УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО ТРАНСПОРТИРУЕМЫХ МЯСНЫХ ЧАСТЕЙ ТУШИ И СПОСОБ, РЕАЛИЗУЕМЫЙ ПРИ ПОМОЩИ ЭТОГО УСТРОЙСТВА
DEVICE FOR AUTOMATED MECHANICAL TREATMENT OF CARCASS MEAT PARTS BEING SERIALLY TRANSPORTED AND METHOD IMPLEMENTED WITH HELP OF SUCH DEVICE

Изобретение относится к устройству для автоматизированной механической обработки последовательно транспортируемых мясных частей туши, содержащему транспортировочное устройство, последовательно транспортирующее мясные части туши в направлении транспортировки, режущее устройство, которое имеет режущую головку, несущую режущий элемент, и выполняет разделительные резы, отделяющие от мясных частей отдельные куски, и управляющее устройство, которое управляет режущим устройством для выполнения разделительных резов. Изобретение относится также к реализуемому при помощи устройства способу подготовки снятия кожи с последовательно транспортируемых рыбных филе, представляющих собой мясные части туши.
Известны различные типовые обрабатывающие устройства, содержащие режущие устройства. Например, в обрезающей машине выполняют перпендикулярно к продольной оси филе обрезку на хвостовом конце рыбных филе с кожей и без нее. Хвостовую обрезку обычно осуществляют при помощи управляемого рубящего ножа (например, в WO 03/037090 A1). Для рубящего ножа, ориентированного перпендикулярно к продольной оси филе или к направлению транспортировки, требуется прерывающее плоскость транспортировки свободное пространство, в которое он входит. Это обусловливает наличие двух транспортировочных лент, между которыми должны передаваться рыбные продукты (мясные части или рыбные филе) во время резания. Такие устройства передачи с ленты на ленту требуют больших затрат. Они оснащены по меньшей мере двумя приводами лент, которые должны управляться в сочетании с соответствующими датчиками, регистрирующими положение или перемещение рыбы. Рубящие ножи, работающие в корреляции со скоростью транспортировки, образуют резы с поверхностью под тупым углом. Концы рыбных филе, подлежащих снятию кожи, с поверхностью под тупым углом, требуют для машинного снятия кожи предусмотреть особые меры во втягивающем устройстве машины для снятия кожи. Следует мириться с определенной долей брака, а также, в частности, оказывается отрицательное влияние на скорость прохождения и бесперебойную работу. Режущие устройства, которые вместо рубящего ножа осуществляют резание при помощи водяных струй или лазерных лучей, тоже относительно дорогостоящие в отношении выполнения и управления и создают поверхности реза под тупым углом.
Цель изобретения состоит в том, чтобы обеспечить возможность обработки мясных частей туши (в общем случае мясных продуктов) с помощью работающего автоматически режущего устройства, конструкция которого в отношении механики и техники управления остается относительно простой, но которое, тем не менее, может работать с высокой скоростью прохождения и целенаправленно образует скошенные или криволинейные поперек к направлению резания поверхности реза. Целью является также подготовка последовательно транспортируемых рыбных филе к снятию кожи.
Эти цели достигаются тем, что в указанном выше устройстве согласно изобретению режущее устройство содержит удерживающее и направляющее устройство, на котором установлена указанная режущая головка с возможностью движения по прямолинейной траектории под фиксированным углом скоса направляющей для выполнения разделительных резов наискось к прямолинейному направлению транспортировки, причем транспортировочная лента, входящая в состав транспортировочного устройства и транспортирующая лежащие мясные части туши, непрерывно проходит через удерживающее и направляющее устройство; режущий элемент образован приводимым во вращение дисковым ножом, положение которого по высоте над транспортировочной лентой при резании ограничено; а управляющее устройство при выполнении разделительных резов коррелирует ориентированную в направлении транспортировки компоненту скорости движения режущей головки со скоростью транспортировки мясных частей туши в направлении транспортировки. В способе подготовки снятия кожи с последовательно транспортируемых рыбных филе, образующих мясные части туши, с использованием предложенного устройства согласно изобретению от каждого рыбного филе отделяют хвостовую конечную часть посредством скошенного реза, который образует отходящий назад относительно отрезанного края кожи скошенный конец филе, служащий в качестве вспомогательного средства для втягивания отделяемой кожи во втягивающий зазор машины для снятия кожи.
Изобретение обеспечивает ряд преимуществ. Режущее устройство согласно изобретению содержит имеющее простую конструкцию и легко управляемое транспортировочное устройство в виде транспортировочной ленты, которая без разрыва поверхности транспортировки непрерывно проходит под режущей головкой. Благодаря предложенным в изобретении расположению и направлению дискового ножа вследствие толщины разрезаемого мяса, угла скоса направляющей режущей головки или дискового ножа, вида резания дисковым ножом и, при определенных условиях, его скорости, получается особая поверхность реза, которая образована по типу фаски, а именно, в виде в целенаправленно скошенной и, при определенных условиях, более или менее вогнутой поверхности, которая позволяет получить поперек к направлению разделения остроугольные, отступающие назад резы мяса. Такие полученные согласно изобретению поверхности резов названы ниже скошенными поверхностями. Поверхность реза поперек к линии реза расположена наклонно и, при определенных условиях, имеет криволинейную форму. По сравнению с расположенной перпендикулярно (под тупым углом) поверхностью реза, поперек к направлению реза при определенных условиях получают лишь незначительно увеличенную поверхность реза. В частности, такая поверхность реза образует на мясном продукте, подлежащем снятию кожи, а именно, на хвостовом конце подлежащего снятию кожи рыбного филе, от которого посредством разделительного реза согласно изобретению отделяют его хвостовую конечную часть, более или менее явно отходящую назад от стороны кожи или от разрезанного края кожи, расположенную по меньшей мере по существу под острым углом поверхность реза, которая, в частности, образует вспомогательное средство для втягивания отделяемой кожи во втягивающий зазор машины для снятия кожи. Движение режущей головки с ножом, в частности, вместе с несущими ее подвижными салазками, может осуществляться с помощью обычных механических приводов и электрических систем управления, работающих в сочетании с устройствами, регистрирующими положение или перемещение обрабатываемых продуктов, например с датчиками. Для адаптации к обрабатываемому продукту такие системы управления могут включать в себя обычные программно-управляемые управляющие величины и алгоритмы. Компоненту скорости движения режущей головки, ориентированную при выполнении разделительных резов в направлении транспортировки, коррелируют со скоростью перемещения кусков мяса в направлении транспортировки таким образом, что обе скорости находятся в управляемом взаимодействии друг с другом, при этом указанная компонента скорости по меньшей мере по существу равна скорости транспортировки мясных частей туши, а при необходимости может быть несколько больше или меньше.
Приводимый во вращение дисковый нож ориентирован так, что при резании его положение по высоте над транспортировочной лентой не изменяется. В общем случае каждую мясную часть туши направляют над контрупором для резания, который может быть неподвижно закреплен на режущей головке, причем при резании он находится почти в контакте с транспортировочной лентой или в контакте с ней с небольшим трением. Контрупор для резания предпочтительно выполнен со щелью для ввода дискового ножа. В любом случае конструкция такова, что контрупор для резания может перемещаться под разрезаемую мясную часть туши. Связанный с этим подъем мясной части туши может выполняться подъемным устройством, которое предпочтительно создает по меньшей мере одну водяную струю, направленную для подъема мясной части туши. Такое подъемное устройство предпочтительно расположено на головке, несущей нож. Благодаря этому достигается особенно большая интенсивность струи в области подъема.
Следующий выгодный вариант выполнения состоит в том, что режущая головка имеет прижим, воздействующий на каждую мясную часть туши при выполнении разделительных резов. Прижим при помощи соответствующей обычной системы управления может опускаться для выполнения разделительного реза и подниматься при обратном движении дискового ножа после выполнения реза.
Согласно одному варианту осуществления изобретения удерживающее и направляющее устройство имеет первый конец, расположенный выше, если смотреть в направлении транспортировки, и второй конец, расположенный ниже, если смотреть в направлении транспортировки, причем управляющее устройство и удерживающее и направляющее устройство выполнены таким образом, что режущая головка с дисковым ножом выполняет разделительные резы, начиная от первого конца, а при окончании разделительного реза двигается обратно к первому концу. Дисковый нож предпочтительно установлен и выполнен с возможностью опускания из поднятого нерабочего положения, при котором рез не выполняется, в по меньшей мере одно положение резания, ограниченное конечным положением.
Согласно особенно предпочтительному и эффективному варианту осуществления изобретения плоскость дискового ножа расположена под особым углом резания к направлению прямолинейной траектории движения режущей головки. Благодаря этому можно в особой мере оказывать влияние на скошенный рез или скошенную поверхность. А именно, было установлено, что при помощи предусмотренного в изобретении направления наискось под углом скоса направляющей можно в широких пределах изменять скошенную поверхность в соответствии с ориентацией дискового ножа относительно направления прямолинейной траектории движения режущей головки. Особенно явно выраженная, сравнительно пологая скошенная поверхность, которая, таким образом, сравнительно далеко отходит назад поперек к направлению резания, получается в случае, если угол резания между плоскостью дискового ножа и траекторией движения режущей головки является положительным, вследствие того, что плоскость дискового ножа ориентирована относительно направления транспортировки под углом скоса ножа, превышающим угол скоса направляющей ножа. При помощи такого угла резания скошенная поверхность может быть сравнительно большой, то есть сравнительно пологой относительно плоскости транспортировки. При уменьшении указанного угла резания, начиная от максимального положительного значения, скошенная поверхность уменьшается. Это означает, что она будет расположена более круто относительно плоскости транспортировки. В случае, когда при нулевом угле резания плоскость дискового ножа расположена по меньшей мере по существу параллельно траектории движения режущей головки, образуется скошенная поверхность среднего размера между размерами скошенной поверхности с положительными углами резания и скошенной поверхности с отрицательными углами резания. Угол резания является отрицательным, если плоскость дискового ножа расположена относительно направления транспортировки под меньшим углом скоса ножа, чем угол скоса направляющей. Чем больше абсолютное значение отрицательного угла резания, тем меньше скошенная поверхность, которая при максимальном отрицательном угле резания по меньшей мере почти исчезает, то есть переходит в поверхность, расположенную относительно плоскости транспортировки под прямым углом или под тупым углом. Каждый фиксированный угол резания не зависит от величины угла скоса направляющей.
Обрабатывающее устройство согласно изобретению может представлять собой устройство для обрезки рыбных филе, образующих мясные части туши. В таком устройстве обрезают поверхности рыбных филе, подлежащих снятию кожи. При помощи автоматически работающих инструментов на поверхности рыбного филе удаляют его нежелательные и/или снижающие ценность части, например белую брюшную пленку, плавниковые основания или дефектные места. В такой обрезающей машине может быть установлено режущее устройство для отделения хвостовых конечных частей от рыбных филе, образующих мясные части туши. Такое устройство согласно изобретению применяют, чтобы реализовать предложенный в изобретении способ подготовки снятия кожи с рыбного филе.
Указанные выше и другие рациональные и выгодные варианты осуществления изобретения описаны в зависимых пунктах формулы. Признаки вариантов осуществления изобретения в любой комбинации вносят вклад в предложенное в изобретении решение, так что оно не ограничено описанным конкретным вариантом. Также каждый отдельный признак одного варианта осуществления изобретения следует понимать как признак следующих, не представленных вариантов. Лишь особенно рациональные и выгодные признаки и возможности изобретения представлены в последующем подробном описании вариантов его осуществления, схематично изображенных на чертежах, где:
фиг.1 и 2 изображают вид сверху и вид сбоку устройства согласно изобретению с наиболее существенными агрегатами,
фиг.3 и 4 - вид сверху и вид сбоку положения ножа в начале хвостового реза на рыбном филе,
фиг.5, 6A, 6B и 6C - углы в устройстве согласно изобретению,
фиг.7 - вид сверху обрабатываемого рыбного филе и
фиг.8 и 9 - вид сбоку и вид сверху скошенной поверхности реза, образуемой устройством согласно изобретению.
На фиг.1 и 2 показано обрабатывающее устройство 1 согласно изобретению, содержащее режущее устройство 3. В устройство 1 также входят транспортировочное устройство 2 и управляющее устройство 5.
Транспортировочное устройство 2 содержит расположенную горизонтально транспортировочную ленту 21, которая обычным образом перемещается на роликах 22, изображенных на фиг.1 штриховыми линиями, и снабжена приводом 23, изображенным схематично.
В данном примере выполнения обрабатывающего устройства 1 показано лишь режущее устройство 3, а остальная его часть представляет собой работающее автоматически устройство (не показано) для поверхностной обрезки рыбных филе, образующих мясные части туши (мясные продукты). Как видно на фиг.3 и 4, а также на фиг.7-9, речь идет о рыбном филе 60, которое плоско лежит своей кожей, стороной 640, на транспортировочной ленте 21 и транспортируется в направлении 20 транспортировки головой вперед. В принципе филе можно транспортировать и хвостом вперед.
Рыбное филе 60, например филе лосося или форели, имеет на хвостовом конце нежелательную область длиной примерно от 20 до 40 мм, в зависимости от величины рыбы (фиг.7). Там находятся сухожилия, мясо с измененным цветом и остатки кожи, которые не должны быть в готовом филейном продукте. Хвостовой конечной частью 610 является кусок 61 мяса, который отделяют путем обрезки по меньшей мере по существу перпендикулярно к продольной оси 601 филе. Режущее устройство 3 согласно изобретению выполняет такой разделительный рез, который показан на фиг.8 и 9 и подробнее описан ниже.
На фиг.3 и 4 показано положение рыбного филе 60 под режущим устройством 3 в начале разделительного реза. Транспортировочная лента 21 непрерывно проходит в натянутом состоянии под режущим устройством 3.
Как видно из фиг.1 и 2, важной составной частью режущего устройства 3 является удерживающее и направляющее устройство 4, имеющее удерживающую и направляющую балку 403, установленную неподвижно на станине в косом положении с одинаковой свободной высотой над транспортировочной лентой 21. Балка 403 имеет первый конец 401, расположенный выше, если смотреть в направлении 20 транспортировки, и второй конец 402, расположенный ниже, если смотреть в направлении 20 транспортировки. Косое положение удерживающей и направляющей балки 403 определяется фиксированным углом α скоса направляющей, под которым балка 403 расположена поперек к направлению 20 транспортировки и, соответственно, к прямолинейному продольному направлению, соответствующему линии работы устройства 1. Станина устройства 1 и расположенные на ней рычаги, консоли, кронштейны и подобные элементы, несущие и удерживающие отдельные агрегаты или части устройства, не показаны. Режущая головка 31 режущего устройства 3 установлена на балке 403 в салазках 42 с возможностью возвратно-поступательного прямолинейного перемещения в ее продольном направлении 400 под углом α скоса. Возвратно-поступательное перемещение салазок 42 по балке 403 осуществляется, например, при помощи бесконечного зубчатого ремня 422 от механического привода 421.
Удерживающая и направляющая балка 403 показана на чертеже в виде простой портальной балки. Разумеется, при практической реализации балка может быть выполнена в виде рамной станины, включающей в себя несколько поперечных балок.
Режущая головка 31 режущего устройства 3 содержит несколько взаимодействующих элементов, образующих собственно режущий агрегат. Режущий орган или режущий элемент 32 образован приводимым во вращение дисковым ножом 321, который шарнирно присоединен к свободному концу поворотного рычага 43, шарнирно соединенного с салазками 42 таким образом, что поворотный рычаг 43, проходящий параллельно балке 403, в зависимости от поворотного положения определяет положение по высоте дискового ножа 321 над транспортировочной лентой 21. Вследствие этого центр дискового ножа 321, плоскость 322 которого в вариантах выполнения устройства расположена перпендикулярно к поверхности транспортировочной ленты 21, может перемещаться по линии, параллельной балке 403 и названной далее линией 30 ножа.
Шарнирное соединение поворотного рычага 43 с салазками 42 включает в себя выполненный в виде исполнительного устройства 47 поворотный привод, который в зависимости от положения дискового ножа 321 вдоль линии 30 ножа принимает по меньшей мере два фиксированных поворотных положения, так что дисковый нож 321 может совершать вертикальное перемещение или перемещение по высоте между двумя конечными положениями. Возможна любая другая управляемая перестановка по высоте. Так, например, режущая головка 31 или дисковый нож 321 может быть установлен в нижнее положение вблизи транспортировочной ленты 21, в котором выполняется разделительный рез (фиг.1 и 2), и в верхнее возвратное и исходное положение, принимаемое после выполнения разделительного реза.
На режущей головке 31 неподвижно относительно рычага закреплен контрупор 44 для резания, упорная поверхность которого, поддерживающая разрезаемый продукт 6, 60, выступает под дисковый нож 321. В поверхности контрупора выполнена щель 441 для реза, в которую входит дисковый нож 321 своей режущей кромкой.
На свободном конце поворотного рычага 43 неподвижно относительно него установлено подъемное устройство 46, которое в данном варианте выполнения снабжено соплом 461 для водяной струи. При помощи водяной струи, сопло для которой находится вблизи нижней зенитной области дискового ножа 321, может обеспечиваться набегание или подъем рыбного филе 60 на поверхность контрупора.
Удерживающее и направляющее устройство 4 также имеет прижим 45, который схематично показан лишь на фиг.1. Прижим представляет собой, например, скобу, которая своим обращенным от дискового ножа 321 концом шарнирно соединена со станиной устройства или, как показано, с расположенным ниже в направлении транспортировки концом удерживающей и направляющей балки 403, а другим своим концом шарнирно соединена при помощи роликовой направляющей с расположенным со стороны ножа концом поворотного рычага 43.
Управляющее устройство 5 содержит обычные управляющие элементы и модули, которые управляют автоматической работой упомянутых активных органов, а именно, привода 23 транспортировочной ленты, привода 421 салазок, исполнительного устройства 47 вращательного привода 33 ножа и подъемного устройства 46, причем управление подъемным устройством 46 осуществляется, при необходимости, путем управления водяной струей. Положение или перемещение каждого рыбного филе 60 на транспортировочной ленте 21 регистрируют обычным путем, например при помощи датчика 511 перемещения. Управляющее устройство 5 соединено с упомянутыми управляющими элементами и исполнительными или приводными устройствами через соединительные элементы 51-56 или, в общем случае, посредством соответствующего рабочего соединения.
На примере варианта, показанного на фиг.1-4, описан процесс выполнения разделительного реза на рыбном филе 60, проходящем через режущее устройство 3.
В исходном или стартовом положении (не показано) режущая головка 31 вместе с дисковым ножом 321 и остальными своими элементами находится на расположенном выше в направлении транспортировки конце 401 удерживающего и направляющего устройства 4 в поднятом положении. При приближении рыбного филе 60 к режущему устройству 3 режущая головка 31 вначале опускается в области края транспортировочной ленты 21 в нижнее конечное положение, показанное на фиг.1 и 2. Когда конец филе достигнет определяемого управляющим устройством положения для выполнения разделительного реза, отделяющего хвостовую конечную часть 610, вращающийся дисковый нож 321 перемещается на управляемых салазках 42 вдоль линии 30 ножа, то есть производится разделительный рез. По окончании разделительного реза, предпочтительно одновременно с моментом выхода дискового ножа 321 из рыбного филе 60, или близко к этому моменту, режущая головка 31 поднимается в верхнее конечное положение. Одновременно посредством роликового соединения на свободном конце поворотного рычага 43 поднимается прижим 45. В поднятом положении осуществляется перемещение салазок обратно в исходное положение для выполнения следующего реза.
В начале разделительного реза контрупор 44 для резания заходит под рыбное филе 60, при этом дисковый нож 321, внедряющийся в щель 441 для резания, выполняет разделительный рез. Прижим 45 прижимает своим весом рыбное филе 60, предотвращая его боковое перемещение при подъеме на контрупор 44 для резания и при выполнении реза.
T
S
T
T
S
Как показано на фиг.8 и 9, разделительный рез образует край 62, по меньшей мере по существу перпендикулярный к направлению 20 транспортировки или к продольной оси 601 филе. Показана также линия 620, перпендикулярная к направлению 20 транспортировки. Рез получается в результате того, что при помощи управляющего устройства ориентированная в направлении транспортировки компонента V скорости V движения режущей головки 31 коррелируется со скоростью транспортировки рыбного филе 60 или скоростью транспортировочной ленты 21. Корреляция всегда такова, что разделительный рез выполняется по меньшей мере почти перпендикулярно к направлению 20 транспортировки или к продольной оси 601 филе, вдоль линии реза/ разделительной линии 620. При соотношениях, которые имеют место в одном варианте выполнения устройства 1, скорость салазок 22 под углом α=30° скоса направляющей вдвое больше скорости V, а именно, согласно фиг.5, V=Vsinα.
Согласно варианту выполнения, показанному на фиг.1 и 2, плоскость 322 дискового ножа 321 расположена параллельно описанной выше линии 30 ножа или направлению 400 траектории 40 движения. Это видно также на фиг.6А. Особый эффект достигается посредством того, что дисковый нож 321 ориентирован под определенным углом резания γ=β-α. Под углом γ резания понимается угол между определенной выше линией 30 ножа и осью 404 скоса удерживающего и направляющего устройства 4 (в соответствии с направлением 400 движения). На фиг.1 и 6А γ=0 и в соответствии с этим получается скошенная поверхность средней величины.
Образование скошенной поверхности иллюстрируется на фиг.3 и 4. Если дисковый нож 321 перемещается через филе 60 описанным выше образом, то вследствие толщины 65 филе (фиг.4), угла γ и реза дисковым ножом получается скошенная или криволинейная поверхность, которая по толщине 65 филе примерно соответствует радиусу дискового ножа. Криволинейная образующая таких поверхностей проходит от точки I или I' к точке II или II'.
На фиг.6B показан дисковый нож 321 с положительным углом γ резания. Положительный угол γ резания получается вследствие того, что линия 30 ножа расположена относительно направления 20 транспортировки под углом β скоса ножа, который больше угла α скоса направляющей. Было установлено, что в результате этого достигается особенно скошенный рез, как видно на фиг.8 и 9, где показано разрезанное рыбное филе 60, подлежащее снятию кожи. Видна скошенная поверхность 63 или ее скошенные участки, которые в наклонном положении отходят назад под острым углом от наружного края 62 разреза, образующего край разреза кожи. Благодаря этому образуется край филе, который вдоль края 62 разреза в особой мере освобождает от мяса кожу, подлежащую отделению от рыбного филе 60, или по меньшей мере существенно уменьшает толщину мяса. Чем больше положительный угол резания, тем более явно выражена скошенная поверхность.
Согласно другому варианту, показанному на фиг.6C, угол γ=β-α резания между линией 30 ножа и осью 404 скоса или направлением 400 траектории 40 движения является отрицательным вследствие того, что угол β скоса ножа между линией 30 ножа и направлением 20 транспортировки меньше, чем угол α скоса направляющей удерживающего и направляющего устройства 4. При отрицательном угле β скоса ножа можно получить расположенные круто относительно плоскости транспортировочной ленты скошенные поверхности, скос которых по меньшей мере почти равен нулю.
Согласно изобретению обрезающее устройство, описанное в варианте выполнения, можно выгодно использовать для подготовки рыбных филе 60, освобожденных от хвостовых конечных частей, к загрузке в автоматическую машину для снятия кожи (не показана). Такие машины для снятия кожи общеизвестны. Они имеют в общем случае втягивающий зазор, в который должна втягиваться отделяемая кожа с целью ее отделения от мяса филе. Втягивание в зазор значительно осложняется, если поверхность края хвостового разреза расположена под тупым углом или по существу перпендикулярно к плоскости транспортировки филе (плоскости транспортировочной ленты). При использовании устройства 1 согласно изобретению затруднения устраняются простейшим образом благодаря тому, что поверхность края разреза, как это хорошо видно на фиг.8 и 9, образуется со скошенной поверхностью, при этом возникает кромка или край 641 кожи, который при помощи втягивающего зазора машины для снятия кожи, предпочтительно работающей автоматически, захватывается значительно проще и надежнее, чем обычно.