Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufschneiden von Lebensmittelprodukten, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie z.B. aus der
Die Erfindung betrifft außerdem entsprechende Verfahren.
Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind grundsätzlich bekannt und dienen dazu, von Lebensmittelprodukten wie beispielsweise Wurst- oder Käselaiben mit hoher Geschwindigkeit Scheiben abzutrennen. Mit den Hochgeschwindigkeitsslicern können pro Minute mehrere hundert bis einige tausend Scheiben abgetrennt werden. Die für Slicer eingesetzten Schneidmesser besitzen ein Gewicht von typischerweise zwischen 2 und 30 kg.
Bei derartigen rotierenden Systemen kommt der Unwuchtkompensation folglich eine hohe Bedeutung zu. Vor allem Sichelmesser besitzen aufgrund ihrer Bauform eine vergleichsweise große Unwucht. Der Massenschwerpunkt eines Sichelmessers liegt vergleichsweise weit von der Drehachse entfernt, um welche das Messer im Betrieb rotiert. Damit das rotierende Gesamtsystem keine Unwucht aufweist, wird in der Praxis mit Gegengewichten gearbeitet, die in den Messerkopf integriert werden. Diese Gegengewichte sind bislang hinsichtlich Größe und Position unveränderlich. Beispielsweise aus
Die Verwendung von fest vorgegebenen, hinsichtlich Größe und Position unveränderlichen Gegengewichten ist in der Praxis nicht ohne Nachteil. Um unterschiedliche Anwendungen durchführen zu können, müssen an einer Aufschneidemaschine Sichelmesser unterschiedlicher Größe montiert werden können. Damit in jedem Fall das rotierende Gesamtsystem ausgewuchtet ist, muss bislang dafür gesorgt werden, dass die unterschiedlichen Schneidmesser alle dieselbe Unwucht aufweisen. Dies gilt sowohl für die Polarkoordinaten der Unwucht bezüglich der Drehachse als auch für die axiale Position der Unwucht entlang der Drehachse.
Des Weiteren ist zu berücksichtigen, dass in der Praxis die Schneidmesser von Hochleistungsslicern regelmäßig geschliffen werden müssen. Obwohl dabei nur ein vergleichsweise geringfügiger Materialabtrag vorgenommen wird, ändert sich durch das Schleifen der Massenschwerpunkt des Messers. Hinsichtlich der Unwuchtkompensation wird dies z.B. dadurch berücksichtigt, dass die festen Gegengewichte des Slicers so dimensioniert werden, dass ein Schneidmesser, welches z.B. über seine gesamte Lebensdauer zwanzig Schleifzyklen unterworfen wird, nach etwa zehn Schleifzyklen ideal ausgewuchtet ist. Aufgrund dieser Vorgehensweise ist das rotierende Gesamtsystem also bei einem neuen Schneidmesser unterkompensiert und bei einem Schneidmesser am Ende seiner Lebensdauer überkompensiert.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei Aufschneidevorrichtungen, insbesondere Hochleistungsslicers, das rotierende Gesamtsystem auf einfache und zuverlässige Weise auch für unterschiedliche Messergrößen und für Messer mit unterschiedlichen Schleifzuständen auswuchten zu können. Insbesondere soll die Bandbreite der an einer Aufschneidevorrichtung bzw. an einem Messerkopf nutzbaren Schneidmesser vergrößert werden.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch, dass eine Auswuchteinrichtung zum Ausgleichen der Unwucht vorgesehen ist, wobei die Auswuchteinrichtung eine in das rotierende System integrierte Ausgleichsmasse umfasst, deren räumliche Verteilung veränderbar ist.
Die Ausgleichsmasse kann einteilig oder mehrteilig sein.
Die Lösung erfolgt außerdem jeweils durch die Merkmale des unabhängigen Verfahrensanspruchs 10.
Durch die Erfindung kann die Aufschneidevorrichtung an unterschiedliche Unwuchtzustände angepasst werden. Es ist nicht länger erforderlich, bei der Herstellung von Messerserien mit Messern unterschiedlicher Größe für eine untereinander identische Unwucht zu sorgen. Auch müssen zeitliche Veränderungen des Unwuchtzustands im Laufe der Lebensdauer eines Messers nicht länger hingenommen werden. Die Aufschneidevorrichtung kann schnell und flexibel an die jeweiligen Wuchtbedingungen angepasst und ausgewuchtet werde.
Die vorliegende Offenbarung stellt eine Vielzahl von unterschiedlichen Möglichkeiten vor, wie eine Aufschneidevorrichtung, insbesondere ein Hochleistungsslicer, an unterschiedliche Unwuchtzustände des rotierenden Gesamtsystems angepasst werden kann.
Das rotierende System umfasst neben dem Schneidmesser alle Komponenten, die während des Betriebs gemeinsam mit dem Schneidmesser um die Drehachse rotieren. In Abhängigkeit von der Ausgestaltung des Rotationsantriebs gehören hierzu insbesondere die Messerwelle, die von einem Antriebsmotor beispielsweise über einen Antriebsriemen in Rotation versetzt wird und mit der eine Messerhalterung oder Messeraufnahme in Drehung versetzt wird, an der das jeweilige Schneidmesser lösbar angebracht ist.
Bei dem Schneidmesser muss es sich nicht um ein Sichelmesser handeln. Auch Aufschneidevorrichtungen, die mit einem Kreismesser arbeiten, können erfindungsgemäß ausgestaltet sein bzw. ausgewuchtet werden. Kreismesser rotieren um eine eigene Messerachse, die planetarisch um eine Drehachse umlaufen.
Die Erfindung schlägt auch Möglichkeiten vor, wie ein Unwuchtzustand des rotierenden Systems ermittelt bzw. bestimmt und in Abhängigkeit von dem so erhaltenen Unwuchtzustand ein Auswuchtvorgang durchgeführt werden kann.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung angegeben.
Die Ausgleichsmasse kann einen oder mehrere innerhalb des rotierenden Systems verlagerbare Ausgleichskörper umfassen. Der oder die Ausgleichskörper können beispielsweise entlang einer oder mehrerer vorgegebener Ausgleichsbahnen bewegt werden. Die Ausgleichsbahnen können auf unterschiedliche Weise im rotierenden System bzw. im Messerkopf realisiert werden. Bei den bewegbaren Körpern kann es sich beispielsweise um Kugeln handeln. Alternativ oder zusätzlich können die Körper von um die Drehachse drehbaren Gewichten gebildet werden. Ein solches Gewicht kann beispielsweise eine Massescheibe oder ein Massearm sein.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Auswuchteinrichtung eine Mehrzahl von diskret verteilten Ausgleichsplätzen jeweils für einen Teil der Ausgleichsmasse umfasst. Bei den Ausgleichsplätzen kann es sich beispielsweise um, insbesondere vorab bestimmte, fest vorhandene, Taschen, Räume oder Kammern handeln. Ein derartiges Konzept ist sowohl für verlagerbare Ausgleichskörper als auch für andere Arten von Ausgleichsmassen, auf die nachstehend näher eingegangen wird, möglich. Jede Verteilung der Ausgleichsmasse auf die einzelnen Ausgleichsplätze stellt dann einen bestimmten Wuchtzustand dar. Durch Verändern der Verteilung auf die Ausgleichsplätze kann folglich der Wuchtzustand verändert werden.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das rotierende System ein Reservoir für die Ausgleichsmasse aufweist, mit dem wenigstens ein zusätzlich zu dem Reservoir vorgesehener Ausgleichsraum des rotierenden Systems verbunden oder verbindbar ist. In dem Reservoir kann die Ausgleichsmasse, beispielsweise in Form von verlagerbaren Ausgleichskörpern oder in Form einer Ausgleichsflüssigkeit, bezüglich der Drehachse gleichmäßig verteilt und somit neutral sein. Um einen bestimmten Wuchtzustand herzustellen, kann durch geeignete Mittel dafür gesorgt werden, dass zumindest ein Teil der Ausgleichsmasse in den zusätzlich vorgesehenen Ausgleichsraum gelangt. Die Mittel zum Verbinden des Reservoirs mit dem oder den Ausgleichsräumen sowie der oder die Ausgleichsräume selbst sind dann in Abhängigkeit von der Art der jeweiligen Ausgleichsmasse gestaltet.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Wuchtprinzip können ein oder mehrere Ausgleichskörper zumindest vorübergehend frei bewegbar angeordnet und dazu in der Lage sein, selbsttätig eine durch Unwuchteinflüsse bestimmte Ausgleichsposition im rotierenden System einzunehmen. Hierbei sind also keine zusätzlichen Stellglieder bzw. Transport- oder Fördermittel für die Ausgleichskörper erforderlich. Der oder die Ausgleichskörper suchen sich unter dem Einfluss der jeweiligen Wuchtgegebenheiten ihre Ausgleichsposition jeweils selbst. Sobald ein ausgewuchteter Zustand erreicht ist, kann durch geeignet ausgebildete Haltemittel dafür gesorgt werden, dass die Ausgleichskörper in dieser Auswuchtposition verbleiben. Das Vorsehen derartiger Haltemittel ist aber nicht zwingend.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist zumindest eine Ausgleichsbahn als Endlosbahn für Ausgleichskörper ausgebildet und vollständig mit Ausgleichskörpern gefüllt. Dabei können die Ausgleichskörper entlang der Bahn eine ungleichmäßige Massenverteilung aufweisen. Beispielsweise können wenigstens zwei Sorten von Ausgleichskörpern vorhanden sein, die sich wenigstens hinsichtlich ihres jeweiligen Gewichts voneinander unterscheiden. Beispielsweise eine kreisförmige Bahn um die Drehachse kann vollständig mit Kugeln gleicher Größe gefüllt sein, wobei einige Kugeln schwerer sind als die anderen Kugeln. Durch aktives Verdrehen dieser Kugelkette um die Drehachse kann folglich der Wuchtzustand dieser Anordnung verändert werden. Mehrere derartige Kugelketten können in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sein, die jeweils senkrecht zur Drehachse verlaufen und entlang der Drehachse voneinander beabstandet sind. Es sind aber auch konzentrisch angeordnete Kugelketten oder nichtkreisförmige Bahnen für die Kugelketten möglich.
Wenigstens eine Ausgleichsbahn kann von einer im rotierenden System ausgebildeten Zwangsführung für Ausgleichskörper gebildet sein. Bei dieser Zwangsführung kann es sich beispielsweise um einen Kanal oder um einen Käfig für Ausgleichskörper handeln.
Die Auswuchteinrichtung kann eine Stelleinrichtung umfassen, die dazu ausgebildet ist, einen oder mehrere Ausgleichskörper durch Fördern entlang wenigstens einer Ausgleichsbahn zu verlagern. Dabei kann die Stelleinrichtung so ausgebildet sein, dass sie mit dem oder den Ausgleichskörpern unmittelbar zusammenwirkt.
Die Stelleinrichtung kann mechanisch wirksam sein. Beispielsweise kann die Stelleinrichtung eine Fördereinrichtung umfassen. Die Fördereinrichtung kann als eine Förderschnecke ausgebildet sein, die beispielsweise unmittelbar mit Ausgleichskugeln in einem Kanal oder mit einem in einem Kanal beweglichen Käfig für die Kugeln zusammenwirkt. Als Stelleinrichtung kann auch ein insbesondere elektromotorischer Stellantrieb vorgesehen sein, der einen Ausgleichskörper entlang einer Bahn beispielsweise mittels eines Spindeltriebs verschieben kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Stelleinrichtung durch elektromagnetische Felder wirksam sein. Durch den gezielten Einsatz von zeitlich und/oder räumlich veränderlichen elektromagnetischen Feldern können beispielsweise Ausgleichskörper verlagert und gehalten werden. Es ist auch möglich, auf diese Weise elektro- und/oder magnetorheologische Flüssigkeiten oder andere Ausgleichssubstanzen gezielt zu verteilen bzw. in einer jeweiligen räumlichen Verteilung zu halten.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Stelleinrichtung einen oder mehrere Linearantriebe umfasst. Der Linearantrieb kann den Stator eines elektrischen Linearmotors bilden, wohingegen der oder die Ausgleichskörper jeweils einen Läufer des Linearmotors bilden, um entlang einer durch den Stator vorgegebenen Strecke bewegt zu werden.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass ein Ausgleichskörper mittels einer Stelleinrichtung verlagerbar ist, die einen Antrieb umfasst, der mit dem Ausgleichskörper über ein Getriebe zusammenwirkt. Das Getriebe kann beispielsweise eine Spindel umfassen. Ein Elektromotor kann z.B. eine Spindel antreiben, die mit einem als Spindelmutter ausgestalteten Ausgleichskörper zusammenwirkt, um durch Drehen der Spindel den Ausgleichskörper entlang einer beispielsweise bezüglich der Drehachse radial verlaufenden Bahn zu verstellen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Ausgleichsmasse auf wenigstens zwei unterschiedliche Ausgleichsbahnen aufgeteilt. Die Ausgleichsbahnen können beispielsweise konzentrisch zueinander um die Drehachse verlaufen. Alternativ können die Ausgleichsbahnen in entlang der Drehachse voneinander beabstandeten, insbesondere senkrecht zur Drehachse verlaufenden Ebenen verlaufen. In einer alternativen Ausgestaltung können die Ausgleichsbahnen in senkrecht aufeinander stehenden radialen Richtungen verlaufen.
Dabei können wenigstens zwei Ausgleichsbahnen auf unterschiedlichen Seiten der durch das angebrachte Schneidmesser definierten Messerebene verlaufen. Auf diese Weise kann eine dynamische Auswuchtung erfolgen.
Eine andere Möglichkeit, beliebige Polarkoordinaten bezüglich der Drehachse für eine bewegbare Ausgleichsmasse vorzugeben, besteht gemäß einem Ausführungsbeispiel darin, die Ausgleichsmasse entlang einer Bahn und zusätzlich durch Bewegen der Bahn - wiederum entlang einer Bahn - zu bewegen. Dabei kann beispielsweise eine zumindest einen linearen, senkrecht zur Drehachse verlaufenden Bahnabschnitt umfassende Bahn für die Ausgleichsmasse zusätzlich um die Drehachse verdrehbar sein. Die hier erwähnten Bahnen sind Ausgleichsbahnen im Sinne der vorliegenden Offenbarung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Ausgleichsmasse wenigstens einem Ausgleichsrotor zugeordnet oder von zumindest einem Ausgleichsrotor gebildet, der um eine parallel versetzt zur Drehachse verlaufende Achse rotiert. Bei dem Ausgleichsrotor kann es sich beispielsweise um eine Ausgleichswelle handeln, die zusätzlich zu einer die Drehachse des rotierenden Systems festlegenden Antriebswelle für das Schneidmesser bzw. für den Messerkopf rotiert.
Der Ausgleichsrotor ist im Hinblick auf das Ausgleichen der Unwucht als ein Bestandteil des rotierenden Gesamtsystems anzusehen.
Bevorzugt sind mehrere Ausgleichsrotoren vorgesehen, die in Umfangsrichtung verteilt um die Drehachse angeordnet sind. Beispielsweise sind zwei, drei oder vier derartige Ausgleichsrotoren vorgesehen. Die Ausgleichsrotoren rotieren jeweils um ihre eigene Achse.
Der oder jeder Ausgleichsrotor kann mit einem oder mehreren verstellbaren Gewichten versehen sein, um den jeweiligen Wuchtzustand verändern zu können. Bevorzugt sind die Gewichte jeweils senkrecht zur Achse des jeweiligen Ausgleichsrotors verstellbar. Alternativ oder zusätzlich können die Gewichte auch entlang der Rotorachse verstellbar sein.
Relativ zum Ausgleichsrotor verstellbare Gewichte sind aber nicht zwingend. Die Ausgleichsrotoren können selbst eine bezüglich ihrer eigenen Achse starre, unsymmetrische Massenverteilung aufweisen. Der Wuchtzustand des rotierenden Gesamtsystems kann dadurch verändert werden, dass ein oder mehrere Ausgleichsrotoren jeweils um ihre eigene Achse verdreht werden. Auch auf diese Weise kann die räumliche Verteilung der Ausgleichsmasse verändert, d.h. die Massenverteilung der Ausgleichsrotoren so eingestellt werden, dass sich die jeweils gewünschte Gegenunwucht einstellt, die die Unwucht des Schneidmessers ausgleicht.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die Ausgleichsmasse eine verteilbare Ausgleichssubstanz. Die Ausgleichssubstanz kann fließfähig, strömungsfähig und/oder rieselfähig sein. Insbesondere kann es sich bei der Ausgleichssubstanz um eine Ausgleichsflüssigkeit handeln. Alternativ kann die Ausgleichssubstanz eine Vielzahl von kleinen Teilchen oder Körpern umfassen, beispielsweise eine Schüttung mit kleinen Kügelchen, die sich quasi wie eine Flüssigkeit durch geeignete Mittel im rotierenden System verteilen lassen.
Die Ausgleichssubstanz kann eine Vielzahl von kleinen Teilchen oder Körpern umfassen, beispielsweise eine Schüttung mit kleinen Kügelchen, die in einer Flüssigkeit enthalten sind, z.B. einer elektro- und/oder magnetorheologischen Flüssigkeit und/oder einer viskosen Flüssigkeit. Hierdurch können die Teilchen bzw. Körper gezielt in einem jeweiligen Verteilungszustand der Ausgleichssubstanz mittels elektromagnetischer Felder gewissermaßen "eingefroren" bzw. generell aufgrund der Viskosität der Flüssigkeit gedämpft werden.
Unter dem Verteilen der Ausgleichssubstanz ist insbesondere ein Ändern der räumlichen Anordnung und/oder ein Ändern der Zuordnung zu lokalen bzw. diskret verteilten Positionen zu verstehen.
Das rotierende System kann einen Ausgleichsraum oder eine Mehrzahl von diskret verteilten Ausgleichsräumen für die Ausgleichssubstanz aufweisen. Dabei kann zumindest ein Ausgleichsraum hinsichtlich seiner Aufnahmegröße für die Ausgleichssubstanz und/oder hinsichtlich seiner Position und/oder Ausdehnung veränderbar sein.
Die Auswuchteinrichtung kann derart ausgestaltet sein, dass mehrere Ausgleichsräume miteinander und/oder mit einem Reservoir für die Ausgleichssubstanz kommunizieren können. Diese Kommunikation kann beispielsweise direkt oder über ansteuerbare Ventile erfolgen.
Die Ausgleichsräume können in radialer Richtung senkrecht zur Drehachse und/oder in Umfangsrichtung um die Drehachse aufeinanderfolgend angeordnet sein.
Die Auswuchtsubstanz kann eine elektro- und/oder magnetorheologische Flüssigkeit umfassen, wobei für die Ausgleichsräume zeitlich veränderbare elektrische und/oder magnetische Felder erzeugbar sind. Durch diese oder andere Mittel kann die Menge der Ausgleichssubstanz in den jeweiligen Ausgleichsräumen gezielt gesteuert werden.
Die Ausgleichssubstanz kann von außerhalb des rotierenden Systems in das Reservoir oder auch direkt in die Ausgleichsräume gefördert werden, beispielsweise durch eine als Hohlwelle ausgebildete Antriebswelle des Schneidmessers. Die Verteilung der Ausgleichssubstanz kann beispielsweise durch Pumpen oder durch Druckluft erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann zum Verteilen der Ausgleichssubstanz die Zentrifugalkraft ausgenutzt werden. Es ist auch möglich, die Ausgleichssubstanz mit Zusatzstoffen wie beispielsweise Mineralien hoher Dichte oder Metallpulver zu versehen, um auf diese Weise die Dichte der Ausgleichssubstanz zu erhöhen und/oder um die Ausgleichssubstanz auf bestimmte Art und Weise verteilen zu können.
Eine Verteilung der Ausgleichssubstanz zwischen mehreren Ausgleichsräumen gegebenenfalls unter Einbeziehung eines Reservoirs ist aber nicht zwingend. Es ist alternativ möglich, einen Ausgleichsraum vorzusehen, beispielsweise einen kreisringförmigen Kanal um die Drehachse, der mit der Ausgleichssubstanz gefüllt ist, wobei die räumliche Verteilung der Ausgleichssubstanz in diesem Ausgleichsraum durch Verdrängen verändert wird. Beispielsweise können Verdrängungskörper innerhalb dieses Ausgleichsringkanals verschoben werden, um so die Massenverteilung zu verändern. Ein Verdrängungskörper kann beispielsweise von einem mechanisch bewegten Kolben oder von einer Membran gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich können in dem Ausgleichsraum größenveränderliche Behältnisse vorgesehen werden, deren Größe durch Einbringen und Austragen eines Arbeitsgases verändert werden kann.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Auswuchteinrichtung eine Erfassungseinrichtung, mit welcher ein Unwuchtzustand ermittelbar ist, und eine Steuereinrichtung umfassen, die dazu ausgebildet ist, einen Auswuchtvorgang in Abhängigkeit von einem ermittelten Unwuchtzustand durchzuführen.
Generell kann erfindungsgemäß die Verteilung der Ausgleichsmasse auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Gemäß einer Variante ist die Verteilung der Ausgleichsmasse mittels einer in das rotierende System integrierten Stelleinrichtung der Auswuchteinrichtung veränderbar. Wie vorstehend bereits erwähnt, kann die Stelleinrichtung einen Stellantrieb mit einem Antriebsmotor und einem Getriebe umfassen. Die Stelleinrichtung kann auch Einrichtungen zur Erzeugung von zeitlich und/oder räumlich veränderlichen elektromagnetischen Feldern umfassen. Insbesondere kann die Integration der Stelleinrichtung in das rotierende System derart erfolgen, dass die Stelleinrichtung einen Bestandteil des rotierenden Systems bildet und gemeinsam mit den übrigen Komponenten einschließlich des Schneidmessers um die Drehachse rotiert. Alternativ ist aber auch eine stationäre Stelleinrichtung möglich, die mit zu verstellenden Wuchtmassen beispielsweise über eine als Hohlwelle ausgebildete Antriebswelle für das Schneidmesser zusammenwirkt.
Generell ist es also erfindungsgemäß möglich, dass eine Stelleinrichtung der Auswuchteinrichtung außerhalb des rotierenden Systems angeordnet ist.
Erfindungsgemäß ist es zwar möglich, aber nicht zwingend notwendig, zur Unwuchtkompensation die gesamte Ausgleichsmasse zu verlagern bzw. zu verteilen. Mit anderen Worten muss nicht die gesamte vorgesehen Ausgleichsmasse hinsichtlich ihrer räumlichen Verteilung veränderbar sein. Ein bestimmter Anteil der erforderlichen Ausgleichsmasse kann durch stationäre, fest angebrachte und somit unveränderliche Wuchtmassen gebildet werden. Diese Ausführungsform der Erfindung ist dann von Vorteil, wenn von vornherein bekannt ist, von welcher Grö-ße die auszugleichende Unwucht ist und in welche Richtung diese Unwucht wirksam ist. An Hochleistungsslicern ist dies in der Praxis meist der Fall, wenn die Einbaulage von Sichelmessern vorgegeben und somit die Richtung der Unwucht bekannt ist. Auch ist in der Praxis meist bekannt, innerhalb welcher Spanne sich die Größe der Unwucht beispielsweise einer Serie von Schneidmessern unterschiedlicher Größe bewegt, die an einer jeweiligen Aufschneidevorrichtung betrieben werden können.
Folglich kann durch eine oder mehrere feste Ausgleichsmassen eine feste Basiskompensation vorgegeben werden, die durch den hinsichtlich seiner räumlichen Verteilung veränderbaren Anteil der Ausgleichsmasse variabel ergänzt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ausgleichen der Unwucht ist insbesondere vorgesehen, dass die Verteilung der Ausgleichsmasse bei rotierendem Schneidmesser verändert wird. Dies ist aber nicht zwingend. Es ist auch möglich, die Verteilung der Ausgleichsmasse bei ruhendem Schneidmesser zu verändern. Dies kann manuell oder durch motorisches Verstellen beispielsweise eines oder mehrerer Wuchtgewichte erfolgen.
Die Auswuchteinrichtung kann mittels einer separaten oder einer in die Steuerung der Aufschneidevorrichtung integrierten Steuereinrichtung gesteuert werden.
Zum Verändern der räumlichen Verteilung der Ausgleichsmasse können ein oder mehrere Ausgleichskörper verlagert werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Verteilung einer Ausgleichssubstanz verändert werden, beispielsweise einer Ausgleichsflüssigkeit.
Die Ausgleichssubstanz kann mit mechanischen Mitteln, beispielsweise mittels Pumpen oder Ventilen, und/oder mittels elektromagnetischer Felder verteilt werden.
Gemäß einem unabhängigen Ausgleichsverfahren wird ein Unwuchtzustand des rotierenden Systems erhalten, indem der Unwuchtzustand ermittelt oder aus vorgegebenen oder vorgebbaren Unwuchtdaten bestimmt wird, wobei die Verteilung der Ausgleichsmasse in Abhängigkeit von dem erhaltenen Unwuchtzustand verändert wird.
Zum Ermitteln des Unwuchtzustands können insbesondere physikalische Größen mit innerhalb und/oder außerhalb des rotierenden Systems angeordneten Sensoren gemessen werden. Insbesondere können zum Ermitteln des Unwuchtzustandes Lagerkräfte, Wege, Beschleunigungen, Schwingungen, Vibrationen und/oder das zeitliche Verhalten einer oder mehrerer elektrischer Größen des Rotationsantriebs gemessen werden.
Wenn der Unwuchtzustand aus vorgegebenen oder vorgebbaren Unwuchtdaten bestimmt wird, können die Unwuchtdaten automatisch übertragen, eingegeben oder ausgelesen werden, insbesondere mittels eines dem jeweiligen Schneidmesser zugeordneten Identifikationsmerkmals.
Alternativ oder zusätzlich können als Unwuchtdaten Kennwerte eines jeweiligen Schneidmessers, einer jeweiligen Aufschneidevorrichtung, eines jeweiligen laufenden oder geplanten Aufschneidebetriebs, und/oder eines jeweiligen eingestellten Aufschneideprogramms verwendet werden.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
In
Das Schneidmesser 13, bei dem es sich hier um ein manchmal auch als Spiralmesser bezeichnetes Sichelmesser handelt, ist an einer Baugruppe angebracht, die im Folgenden als Messerkopf 10 bezeichnet wird. Zu dem Messerkopf 10 gehört eine Messerwelle 59, die mittels eines stationären Antriebsmotors 19 über einen Antriebsriemen 57 in Rotation um eine Drehachse 15 gesetzt wird und den Messerkopf 10 samt Schneidmesser 13 dreht.
Während des Aufschneidebetriebs umfasst das rotierende System folglich wenigstens das Schneidmesser 13 und den Messerkopf 10 samt Messerwelle 59.
Außerdem gehört zu dem rotierenden Gesamtsystem eine erfindungsgemäße Auswuchteinrichtung, die in das rotierende System integriert ist. Von der Auswuchteinrichtung sind hier zwei in den Messerkopf 10 integrierte Ausgleichsmassen M, ein Sensor 49, eine Erfassungseinrichtung 45 sowie eine Steuereinrichtung 47 dargestellt. Der Sensor 49 repräsentiert eine grundsätzlich beliebig komplex ausführbare Messeinrichtung, mit der ein jeweiliger Unwuchtzustand des rotierenden Systems ermittelt werden kann, wie es im Einleitungsteil erläutert worden ist. Diese Messeinrichtung kann ebenfalls zumindest teilweise in den Messerkopf 10 integriert und somit ein Bestandteil des rotierenden Systems sein. Das Gleiche gilt für die Erfassungseinrichtung 45 und die Steuereinrichtung 47, wobei diese Komponenten auch stationär angeordnet sein können. Die Erfassungseinrichtung 45 kommuniziert mit dem Sensor 49 bzw. der Messeinrichtung, wohingegen die Erfassungseinrichtung 45 mit einer hier nicht näher dargestellten Stelleinrichtung kommuniziert, die dazu dient, die Ausgleichsmassen M zu verlagern. Auf diese Weise kann in Abhängigkeit von einem mittels der Messeinrichtung gemessenen und somit von der Erfassungseinrichtung 45 erhaltenen Unwuchtzustand mit Hilfe der Steuereinrichtung 47, die mit der Erfassungseinrichtung 45 kommuniziert, die Massenverteilung des rotierenden Systems derart verändert werden, dass die durch das Sichelmessers 13 zumindest mitbestimmte Unwucht kompensiert wird.
Zur weiteren Veranschaulichung von Hochgeschwindigkeitsslicern dienen die
Mit dem Sichelmesser 13 gemäß
Mit dem um seine eigene Messerachse 67 rotierenden Kreismesser 13 gemäß
Ebenfalls dargestellt in
Von der erfindungsgemäßen, in den Messerkopf 10 integrierten Auswuchteinrichtung sind jeweils die beiden Ausgleichsmassen M dargestellt, die (vgl.
Auf diese Weise können die Polarkoordinaten der beiden Massen M derart eingestellt werden, dass sie gemeinsam die Unwucht des rotierenden Systems ausgleichen können. Da die Massen M unabhängig voneinander verstellbar sind, kann individuell auf jede Situation reagiert werden. Unterschiedlich große sowie unterschiedlich gerichtete Unwuchten aufgrund unterschiedlicher Messergrößen können kompensiert werden. Ferner kann auf sich zeitlich verändernde Unwuchten reagiert werden, beispielsweise auf Veränderungen aufgrund von Schleifvorgängen, wie es im Einleitungsteil erläutert worden ist.
Die obere Darstellung in
Die Messerwelle 59 trägt zwei Stelleinrichtungen 31, die jeweils einen Antriebsmotor und eine Antriebsschnecke 33 als Getriebe umfassen. Mittels dieser Stellantriebe 31 kann jeweils eine die betreffende Ausgleichsmasse M tragende, auf der Messerwelle 59 drehbar gelagerte Massenscheibe 21 relativ zur Messerwelle 59 verdreht werden. Die Massenscheiben 21 einschließlich der jeweiligen Ausgleichsmasse M bilden folglich verlagerbare Ausgleichskörper im Sinne der vorliegenden Offenbarung.
Bei diesem Konzept rotieren sowohl die Stellantriebe 31 als auch die Ausgleichskörper 21 gemeinsam mit der Antriebswelle 59, d.h. die Ausgleichskörper 21 sind Bestandteil des rotierenden Gesamtsystems.
Die Kreisbahnen 63, auf denen sich die beiden Ausgleichsmassen M um die Drehachse 15 bewegen können, wenn die beiden Ausgleichsmassen M zum Verändern der Massenverteilung verstellt werden, sind Ausgleichsbahnen 23 im Sinne der Erfindung.
Bei dem erfindungsgemäßen Wuchtkonzept gemäß
Die Ausgleichsmasse M und die vorstehend erläuterte Verstellanordnung rotieren also gemeinsam mit dem hier nicht dargestellten Schneidmesser, wobei zur Unwuchtkompensation die Polarkoordinaten (Winkelstellung und radiale Lage) des Schwerpunkts der Ausgleichsmasse M in der jeweils gewünschten Weise eingestellt werden können.
Bei dem erfindungsgemäßen Wuchtkonzept gemäß
Die Ausgleichsbahnen 23 werden von Zwangsführungen für die Kugeln 21 gebildet, die beispielsweise in Form von Kanälen oder Käfigen vorgesehen sind. Die Anordnung erfolgt derart, dass die Stelleinrichtungen 31 unmittelbar mechanisch auf die Kugeln 21 einwirken können. Die Stelleinrichtungen 31 sind jeweils Bestandteil des rotierenden Gesamtsystems und umfassen jeweils einen Antriebsmotor, der eine Förderschnecke 39 antreibt, die unmittelbar mit den Kugeln 21 zusammenwirkt. Mittels der Förderschnecke 39 können die Kugeln 21 entlang der Ausgleichsbahn 23 gefördert werden.
Die Besonderheit dieser Ausführungsform besteht darin, dass die Ausgleichsbahnen 23 jeweils vollständig mit Kugeln 21 gleicher Größe gefüllt sind, wobei aber einige Kugeln 21 ein höheres Eigengewicht aufweisen. Diese schwereren Kugeln sind in
Auf diese Weise kann jeweils mittels des Stellantriebs 31 die Massenverteilung der jeweiligen kreisförmigen Kugelkette verändert werden, indem der Schwerpunkt der durch die schwereren Kugeln 21 vorhandenen überschüssigen Masse in die jeweils gewünschte Polarwinkelstellung gebracht werden kann. Die resultierende Unwucht der Kugeln 21 in der äußeren und inneren Ausgleichsbahn 23 kompensiert die Unwucht des Schneidmessers.
Das erfindungsgemäße Wuchtkonzept gemäß
Ein jeweils eingestellter Wuchtzustand kann fixiert werden, indem die im Wirkungsbereich der Stelleinrichtung 31 gelegenen Kugeln 21 durch entsprechende elektromagnetische Felder festgehalten werden. Im Ausführungsbeispiel der
Auch bei dem erfindungsgemäßen Wuchtkonzept gemäß
Bei dem erfindungsgemäßen Wuchtkonzept gemäß
Die räumliche Verteilung der Ausgleichsflüssigkeit 41 wird dadurch geändert, dass in Abhängigkeit von dem jeweils einzustellenden Wuchtzustand Ventile 43 angesteuert werden, die jeweils zwischen dem radial innenliegenden Ausgleichsraum 29 und dem Reservoir 27 sowie zwischen den beiden in radialer Richtung aufeinanderfolgenden Ausgleichsräumen 29 angeordnet sind. Die Verlagerung der Ausgleichsflüssigkeit 51 erfolgt somit unter Zuhilfenahme der Zentrifugalkraft bei rotierendem Messerkopf 10. Zusätzlich können aktive Fördereinrichtungen, wie beispielsweise Pumpen, vorgesehen sein, die die Ausgleichsflüssigkeit 41 auch bei rotierendem Gesamtsystem auch nach radial innen verlagern können.
Bei dem erfindungsgemäßen Wuchtkonzept gemäß
Bei der Ausgleichsflüssigkeit 41 kann es sich z.B. um eine magnetorheologische Flüssigkeit handeln. Unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft, durch entsprechende Ansteuerung der Ventile 43 sowie mit Hilfe von Elektromagneten 31, die jeweils den Ausgleichstaschen 29 zugeordnet sind, kann grundsätzlich jede beliebige Massenverteilung der Ausgleichsflüssigkeit 41 eingestellt und fixiert werden. Insbesondere kann der Füllgrad jeder Ausgleichstasche 29 mit Hilfe des zugeordneten Elektromagneten 31 verändert werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Wuchtkonzept gemäß
Bei dem erfindungsgemäßen Wuchtkonzept gemäß
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