СПОСОБ РЕЗАНИЯ БАТОНА ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА, А ТАКЖЕ РЕЗАТЕЛЬНАЯ МАШИНА
FOOD PRODUCT LOAF CUTTING METHOD AS WELL AS CUTTING MACHINE

Введение
Изобретение относится к способу резания батона пищевого продукта, при осуществлении которого батон пищевого продукта посредством подающего устройства подают на режущее устройство и нарезают посредством последнего на ломтики, полоски или кубики, причем батон пищевого продукта во время движения подачи фиксируют посредством вакуумного захвата, подаваемого вместе с батоном пищевого продукта, при этом во внутреннем пространстве контактного элемента вакуумного захвата создают разрежение, воздействующее в области всасывания на контактном элементе на область фиксации на поверхности батона пищевого продукта.
Кроме того, изобретение относится к резательной машине для нарезки батона пищевого продукта, посредством которого батон пищевого продукта нарезается на ломтики, полоски или кубики, содержащему подающее устройство для подачи батона пищевого продукта в процессе резания на режущее устройство, причем подающее устройство содержит вакуумный захват для фиксации батона пищевого продукта при движении подачи, подаваемый вместе с батоном пищевого продукта на режущее устройство, причем предусмотрена возможность создания разряжения во внутреннем пространстве контактного элемента вакуумного захвата, воздействующего в области всасывания на контактном элементе на область фиксации на поверхности батона пищевого продукта.
Уровень техники
Способ и резательная машина вышеуказанного типа общеизвестны. Фиксация батона пищевого продукта посредством вакуумного захвата по сравнению с применением грейферного крюка имеет то преимущество, что сам батон пищевого продукта остается без повреждений, поскольку контактный элемент вакуумного захвата не оставляет на его поверхности остаточных изменений. В известных способах и резательных машинах разрежение создается посредством так называемых вакуумных насосов. Разрежение по трубопроводу передается от вакуумного насоса во внутреннее пространство контактного элемента. Сам контактный элемент обычно состоит из подобия резиновой манжеты, которая благодаря своим эластическим свойствам во избежание проникновения воздуха в область всасывания резиновой манжеты после создания разрежения должна компенсировать возможные неровности и неравномерности поверхности батона пищевого продукта. Используемые вакуумные насосы в режиме резания на известных машинах обычно эксплуатируются непрерывно, с одной стороны, во избежание процессов включения и выключения между нарезкой следующих друг за другом батонов пищевого продукта, а, с другой, для компенсации возможных неплотностей в области контактного элемента, через которые во внутреннее пространство контактного элемента проходит окружающий воздух, и для поддержания достаточного постоянного разрежения.
Для решения вышеупомянутой проблемы известно оснащение контактного элемента вакуумного захвата острой кромкой, врезающейся в батон пищевого продукта, благодаря чему достигается герметизация области всасывания. Из DE 10024913 A1 известен, например, подобная резательная машина, в котором подающее устройство содержит по меньшей мере один вакуум-присос, ограничивающий камеру пониженного давления, открытую в сторону батона пищевого продукта. Вакуумный присос имеет острую кромку, которая должна обеспечивать плотное соединение вакуум-присоса с батоном пищевого продукта.
Резательная машина, описанная в US-3,880,295 А, также имеет вакуум-присос с шестью расположенными рядом друг с другом в линию областями всасывания, содержащими острые кромки для врезания в фиксируемый передний край разрезаемого пищевого продукта. При этом каждая отдельная область всасывания образована кольцевым пространством между внутренней острой кромкой и концентричной ей внешней острой кромкой. Внутри внутренней кромки область всасывания отсутствует. Таким образом, кольцеобразная область всасывания согласно US 3,880,295 A герметизируется соответствующей острой кромкой как снаружи, так и изнутри.
Несмотря на это, у известных вакуумных захватов в зависимости от структуры поверхности батона пищевого продукта и состояния резиновых манжет возникают проблемы с герметизацией, так что вакуум нарушается или, во всяком случае, разрежение становится недостаточным для надежной фиксации батона пищевого продукта вакуумным захватом. Это приводит к нежелательным поперечным перемещениям батона пищевого продукта в процессе подачи и резания, результатом чего, в свою очередь, становится недостаточная геометрическая точность полученных ломтиков, полосок или кубиков.
Постановка задачи
В основу изобретения положена задача создания способа резания батона пищевого продукта, а также соответствующей резательной машины, в которой опасность нарушения или чрезмерной утечки вакуума в контактном элементе вакуумного захвата уменьшена.
Решение
Что касается способа резания вышеописанного типа, то задача согласно изобретению решается тем, что область всасывания разделена по меньшей мере на две отдельные подобласти всасывания, а внутреннее пространство контактного элемента, соответственно, по меньшей мере на два внутренних подпространства, причем подобласти всасывания, соответственно, граничат друг с другом, отделены друг от друга контактной линией и образуют на поверхности батона пищевого продукта отдельные области фиксации.
Изобретение исходит из понимания того, что надежность фиксации может быть увеличена за счет того, что создаются по меньшей мере две отделенных друг от друга подобласти всасывания, поскольку в этом случае при утечке вакуума из одной подобласти всасывания продолжает действовать вакуум по меньшей мере в одной другой подобласти всасывания и тем самым по меньшей мере остаточное усилие фиксации батона пищевого продукта. Дело в том, что вакуум обычно скорее нарушается из-за одной единственной неравномерности в структуре поверхности батона пищевого продукта, так что вероятность того, что при разгерметизации одной подобласти всасывания другая подобласть всасывания останется в части давления исправной, велика.
Для функционирования способа согласно изобретению важным является строгое конструктивное отделение друг от друга отдельных внутренних подпространств, поскольку при соединении оба отдельных внутренних подпространства в части давления могли бы сообщаться друг с другом, так что утечка вакуума в одном внутреннем подпространстве по крайней мере по окончании кратковременных процессов уравнивания привела бы к соответствующей утечке вакуума и в другом или в других внутренних подпространствах. Следовательно, при создании разрежения таким путем должны использоваться, например, два вакуумных насоса для каждого внутреннего подпространства, или для каждой подобласти всасывания, соответственно. При создании разрежения посредством блока поршень-цилиндр для разделения внутренних подпространств в конструктивном отношении и по давлению следует использовать два блока или сдвоенный поршень, или поршень со ступенчатым днищем.
Во избежание нерегулярных деформаций батона пищевого продукта, которые могут распространяться по всей его длине вплоть до длины противолежащей режущей части и которые могут привести там к нарушениям геометрии резания, на все подобласти фиксации на поверхности пищевого продукта, образованные подобластями всасывания, предпочтительно, должно действовать разрежение одинаковой величины.
Особенно хорошая защита подобластей всасывания друг от друга достигается тогда, когда на подобласть фиксации, образованная внутренней подобластью всасывания, действует разрежение первой величины, а на подобласть фиксации, образованную соседней внешней подобластью всасывания, охватывающей внутреннюю подобласть всасывания, действует разряжение второй величины, причем первое разрежение больше второго. Таким образом, при небольших разностях давлений в соответствующих пределах между подобластями всасывания во внутренней подобласти всасывания могут быть получены высокие степени разрежения и тем самым большие удерживающие силы.
Что касается резательной машины вышеописанного типа, то задача, положенная в основу согласно изобретению, решается тем, что область всасывания разделена по меньшей мере на две отдельные подобласти всасывания, а внутреннее пространство контактного элемента, соответственно, по меньшей мере на два отдельных внутренних подпространства, причем подобласти всасывания, соответственно, граничат друг с другом, отделены друг от друга контактной линий и образуют на поверхности батона пищевого продукта отдельные подобласти фиксации.
В предпочтительном варианте выполнения резательной машины согласно изобретению одна подобласть всасывания полностью охвачена другой подобластью всасывания, так что разделительная контактная линия, герметизирующая контакт с поверхностью батона пищевого продукта, образует замкнутую кривую. При этом первая подобласть всасывания может быть круговой, а по меньшей мере одна другая подобласть всасывания кольцеобразно охватывать первую подобласть всасывания. Возможно также последовательное ступенчатое и концентричное расположение нескольких внешних кольцеобразных подобластей всасывания. В порядке альтернативы кольцеобразную подобласть всасывания с помощью нескольких радиальных перемычек можно разделить на несколько подобластей всасывания.
Наконец, предпочтительный вариант выполнения резательной машины согласно изобретению заключается также в насадке, закрепленной на вакуумном захвате, на передней стороне которой, обращенной в направлении подачи, выполнены контактный элемент и по меньшей мере две подобласти всасывания, причем насадка выполнена с возможностью снятия с вакуумного захвата, а в закрепленном состоянии насадки все подобласти всасывания герметизированы и отдельно друг от друга проходят от насадки внутрь вакуумного захвата. Таким образом, может осуществляться согласование геометрии по меньшей мере двух подобластей всасывания с геометрией батона пищевого продукта, фиксируемой в данный момент.
Пример осуществления
Ниже изобретение более подробно поясняется на примере выполнения вакуумного захвата резательной машины, изображенного на фигурах.
Фиг.1 представляет собой вид вакуумного захвата в перспективе под углом спереди,
фиг.2 - вид вакуумного захвата на фиг.1 в перспективе под углом сзади,
фиг.3-вид сбоку вакуумного захвата на фиг.1 и 2,
фиг.4 - вид спереди вакуумного захвата на фиг.1 и 2,
фиг.5a - продольный разрез вакуумного захвата в стартовом положении по линии V-V на фиг.4,
фиг.5b - то же, что и на фиг.5а, но в положении разрежения,
фиг.6 - вид захватного устройства в перспективе, содержащего опорную раму и три установленных в ней вакуумных захвата на фиг.1-5,
фиг.7 - вид сбоку захватного устройства на фиг.6,
фиг.8 - вид сверху захватного устройства на фиг.6.
Вакуумный захват 1, изображенный на фиг.1-5b, состоит из двух коаксиально установленных друг за другом блоков 2 и 3 поршень-цилиндр, соединенных между собой общим поршневым штоком 4 и разделенных перегородкой 5, в которой поршневой шток 4 установлен герметично и с возможностью скольжения.
Вакуумный захват 1 имеет переднюю сторону 6, в которой батон 7 пищевого продукта, изображенный на фиг.1 пунктирной линией, например, в виде говяжьей колбасы, фиксируется с помощью вакуума способом, более подробно описываемым ниже. Противоположно ей вакуумный захват 1 имеет заднюю сторону 8, на которой он с помощью щелевой выемки 9 крепится в опорной раме захватного устройства, изображенного на фиг.6-8, которое более подробно будет описано ниже. Кроме того, для закрепления служат еще две желобчатых выемки 10 в боковой поверхности 11 вакуумного захвата 1.
К перегородке 5 у вакуумного захвата 1 примыкает передняя часть 12, образованная блоком 2 поршень-цилиндр, служащим для создания разрежения для фиксации батона 7 пищевого продукта. Противоположно расположенная задняя часть 14 по существу образуется другим блоком 2 поршень-цилиндр, служащим для приведения в действие поршня находящегося в передней части 12 блока 2 поршень-цилиндр 2.
Из фиг.5a видно, что блок 3 поршень-цилиндр, служащий, как было сказано, в качестве привода для создания разрежения, состоит из цилиндрической трубки 16 и поршня 18, герметично установленного в ее внутреннем пространстве 17 с возможностью перемещения, который делит полость 17 на первое рабочее пространство 19, обращенное к перегородке 5, и на второе рабочее пространство 20, расположенное по другую сторону поршня 18. В рабочее пространство 19 по каналу 21, некоторые участки которого располагаются сначала в соединительном штуцере 22, установленном в перегородке 5, а затем в самой перегородке 5, может подаваться сжатый воздух. Как в перегородке 5, так и в соединительном штуцере 22, канал имеет два участка, проходящих под прямым углом друг к другу, так что в общем канал 21 приобретает U-образную форму. Второе рабочее пространство 17 за счет канала 23 располагается в насадке 24 задней части 14. Он проходит также в заднем соединительном штуцере 25.
Коаксиально блоку 3 поршень-цилиндр - относительно общей оси 26 - на противоположной стороне перегородки 5 располагается блок 2 поршень-цилиндр, служащий для создания разрежения для фиксации батона 7 пищевого продукта. Блок 2 поршень-цилиндр по существу также состоит из цилиндрической трубки 27, в которой герметично и с возможностью скольжения установлен поршень 28. Поршень 28 блока 2 поршень-цилиндр и поршень 18 блока 3 поршень-цилиндр имеют одинаковый диаметр и благодаря соединению через поршневой шток 4 одинаковую длину хода.
Со стороны поршня 28, противоположной поршневому штоку 4, располагается другой поршневой шток 30, ведущий к другому соединенному с ним поршню 31. Поршень 31 располагается на участке цилиндрической трубки 27, на котором она имеет меньший диаметр относительно поршня 28 и соответствующего ему рабочего пространства 32. Таким образом, в случае блока, образованного поршнями 28 и 31 (а также поршневым штоком 30), речь идет о ступенчатом поршне, установленном в соответствующем ступенчатом отверстии цилиндрической трубки 27 с возможностью аксиального перемещения.
На передней стороне 6 вакуумного захвата 3 выполнена круговая окружная внешняя острая кромка 33, толщина стенки которой по сравнению с остальной толщиной стенки цилиндрической трубки 27 заметно уменьшена. Причем переход от острой кромки 33 к остальной стенке цилиндрической трубки 27 осуществляется в виде радиальной ступени 34. Кроме того, передняя сторона 6 вакуумного захвата 1 снабжена внутренней острой кромкой 35, также выполненной круговой и проходящей концентрично внешней острой кромке 33. Относительно передней кромки внешней острой кромки 33 передняя кромка внутренней острой кромки 35 несколько смещена назад. Внутренний диаметр в области внутренней острой кромки 35 соответствует диаметру переднего поршня 31 меньшего диаметра. Оба диска 33 и 35 образуют вместе с цилиндрической трубкой 27 контактный элемент 29 вакуумного захвата 1.
Круглое сечение, ограничиваемое внутренней острой кромкой 35, определяет внутреннее подпространство 36 всасывания. Кольцеобразная область, расположенная между внутренней областью 36 всасывания и внешней острой кромкой 33, определяет внешнюю подобласть всасывания 37. Обе подобласти 36, 37 всасывания вместе образуют общую эффективную область всасывания у вакуумного захвата 1. Внешняя подобласть 37 всасывания соединена с правым рабочим пространством 39, ограниченным поршнем 28, с помощью двух отверстий 38, смещенных относительно друг друга на 180°.
Если исходить из положения, изображенного на фиг.5а, в котором обе острые кромки 33 и 35 расположены с зазором относительно конца батона 7 пищевого продукта, то вакуумный захват 1 подводится к батону 7 пищевого продукта, опирающемуся своим противолежащим передним концом на непоказанное режущее устройство, например, в виде вращаемого обрезного ножа. Приближение вакуумного захвата 1 осуществляется настолько и с достаточно большим усилием, что, как показано на фиг.5b, обе острые кромки 33 и 35 проникают в батон 7 пищевого продукта. Благодаря закругленной форме конца батона 7 пищевого продукта внутренняя острая кромка 35 проникает глубже, чем внешняя кромка 33. Затем движение проникновения все более затрудняется и даже заканчивается, когда батон 7 пищевого продукта своей передней поверхностью упирается в область радиальной ступени 34 вакуумного захвата 1, до чего однако в положении, показанном на фиг.5b, дело пока еще не дошло.
После того как обе острые кромки 33 и 35 проникнут в материал батона 7 пищевого продукта и таким образом произойдет герметизация обеих областей 36 и 37 всасывания, в правое рабочее пространство 4 0 блока 3 поршень-цилиндр подается сжатый воздух, благодаря чему оба поршня 28 и 31 также перемещаются влево в положение, показанное на фиг.5b. Таким образом, рабочее пространство 39, расположенное справа от поршня 28, и первое внутреннее подпространство 41, а также второе внутреннее подпространство 41' на участке цилиндрической трубки 2 7 меньшего диаметра, соответствующее внутренней подобласти 36 всасывания, сильно увеличиваются, так что в обеих подобластях 36, 37 всасывания создается разрежение, надежно фиксирующее батон 7 пищевого продукта на вакуумном захвате 1. Внутренние подпространства 41, 41' отделяются друг от друга контактной линией К, образованной внутренней острой кромкой 35.
Благодаря весьма действенной герметизации подобластей всасывания 36 и 37 с посредством острых кромок 33 и 35 для длительного обеспечения достаточно большой силы удержания хватает одноразового отведения поршней 28 и 31, т.е., одноразового создания разрежения. Поскольку внутренняя подобласть 36 всасывания полностью окружена внешней подобластью 37 всасывания, т.е., разность давлений между обеими областями невелика, или в идеале равна нулю, в частности, в отношении внутренней подобласти 36 всасывания вряд ли существует какая-либо опасность в смысле утечки вакуума. Даже если бы воздух мог проникнуть во внешнюю подобласть 37 всасывания мимо внешней острой кромки 33, при достаточно хорошей герметизации за счет внутренней острой кромки 35 во внутренней подобласти 36 всасывания продолжало бы оставаться достаточно большое разрежение.
Внутренняя подобласть всасывания 36 воздействует на внутреннюю подобласть 42 фиксации на поверхности батона 7 пищевого продукта, а внешняя подобласть 37 всасывания, соответственно, на внешнюю подобласть 43 фиксации на поверхности батона 7 пищевого продукта. Площади обеих подобластей 42, 43 фиксации складываются в общую эффективную область фиксации.
Путем выбора диаметров поршней 2 8 и 31, диаметра поршневого штока 4, а также диаметров и количества отверстий 38 можно воздействовать на разрежения, устанавливающиеся в подобластях 36 и 37 всасывания после хода поршня 18, отвечающего за привод. При этом целесообразно выбирать разрежение, возникающее во внутренней подобласти 36 всасывания большим, чем во внешней подобласти 37 всасывания, поскольку внутренняя подобласть 36 всасывания установлена под «защитой» внешней подобласти 37 всасывания.
После того как батон 7 пищевого продукта зафиксирован под действием вакуумного захвата 1, батон 7 пищевого продукта вместе с вакуумным захватом 1 может быть подан на режущее устройство, посредством которого на переднем конце батона 7 пищевого продукта последовательно отрезаются ломтики. Незадолго до того как внешняя острая кромка 33 окажется в сфере действия резательного ножа режущего устройства, движение подачи прерывается. Надежный сброс оставшейся в этом случае части батона 7 пищевого продукта, продолжающей удерживаться вакуумным захватом 1, достигается за счет того, что при подаче давления в рабочее пространство 20 через соединительный штуцер 25 поршни 28 и 31 не только отводятся в положение, показанное на фиг.5а, но и, помимо этого, на дополнительную величину хода 44 вправо (фиг.5a), пока поршень 28 не упрется в ступень в цилиндрической трубке 27, образующуюся в результате перехода диаметра. В результате давление в подобластях 36 и 37 всасывания не только возвращается к исходному уровню, т.е., к нулю, а в обеих подобластях 36 и 37 всасывания создается некоторое избыточное давление, под действием которого оставшаяся часть батона 7 пищевого продукта активно выдавливается, причем приходится преодолевать трение, возникающее в области острых кромок 33 и 35. Затем поршни 18, 28 и 31 снова возвращаются в положение, показанное на фиг.5а, без установления передней стороной 6 вакуумного захвата 1 плотного контакта с очередной нарезаемой батоном 7 пищевого продукта, так что в областях 36 и 37 всасывания продолжает действовать атмосферное давление. После этого при контактировании с новой батоном 7 пищевого продукта может начаться очередной цикл захвата и нарезки.
Из фиг.6 видно, что три вакуумных захвата 1, описанные на фиг.1-5b, установлены параллельно друг другу на опорной раме 45 захватного устройства 46. Поперечные стержни 47-49, образующие вместе с боковыми частями 50 и 51 опорную раму 45, фиксируют вакуумные захваты 1 в опорной раме 4 5 с помощью выемок 9 и 10, изображенных на фиг.1-3.
Соединительные штуцеры 25 и 22 соответствующего заднего блока 3 поршень-цилиндр для приведения в действие передних блоков 2 поршень-цилиндр для создании разрежения соединены посредством соответствующих трубопроводов 52 и 53 сжатого воздуха параллельно, так что разрежение для фиксации трех батонов 7 пищевого продукта, расположенных рядом, создается или ликвидируется всегда одновременно, а оставшиеся куски выбрасываются.
Опорная рама 4 5 захватного устройства 4 6 известна и служит в идентичном исполнении для установки чисто механических захватов, у которых крюк захвата в результате приведения в действие с помощью пневматики проникает своими зубцами для захвата в задний конец батона 7 пищевого продукта, причем по окончании процесса резания также с помощью пневматики зубцы для захвата извлекаются из оставшегося куска. Таким образом, имеющаяся опорная рама 45, как и без того имеющиеся там выводы трубопроводов сжатого воздуха, могут быть использованы как для вакуумных захватов 1, так и для механических захватов с зубцами для захвата, не показанных на фигурах.
ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ
1 вакуумный захват
2 блок поршень-цилиндр
3 блок поршень-цилиндр
4 поршневой шток
5 перегородка
6 передняя сторона
7 батон пищевого продукта
8 задняя сторона
9 выемка
10 выемка
11 боковая поверхность
12 передняя часть
14 задняя часть
16 цилиндрическая трубка
17 внутренняя трубка
18 поршень
19 первое рабочее пространство
20 второе рабочее пространство
21 канал
22 соединительный штуцер
23 канал
24 насадка
25 соединительный штуцер
26 ось
27 цилиндрическая трубка
28 поршень
29 контактный элемент
30 поршневой шток
31 поршень
32 рабочее пространство
33 внешняя острая кромка
34 ступень
35 внутренняя острая кромка
36 внутренняя подобласть всасывания
37 внешняя подобласть всасывания
38 отверстие
39 рабочее пространство
40 рабочее пространство
41 внутреннее подпространство
41' внутреннее подпространство
42 внутренняя подобласть фиксации
43 внешняя подобласть фиксации
44 длина хода
45 опорная рама
46 захватное устройство
47 поперечный стержень
48 поперечный стержень
49 поперечный стержень
50 боковая часть
51 боковая часть
52 трубопровод сжатого воздуха К контактная линия