Die Erfindung betrifft eine Schneidemaschine nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Derartige Schneidemaschinen sind etwa aus der
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 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,
In der
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
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.
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