Titel

Vorrichtung zum Schneiden von Lebensmitteln in Scheiben

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Schneiden von Lebensmittelprodukten mit einem in einer Schneidebene angeordneten Schneidelement, einer Schneidleiste, über welche die Lebensmittelprodukte der Schneidebene zuführbar sind, und einem Sensor.

Bei derartigen Vorrichtungen - sogenannten „Slicern" - werden typischerweise länglich erstreckte bzw. stangenförmige Lebensmittelprodukte, wie beispielsweise Wurst oder Käse, mit einer hohen Schnittleistung, beispielsweise mit bis zu 1.000 Schnitten pro Minute oder mehr, in Scheiben geschnitten. Dabei werden die Lebensmittelprodukte einspurig, d.h. einzeln oder mehrspurig, d.h. parallel zu einander, mittels einer Zuführeinheit zu der Schneidebene im Bereich des Schneidelements transportiert. In der Schneidebene werden die Lebensmittelprodukte durch das Schneidelement, insbesondere ein rotierendes Kreisoder Sichelmesser, in Scheiben geschnitten. Die Scheibenstärke ergibt sich aus dem Vorschub der einzelnen Lebensmittelprodukte zwischen zwei Schnitten. Die geschnittenen Scheiben werden in der Regel mit konstanter Scheibenzahl und/oder gewichtsgenau zu Portionen angeordnet und verpackt.

Die Schneidleiste derartiger Slicer weist in der Regel mehrere Ausnehmungen bzw. Öffnungen auf, durch welche die Lebensmittelprodukte mittels geeigneter Vorschubeinrichtungen befördert und schließlich der Schneidebene zugeführt werden. Da der jeweilige Umfang solcher Öffnungen auch als Gegenkante zum Schneiden fungiert, sind die Form und Abmessungen der Öffnungen eng nach der Form und den Abmessungen der Lebensmittelprodukte bemessen. Aus einer Vielzahl von Gründen kann die Schneidleiste hierbei verformt und/oder verlagert werden. Beispielsweise ist es möglich, dass sich aufgrund fertigungsbedingter Abweichungen der Abmessungen und/oder Form der stangenförmigen Lebensmittel Kollisionen der Lebensmittelprodukte mit der Schneidleiste ereignen, wodurch die Schneidleiste zumindest teilweise in Richtung des rotierenden Schneidelements verlagert und/oder deformiert werden kann. Vor allem können jedoch Endstücke von zuvor aufgeschnittenen Lebensmitteln, die nicht ordnungsgemäß ausgeworfen wurden, den Förderweg zwischen der Schneidleiste und nachkommenden Lebensmittelprodukten, die zeitlich nachgeschaltet in Richtung der Schneidleiste befördert werden, blockieren. Die Blockade kann infolge der fortschreitenden Beförderung der Lebensmittel mittels der verhältnismäßig leistungsstarken Vorschubeinrichtungen in einer Verlagerung, insbesondere Deformation der Schneidleiste in Richtung der Schneidebene resultieren. Bei einer derartigen Verformung oder Verlagerung der Schneidleiste in Richtung Schneidebene besteht die Gefahr, dass das rotierende Schneidmesser auf die Schneidleiste auftrifft. Eine schwere Beschädigung zumindest des Schneidmessers ist in der Regel die Folge. Hierdurch kann es wiederum zumindest zum einstweiligen Produktionsstillstand kommen, da Reparaturarbeiten durchzuführen sind, Maschinenkomponenten neu bestellt und/oder ausgetauscht werden müssen.

In der Druckschrift EP 3 900 899 A1 wird ein Slicer offenbart, der eine berührungslos arbeitende Abtasteinrichtung zum Erfassen zumindest eines Teils der äußeren Kontur der aufzuschneidenden Produkte umfasst. Aus der ermittelten Außenkontur wiederum könnten durch einfache Berechnungen die Abmessungen der Produkte ermittelt werden, um daraus abzuleiten, ob die Lebensmittelprodukte durch die Öffnungen der Schneidleiste passten, um schließlich eine Kollision zwischen der Schneidleiste und den Lebensmitteln zu vermeiden. Analog dazu wird in der DE 102020 106 054 A1 ein Sensor offenbart, der die Höhe von Lebensmittelprodukten gemessen im rechten Winkel von der Auflagefläche, dem Zuführband, ermittelt. Aus der Höhe ließe sich ebenfalls eine erste Information ableiten, ob ein Passieren der Lebensmittelprodukte durch die Öffnungen möglich wäre. In keiner der beiden Druckschriften wird jedoch offenbart, wie im Falle einer Kollision zwischen der Schneidleiste und den Lebensmitteln aufgrund zu großer Produktabmessungen ein etwaiger Zusammenstoß der Schneidleiste und des Schneidelements verhindert werden kann, um schlussendlich einen Produktionsstillstand zu unterbinden.

Offenbarung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Schneiden von Lebensmittelprodukten zur Verfügung zu stellen, welche den im Zusammenhang mit dem Stand der Technik beschriebenen Nachteil nicht aufweist und insbesondere eine Beschädigung der Vorrichtung durch eine Kollision des Schneidelements mit der Schneidleiste wirksam verhindert.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1. Erfindungsgemäß ist eine zumindest teilweise Verlagerung der Schneidleiste in Richtung der Schneidebene mittels des Sensors detektierbar. Der Sensor wird dabei zur mittelbaren oder unmittelbaren Positionserfassung der Schneidleiste eingesetzt. Bei einer entsprechenden Verlagerung oder Deformation der Schneidleiste in Richtung der Schneidebene kann somit rechtzeitig beispielsweise ein Stoppsignal erzeugt werden, welche die Rotationsbewegung des Schneidmessers stoppt und somit einen Zusammenstoß des Schneidmessers mit der Schneidleiste verhindert. Denkbar ist, dass bei einer Überschreitung eines Grenzwerts hinsichtlich der Positionsänderung der Schneidleiste solche Maßnahmen eingeleitet werden, die Kollision zwischen der Schneidleiste und dem Schneidelement verhindern. Hierdurch können Beschädigungen der Maschine und insbesondere Produktionsunterbrechungen zum Austausch beschädigter Maschinenkomponenten oder längere Produktionsausfälle umgangen werden. Insgesamt können die Standzeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhöht und so Zeit und Kosten eingespart werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schneidleiste zumindest teilweise plattenförmig ausgebildet ist und mindestens eine Ausnehmung aufweist, wobei die Lebensmittelprodukte der Schneidebene durch die Ausnehmungen zuführbar sind. Die Schneidleiste kann im Wesentlichen flächenhaft ausgebildet und weitgehend senkrecht zum Zuführband der Schneidvorrichtung angeordnet sein. Besonders vorteilhaft kann die Schneidleiste bezüglich der Förderrichtung im Endbereich des Zuführbands angeordnet sein, um den Übergang und die Weitergabe der Lebensmittel in die Schneidebene zu realisieren. Es können mehrere, insbesondere kreisförmige und rechteckige, Öffnungen in der Schneidleiste ausgebildet sein. Durch derartige Öffnungen können die länglich erstreckten Lebensmittel von der Vorschubeinrichtung allmählich gedrückt werden, während unmittelbar hinter der Schneidleiste das Schneidelement das Lebensmittel in Scheiben schneidet. Die Öffnungen bzw. ein unterer Abschnitt ihrer inneren Ränder können hierbei als Widerlager für das Schneidelement dienen.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass an der Schneidleiste ein Element ausgebildet ist, wobei das Element insbesondere als Vorsprung oder Stift konfiguriert ist, und wobei der Sensor mit dem Element wechselwirkbar ist. Um die genaue Position der Schneidleiste zu erfassen, kann an dieser ein eigens für die Positionsermittlung ausgebildetes oder montiertes, insbesondere verschraubtes oder eingeschlagenes, Element vorgesehen werden. Hierfür kann ein Bolzen bzw. Stift oder ein quaderförmiges Element in eine an der Schneidleiste ausgebildete Bohrung oder Aussparung eingeschlagen werden. Alternativ kann bei der Fertigung der Schneidleiste ein aus der Oberfläche der Schneidleiste hervorragender Vorsprung ausgebildet sein, sodass der Vorsprung und die Schneidleiste gleichsam monolithisch ausgebildet sind. Aufgrund der starren Verbindung zwischen der Schneidleiste und dem Element führt die Verlagerung bzw. Verformung der Schneidleiste unmittelbar zu einer Positionsänderung des Elements, wobei die Positionsänderung des Elements mittels des Sensors erfasst werden kann. Vorteilhafterweise kann eine derartige Positionsänderung erfasst werden, wenn das Element das Detektorfeld des Sensors vollständig verlässt. Alternativ kann die Überschreitung eines vordefinierten Verlagerungs- bzw. Verformungs-Grenzwertes der Schneidleiste durch den Eintritt des Elements in das Sensorfeld hinein detektiert werden.

Vorzugsweise ist das Element mittig bezüglich eines Längenmaßes der Schneidleiste angeordnet. Besonders vorteilhaft kann das Element auf einer Symmetrieachse der Schneidleiste angeordnet sein. An einer derartigen Position des Elements können Verlagerungen der Schneidleiste, insbesondere für Anwendungen in Slicern, besonders gut detektiert werden. Das größte Längenmäß der Schneidleiste kann sich bei mehrspurigen Slicern quer zur Förderrichtung sowie parallel zum Zuführband erstrecken. Besonders gut kann das Element mittig an einer Oberkante der Schneidleiste mit dem größten Längenmaß der Schneidleiste angeordnet sein. Ferner kann das Element an dieser Oberkante aufgrund seiner guten optischen Zugänglichkeit besonders gut vom Sensor erfasst werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Sensor optoelektronisch konfiguriert. Mit einem optoelektronischen Sensor kann der genaue Abstand zum Element erfasst werden. Bei einer relativen Abstandsänderung zwischen dem Sensor und dem Element, d.h. einer absoluten Positionsänderung des Elements, kann die Schneidvorrichtung abgeschaltet und eine Kollision zwischen der Schneidleiste und dem Schneidelement verhindert werden. Alternativ kann ein optoelektronischer Sensor die Anwesenheit des Elements bei Eintritt in sein Detektorfeld erkennen, indem das Element eine Unterbrechung eines Lichtstrahls verursacht. Anschließend kann der Sensor einen Aktor veranlassen, den Slicer abzuschalten.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ausgestaltungen, wobei mittels des Sensors die Position zumindest eines Teilbereichs der Schneidleiste relativ zur Schneidebene überwacht wird. Lebensmittel, deren Abmessungen zu groß für die Öffnungen der Schneidleiste sind, können mit der Schneidleiste kollidieren und gegen diese gedrückt werden. Hierdurch kann unter anhaltendem Vorschub der Lebensmittel die Schneidleiste zumindest teilweise in Richtung der Schneidebene und somit des Schneidelements verlagert werden. Um einem Zusammenstoß eines beispielsweise rotierenden Schneidelements und der Schneidleiste vorzubeugen, kann die Position der Schneidleiste überwacht werden. Die Überwachung kann durch Beobachtung eines besonders geeigneten Teilbereichs der Schneidleiste mittels des Sensors erfolgen, wobei die Eignung sich durch eine besonders verlagerungsanfällige Position auszeichnen kann. Besonders verlagerungsanfällige Positionen können solche sein, die verhältnismäßig distanziert von Lagerungsorten der Schneidleiste sein, da sie eine möglichst große Hebelwirkung aufweisen und größere Auslenkungen ermöglichen. So kann der Abstand zwischen der Schneidleiste und der Schneidebene vorteilhaft kontrolliert werden und im Falle einer zu ausgeprägten Annäherung der Schneidleiste an die Schneidebene die Vorrichtung abgeschaltet werden. Mithin kann der Sensor etwaige Produktionsstillstände vermeiden.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Schneidelement als Sichel- oder Kreismesser konfiguriert ist, wobei eine Rotation des Schneidelements bei Detektion einer definierten Positionsänderung des zumindest einen Teilbereichs der Schneidleiste gestoppt wird. Sichel- und Kreismesser können aus rostfreiem Edelstahl gefertigt sein, um die Hygieneanforderungen in der Lebensmittelindustrie zu erfüllen. Aufgrund ihrer Form, die eine flächenhafte Scheibenform annähert, können Sichel- oder Kreismesser besonders gut eine Schneidebene definieren, zu welcher der Abstand

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand dieser Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Vorrichtung der vorliegenden Erfindung.

Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm zum Stoppen der Rotation eines Schneidelements zur Vermeidung einer Kollision einer Schneidleiste mit dem Schneidelement.

Ausführungsformen der Erfindung

In Figur 1 ist eine schematische und perspektivische Ansicht eines Ausgestaltungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Schneiden von Lebensmittelprodukten 3 in Scheiben dargestellt. Ein Förderband 2, das als Zuführband fungiert, transportiert die Lebensmittelprodukte 3 in eine Förderrichtung 4, wobei in der Figur 1 ein länglich erstreckter Wurstlaib 3 mit einem annähernd kreisrunden Querschnitt in Scheiben geschnitten wird. Der Wurstlaib 3 wird hierfür zu einer Schneidebene 5 befördert, in der ein Schneidelement 7 angeordnet ist, wobei das Schneidelement 7 als Sichelmesser 7 ausgebildet ist, das unausgesetzt um den Winkel (p rotiert. Hierfür wird der Wurstlaib 3 von einer in der Figur 1 nicht dargestellten Vorschubeinrichtung durch eine der drei Öffnungen 13 einer Schneidleiste 9 gedrückt. Ein Teilbereich der Ränder der Öffnungen 13 dienen beim Schneidvorgang als Gegenkante 10.

Die Schneidebene 5 - damit einhergehend auch das darin angeordnete Sichelmesser 7 - und die dem Förderband 4 abgewandte Oberfläche der Schneidleiste 9 sind beabstandet, wobei der Abstand zwischen dem Sichelmesser 7 und der Schneidleiste 9 die Dicke der Wurstscheiben definiert. Die Rotationsgeschwindigkeit cp des Sichelmessers 7 und die Vorschubgeschwindigkeit des Wurstlaibs 3 sind derart aufeinander abgestimmt, dass die gewünschte Scheibendicke erzielt wird.

Im Falle, dass der Wurstlaib 3 nicht durch die Öffnung 13 der Schneidleiste 9 transportiert werden kann, beispielsweise weil die Öffnung 13 durch ein nicht ordnungsgemäß ausgeworfenen Endstück eines vorher aufgeschnittenen Lebensmittelriegels blockiert ist, kann sich die Schneidleiste 9 durch den Druck des Wurstlaibes 3 in Richtung der Schneidebene verformen, wodurch die Gefahr besteht, dass die Schneidleiste 9 mit dem Sichelmesser 7 zusammenstößt.

Um dies zu verhindern, ist an der Vorrichtung 1 ein optoelektronischer Sensor 11 angeordnet. Dieser Sensor 11 ist hier beispielhaft als Reflexionslichtschranke ausgebildet, d.h. dass ein Sender und ein Empfänger in einem selben Sensorgehäuse angeordnet sind. Der Sender emittiert einen Lichtstrahl entlang der Schneidleiste 9. Trifft der Lichtstrahl im Detektorfeld des Sensors 11 auf ein Hindernis bzw. den als Reflektor fungierenden Stift 15, wird der Lichtstrahl remittiert, d.h. diffus gestreut, wobei zumindest ein Teil des remittierten Lichtstrahls zum Empfänger zurückstrahlt. Der zum Empfänger zurückgeworfene Lichtstrahl erzeugt daraufhin ein Signal, insbesondere ein Stoppsignal zum Betätigen einer Bremse, die das rotierende Schneidelement 7 stoppt und so eine Kollision zwischen dem Schneidelement 7 und der Schneidleiste 9 verhindert.

Alternativ kann der Sensor 11 als Einweglichtschranke ausgebildet sein. Bei einer solchen Ausführung sind der Sender und der Empfänger in separaten Gehäusen sowie einander unmittelbar gegenüberstehend entlang der Schneidleiste angeordnet. Derart kann vom Sender zum Empfänger ein direkter Lichtstrahl gesendet werden, wobei eine Unterbrechung des Lichtstrahls ein Stoppsignal zum Bremsen des Schneidelements 7 erzeugen kann. Insbesondere kann der Lichtstrahl durch eine in dem Stift 15 angeordnete Bohrung gerichtet werden. Überschreitet die Verformung der Schneidleiste und infolgedessen die Verlagerung des Stifts 15 einen Grenzwert, wird der Lichtstrahl durch die materielle Umrandung der in dem Stift 15 angeordneten Bohrung unterbrochen und der Sensor 11 erzeugt das Stoppsignal zum Bremsen des Schneidelements 7. Denkbar ist auch, dass der Lichtstrahl an dem Stift 15 vorbeigeleitet wird und der Stift 15 erst bei Überschreitung eines Verlagerungsgrenzwertes in den Lichtstrahl eintritt und diesen unterbricht und so das Stoppsignal erzeugt wird.

Wenn die Schneidleiste 9 nun in Richtung der Schneidebene 5 gedrückt wird, wird diese Verlagerung erkannt, indem die daraus resultierende Positionsänderung des Stifts 15 vom Sensor 11 erfasst wird. Die Vorrichtung 1 wird daraufhin abgeschaltet, um eine Kollision zwischen der Schneidleiste 9 und dem Sichelmesser 7 zu verhindern.

In Figur 2 ist ein Ablaufdiagramm zum erfindungsgemäßen Verfahren 100 zur Überwachung der Position der Schneidleiste 9 zur Detektion unzulässig großer Positionsänderungen dargestellt. In einem ersten Schritt 101 des Verfahrens wird die Position des Stifts 15, der an der Schneidleiste 9 angeordnet ist, überwacht. Da nicht die Position des plattenförmigen Grundkörpers der Schneidleiste 9 überwacht wird, kann von einer mittelbaren Überwachung gesprochen werden. Vom Sender des optoelektronischen Sensor 11 wird hierfür unausgesetzt ein Lichtstrahl emittiert und es wird stetig überprüft, ob der Lichtstrahl beim Empfänger eintrifft. Dieser erste Schritt 101 entspricht dem ungestörten Regelbetrieb der Vorrichtung 1.

Für den Fall, dass der Lichtstrahl des Sensors 11 unterbrochen wird, wird ein zweiter Schritt 102 des Verfahrens 100 eingeleitet, worin vom Sensor 11 ein Stoppsignal erzeugt wird. Der zweite Schritt 102 wird dann eingeleitet, wenn beispielsweise nicht ordnungsgemäß ausgeworfene Endstücke von Lebensmittelstangen den Förderweg des Bandförderers vor der Schneidleiste blockieren und eine Deformation und/oder Verlagerung der Schneidleiste 9 herbeiführen.

In einem dritten Schritt 103 des Verfahrens 100 wird das im zweiten Schritt 102 erzeugte Stoppsignal an die Bremse des Schneidelements 7 gesendet, wodurch die Bremse betätigt und das Schneidelement 7 gestoppt wird, um etwaige Beschädigungen infolge einer Kollision der Schneidleiste 9 mit dem Schneidelement 7 zu vermeiden.

In einem dem Verfahren 100 nachgeschalteten Schritt kann die Ursache für die Positionsänderung der Schneidleiste 9 behoben und das Schneidelement 7 bzw. die Vorrichtung 1 wieder in Betrieb genommen werden. Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung

2 Förderband

3 Lebensmittelprodukt 4 Förderrichtung

5 Schneidebene

7 Schneidelement

9 Schneidleiste

10 Gegenkante beim Schneidvorgang 11 Sensor

13 Öffnung, Ausnehmung

15 Stift/Element

(p Rotationswinkel des Schneidelements q> Rotationsgeschwindigkeit des Schneidelements