steuert alle Motoren an. Das hat den Vorteil, dass zusätzliche Vorrichtungen zur

Synchronisation der Antriebe entfallen können, da der

Mikrocontroller 33 den Schlittenmotor 42 und den

Abschlägermotor 43 steuert und diese Antriebe somit direkt miteinender synchronisieren kann, ohne dass zusätzliche Kommunikationspfade notwendig sind. Die Verkabelung zwischen dem Steuergerätegehäuse 32 und den Motoren ist abgeschirmt ausgeführt, um eine Abstrahlung von Störsignalen weitgehend zu unterdrücken. Über eine Schnittstelle ist die

Steuerungsvorrichtung 3 mit einer Bedien- und Anzeigeeinheit 15 verbunden, über die die Schneidemaschine bedient werden kann .