WO2017177344A1 - Vorrichtung zur verarbeitung von teig - Google Patents

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WO2017177344A1
WO2017177344A1 PCT/CH2016/000066 CH2016000066W WO2017177344A1 WO 2017177344 A1 WO2017177344 A1 WO 2017177344A1 CH 2016000066 W CH2016000066 W CH 2016000066W WO 2017177344 A1 WO2017177344 A1 WO 2017177344A1
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dough
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electric drive
conveying
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Rondo Burgdorf AG
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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A21—BAKING; EDIBLE DOUGHS
    • A21C—MACHINES OR EQUIPMENT FOR MAKING OR PROCESSING DOUGHS; HANDLING BAKED ARTICLES MADE FROM DOUGH
    • A21C14/00—Machines or equipment for making or processing dough, not provided for in other groups of this subclass

Definitions

  • the invention relates to a device for processing dough with at least one element for cutting, shaping, conveying and / or sprinkling of dough, wherein the element has at least one electric drive with a stepper motor.
  • Asynchronous motors with downstream gearboxes are commonly used today to drive processing machines.
  • Asynchronous motors typically have rated speeds around 1,500 revolutions per minute.
  • speeds in the range of 5 to 20 revolutions per minute are required, which makes the use of large, often multi-stage gearboxes necessary.
  • This makes drives for dough processing machines difficult and inefficient.
  • a lot of waste heat which is undesirable especially in the field of dough processing.
  • Another disadvantage is the need to use an oil lubrication because escaping oil could contaminate the dough to be processed.
  • the same disadvantage also have servomotors due to the high rotational speeds.
  • No. 6,170,540 B1 proposes using a stepper motor in connection with a dosing unit in order to drive a pump of the dosing unit.
  • the liquid or mass dispensed into a mold is measured by the number of revolutions of the pump drive shaft.
  • the number of revolutions are read out using a metal encoder disk, which is arranged on the pump shaft.
  • the pump shaft is connected via a coupling with the shaft of the stepping motor.
  • the object of the invention is to provide a device for the processing of dough belonging to the technical field mentioned at the outset which can be precisely controlled, has a high efficiency and can be produced inexpensively.
  • the device for processing dough comprises at least one element for cutting, shaping, conveying, and / or sprinkling dough.
  • the at least one element has at least one electric drive with a housing and a Motor shaft.
  • An encoder disc is mounted directly on the motor shaft. By means of the encoder disc an angle position of the motor shaft can be determined.
  • an angular position of the motor shaft can be transmitted to a control electronics. Based on this angular position, the control electronics can control the stepper motor vector-controlled instead of the usual step or sub-step. Due to the sinusoidal voltage curve used thereby, the rotation of the stepping motor is much more uniform and quieter. Furthermore, the efficiency of the stepping motor can be increased considerably.
  • the device according to the invention is a device by means of which a dough can be processed into a dough product, such as a bread, croissant or the like.
  • the dough can in particular be rolled to a specific thickness, cut into dough pieces and these dough pieces can be further processed, for example by winding.
  • the device preferably comprises a plurality of elements, which are arranged one behind the other and are respectively suitable for a processing step of the dough. Between the individual elements, a conveying device is preferably arranged, in particular a conveyor belt.
  • the conveyor device is also to be understood as an element of the device, which may have at least one electric drive.
  • the housing preferably has an outlet opening for the motor shaft via a radial shaft seal. This allows a high density of the housing against dust and water can be achieved
  • the encoder disk is preferably made of a plastic. Due to the relatively low speeds of the stepper motors, relatively thin encoder disks can be used. Particularly preferred encoder discs are used with a thickness of less than 1 mm. Such encoder discs are inexpensive to manufacture.
  • the housing of the stepping motor is preferably coated with a polyurethane varnish, in particular by means of a powder coating method.
  • a polyurethane varnish in particular by means of a powder coating method.
  • the motor shaft is preferably made of stainless steel. As a result, a good rust resistance of the motor shaft is given.
  • the stepping motor is a two-phase stepping motor.
  • a three-phase stepping motor may also be used.
  • Another advantage of the electric drive used is that a referencing of an element can be done relatively easily.
  • a driven by the electric drive component of an element can be driven into a hard stop, which serves as a reference point.
  • the encoder can be used to measure the abrupt change in the rotational speed of the motor shaft when it reaches the stop in order to detect that the reference point has been reached.
  • Such referencing offers great advantages over the asynchronous motors commonly used in the food industry, where the achievement of a reference position must be detected by additional sensors or switches.
  • the encoder disc is directly connected to the motor shaft, which means that the encoder disc is directly attached to the motor shaft without an adapter or adapter.
  • the encoder disk is positively or positively connected to the motor shaft.
  • the determination of the angular position is preferably carried out by measuring a passage of a signal generator on the encoder disk.
  • a signal generator for example, serve at least one magnet.
  • the encoder disk preferably has a plurality of openings or reflective surfaces, the passage of which can be detected by means of an optical sensor arrangement.
  • the optical sensor arrangement preferably comprises two optical sensors, which are arranged offset from one another in a direction of rotation of the encoder disk. As a result, the direction of rotation of the encoder disk can be detected by the sensor arrangement.
  • An encoder disk with a large number of openings or reflective surfaces can be used to determine a relative angular position of the encoder disk and the motor shaft connected to it.
  • the encoder disc preferably a relative angular position of the motor shaft can be determined.
  • a referencing must take place before each use, in particular by approaching a stop by a driven by the electric drive component of an element.
  • an encoder disk can be used with which an absolute angular position can be determined.
  • Such encoder discs usually work with a magnet whose position can be measured by the polarity and strength of the magnetic field.
  • Such encoder discs have a much higher price than "simple" encoder discs with openings or reflective surfaces, which is why the latter are preferably used.
  • the motor shaft can preferably be connected to or connected to a transmission of the at least one element.
  • the motor shaft exits the housing on two opposite sides, wherein the motor shaft is connected on a first side to a transmission of the at least one element and is fastened to the motor shaft on a second side of the encoder opposite the first side.
  • the electronics required for reading out the encoder can be arranged on a side facing away from the transmission, as a result of which the electric drive can be made more compact overall.
  • the motor shaft is designed as short as possible on the second side, so that a compact design of the drive is possible.
  • the length of the motor shaft on this side should be large enough to allow mounting of the encoder disk.
  • the at least one element for cutting, shaping, conveying and / or sprinkling dough has two or more electric drives and / or two or more elements for cutting, shaping, conveying and / or sprinkling dough each have at least one electric drive wherein the rotational speeds of the stepper motors of the two or more electric drives are set or maintained at a predetermined ratio by control of the apparatus based on the measured angular positions of the motor shafts. If one element has two or more electric drives and their rotational speeds are set to a certain ratio, the two or more electric drives can replace a mechanical gear in the element.
  • the speeds or cycles of operations performed by the respective elements can be matched as needed.
  • a dough processing apparatus thanks to the use of stepping motor drives, allows a high degree of flexibility and configuration possibilities, so that a large number of dough products can be produced by means of such a device.
  • the motor shaft preferably has a polygonal cross section on the second side, the encoder disk having in its center an opening which has the same dimension and shape as the polygonal cross section of the motor bore, so that the encoder disk can be positively connected to the motor shaft. Furthermore, the encoder disc can be additionally secured with a screw.
  • the use of a positive connection guarantees a backlash-free mounting of the encoder disc on the motor shaft, thus allowing a precise measurement of the angular position of the motor shaft.
  • the positive locking simplifies the production of the electric drive, since an adjustment of the encoder disc on the motor shaft is omitted.
  • the at least one electric drive preferably has a control module, which can be connected via a field bus to a controller of the device, in particular by means of a plug connection.
  • a fieldbus according to the Profinet (Process Field Network) standard is used, which is based on Ethernet. Due to the fast data transmission rate via Ethernet, the at least one electric drive can be triggered by the controller without any great time delay. Therefore, the controller can monitor a certain ratio of the rotational speeds of at least two electric drives quasi in real time and - if there is a discrepancy - readjust very quickly.
  • Profinet Process Field Network
  • the connector is preferably a connector according to the RJ45 standard.
  • the control module is preferably fastened to the housing of the stepping motor, in particular on the second side. This makes it possible to realize a particularly compact design of the electric drive.
  • the control module preferably has a multilayer printed circuit board on which the electronic components, in particular transistors, necessary for controlling the stepping motor and reading the angular position using the decoder are arranged.
  • the intermediate layers of the printed circuit board are preferably made flat in the region of transistors and provided with plated-through holes (thermal vias).
  • plated-through holes thermal vias
  • the at least one electric drive is preferably supplied with power via the fieldbus. Dad urch the simplest possible structure of the device is possible because each electrical drive only a single cable must be laid, with which both a data exchange with the controller and the supply of the electric drive is enabled with power.
  • the at least one element is at least one scattering device, in particular for flour.
  • Propellants for spreaders preferably have a large adjustable range at the speed, so that to be able to sprinkle the same amount of grit per unit length of the dough even at very different speeds of a dough.
  • Apart from flour, sugar, seeds, spices or the like can be sprinkled onto the flour as spreading material by means of the spreading device.
  • the at least one element is at least one conveying device, in particular a conveyor belt.
  • the at least one element is at least one roller, in particular a pair of rollers, wherein a nip is adjustable by the at least one electric drive.
  • a precise adjustment of the nip can be made.
  • the thickness of the dough processed by the roller is determined by the nip between the conveyor and the roller or between two rollers of a pair of rollers.
  • the nip can be kept at a constant value over the entire width of the at least one roller, without having to connect both ends of the at least one roller by mechanical coupling.
  • the stepping motor used in particular has a motor shaft which emerges on two opposite sides of a housing of the stepping motor.
  • the motor shaft is connectable to a transmission of the one element on a first side of the housing.
  • an encoder disc is mounted directly on the motor shaft.
  • Fig. 1 is a schematic view of an inventive device for
  • FIG. 2 is a schematic partial section of an electric drive for the
  • Fig. 1 shows a device 1 for processing dough 2 according to the present invention in a schematic representation.
  • the device 1 comprises several elements for cutting 6, elements for forming 4.1, 4.2, 7, elements for sprinkling 5 and elements for conveying 3. 1, 3.2 of dough 2.
  • the elements for forming dough 2 are in the illustrated device 1 a Roller pair 4.1, 4.2, to bring the dough 2 to a predetermined thickness, a guillotine 6 for dividing the dough sheet into pieces, and a cutting shaft 7, with which the dough 2 can be cut into dough pieces with defined shapes.
  • a flour spreader 5 is exemplified, with which flour can be sprinkled on the dough 2.
  • the elements for conveying dough 2 are shown as conveyor belts 3.1, 3.2.
  • the device 1 could also have other elements with which dough can be processed.
  • the device 1 could also have an arrangement for applying a filling to the dough 2.
  • the elements 3.1, 3.2, 4.1, 4.2, 5, 6, 7 of the device 1 have at least one electric drive with a stepper motor according to FIG. 2.
  • the elements 3.1, 3.2, 4.1, 4.2, 5, 6, 7 are by a controller 8 of the device 1 controlled, which is connected via corresponding data cable, in particular via a fieldbus with the elements 3.1, 3.2, 4.1, 4.2, 5, 6, 7.
  • 2 shows an electric drive 10 for an inventive device 1 in a schematic partial section.
  • the electric drive 10 has a stepper motor 1 1, which is arranged within a housing 12.
  • the stepper motor 1 1 has an otor shaft 13, which protrudes on a first side 14 of the housing 12 and with a transmission (not shown) is connectable. On a second side 1 5, which is opposite to the first side 14, the motor shaft 13 also projects out of the housing 1 2 of the stepping motor 1 1 out. On this second side 15, an encoder disk 16 is connected to the motor shaft 13. By means of the encoder disc, the angular position of the motor shaft 13 can be determined.
  • the electric drive 10 has a control module 17, which is arranged in a control housing 18, which is connected at the second end 1 5 with the housing 12 of the stepping motor 1 1.
  • the control module 1 7 has a printed circuit board 20, in particular a multi-layer printed circuit board on which electronic components, in particular transistors for controlling the electric drive 10 are located. On the circuit board 20, a sensor 19, in particular an optical or magnetic sensor is further attached, with which the encoder disk 16 can be read to determine the angular position of the motor shaft 13.
  • the control module 17 also has a connection 2 1 for a fieldbus.
  • the electric drive 10 is supplied with power via the fieldbus.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Teig, umfassend mindestens ein Element zum Schneiden (6), Formen (4.1, 4.2, 7), Fördern (3.1, 3.2), und/oder Bestreuen (5) von Teig (2). Das mindestens eine Element (3.1, 3.2, 4.1, 4.2, 5, 6, 7) verfügt über wenigstens einen elektrischen Antrieb (10), wobei der wenigstens eine elektrische Antrieb (10) einen Schrittmotor (11) mit einem Gehäuse (12) und einer Motorwelle (13) umfasst. Eine Encoderscheibe (16) ist direkt auf der Motorwelle (13) befestigt. Mit der Encoderscheibe (16) ist eine Winkelposition der Motorwelle (13) bestimmbar.

Description

Vorrichtung zur Verarbeitung von Teig
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Teig mit mindestens einem Element zum Schneiden, Formen, Fördern und/oder Bestreuen von Teig, wobei das Element über mindestens einen elektrischen Antrieb mit einem Schrittmotor verfügt.
Stand der Technik
In der Lebensmittelindustrie, insbesondere im Bereich der Teigverarbeitung, werden heute üblicherweise Asynchronmotoren mit nachgeschalteten Getrieben verwendet, um Verarbeitungsmaschinen anzutreiben. Asynchronmotoren weisen typischerweise Nenndrehzahlen um die 1 500 Umdrehungen pro Minute auf. In Teigverarbeitungsmaschinen werden jedoch üblicherweise Drehzahlen im Bereich von 5 bis 20 Umdrehungen pro Minute benötigt, was die Verwendung von grossen, häufig mehrstufigen Getrieben nötig macht. Dies macht Antriebe für Teigverarbeitungsmaschinen schwer und ineffizient. Ferner entsteht eine Menge Abwärme, welche insbesondere im Bereich der Teigverarbeitung unerwünscht ist. Nachteilig ist auch die Notwendigkeit, eine Ölschmierung zu verwenden, da austretendes Öl den zu verarbeitenden Teig kontaminieren könnte. Denselben Nachteil weisen aufgrund der hohen Drehgeschwindigkeiten auch Servomotoren auf.
Die US 6, 170,540 B 1 schlägt vor, im Zusammenhang mit einer Dosiereinheit einen Schrittmotor einzusetzen, um eine Pumpe der Dosiereinheit anzutreiben. Die in eine Form abgegebene Flüssigkeit oder Masse wird anhand der Anzahl Umdrehungen des Pumpenantriebsschafts gemessen. Die Anzahl Umdrehungen werden anhand einer Encoderscheibe aus Metall ausgelesen, welche auf dem Pumpenschaft angeordnet ist. Der Pumpenschaft ist über eine Kupplung mit dem Schaft des Schrittmotors verbunden. Darstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine dem eingangs genannten technischen Gebiet zugehörende Vorrichtung zur Verarbeitung von Teig zu schaffen, welche präzise gesteuert werden kann, eine hohe Effizienz aufweist und kostengünstig herzustellen ist.
Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert. Gemäss der Erfindung umfasst die Vorrichtung zur Verarbeitung von Teig mindestens ein Element zum Schneiden, Formen, Fördern, und/oder Bestreuen von Teig. Das mindestens eine Element verfügt wenigstens über einen elektrischen Antrieb mit einem Gehäuse und einer Motorwelle. Direkt auf der Motorwelle ist eine Encoderscheibe befestigt. Mittels der Encoderscheibe ist eine Winketposition der Motorwelle bestimmbar.
Durch die Encoderscheibe kann eine Winkelposition der Motorwelle an eine Steuerungselektronik übermittelt werden. Anhand dieser Winkelposition kann die Steuerungselektronik den Schrittmotor vektorgeregelt ansteuern anstatt der üblichen Schritt- oder Teilschrittschaltung. Durch den dadurch verwendeten sinusförmigen Spannungsverlauf erfolgt die Drehung des Schrittmotors wesentlich gleichmässiger und leiser. Ferner kann der Wirkungsgrad des Schrittmotors erheblich gesteigert werden.
Dank der relativ tiefen Nenndrehzahl eines Schrittmotors können kompakte, einstufige Getriebe eingesetzt werden, was die Effizienz des Antriebs des mindestens einen Elements erhöht. Ferner kann aufgrund der tiefen Drehzahl der Getriebekomponenten eine Fettschmierung oder eine trocken laufende Untersetzung, wie z.B. Riemen, Kunststoffzahnoder Schneckenräder verwendet werden. Dadurch kann auf eine Ölschmierung verzichtet werden. Durch die Verwendung eines Schrittmotors kann auch die Menge an Abwärme, die durch den elektrischen Antrieb entsteht, reduziert werden.
Vorrichtungen zur Verarbeitung von Teig sind im Stand der Technik bekannt. Vorzugsweise handelt es sich bei der erfindungsgemässen Vorrichtung um eine Vorrichtung, mittels der ein Teig zu einem Teigprodukt, wie beispielsweise einem Brot, Croissant oder ähnlich verarbeitet werden kann. Hierbei kann der Teig insbesondere auf eine bestimmte Dicke gewalzt, zu Teigstücken geschnitten und diese Teigstücke weiter verarbeitet werden, beispielsweise durch Aufwickeln. Die Vorrichtung umfasst vorzugsweise mehrere Elemente, welche hintereinander angeordnet und jeweils für einen Bearbeitungsschritt des Teigs geeignet sind. Zwischen den einzelnen Elementen ist vorzugsweise eine Fördervorrichtung angeordnet, insbesondere ein Förderband. Die Fördervorrichtung ist ebenfalls als Element der Vorrichtung zu verstehen, welche über wenigstens einen elektrischen Antrieb verfügen kann. Das Gehäuse verfügt vorzugsweise an einer Austrittsöffnung für die Motorwelle über einen Radialwellendichtring. Dadurch kann eine hohe Dichtigkeit des Gehäuses gegenüber Staub und Wasser erzielt werden,
Die Encoderscheibe besteht bevorzugt aus einem Kunststoff. Aufgrund der relativ niedrigen Drehzahlen der Schrittmotoren können relativ dünne Encoderscheiben verwendet werden. Insbesondere bevorzugt werden Encoderscheiben mit einer Dicke von weniger als 1 mm verwendet. Solche Encoderscheiben sind günstig herzustellen.
Vorzugsweise ist das Gehäuse des Schrittmotors mit einem Polyurethanlack beschichtet, insbesondere mittels eine Pulverbeschichtungsverfahrens. Dadurch kann eine schlagzähe und chemisch beständige Beschichtung erzielt werden, welche insbesondere nur ein kleines Risiko von Abblättern aufweist.
Die Motorwelle ist vorzugsweise aus Edelstahl gefertigt. Dadurch ist eine gute Rostbeständigkeit der Motorwelle gegeben.
Bevorzugt ist der Schrittmotor ein zweiphasiger Schrittmotor. Alternativ kann jedoch auch ein dreiphasiger Schrittmotor verwendet werden.
Ein weiterer Vorteil des eingesetzten elektrischen Antriebs ist, dass ein Referenzieren eines Elements relativ einfach erfolgen kann. Insbesondere kann eine durch den elektrischen Antrieb angetriebene Komponente eines Elements in einen harten Anschlag gefahren werden, der als Referenzpunkt dient. Über den Encoder kann die bei Erreichen des Anschlags abrupte Änderung der Drehgeschwindigkeit der Motorwelle gemessen werden, um das Erreichen des Referenzpunktes zu detektieren. Eine derartige Referenzierung bietet grosse Vorteile gegenüber der bei den üblicherweise in der Lebensmittelindustrie eingesetzten Asynchronmotoren, bei denen das Erreichen einer Referenzposition über zusätzliche Sensoren oder Schalter detektiert werden muss. Die Encoderscheibe ist direkt mit der Motorwelle verbunden, das heisst, dass die Encoderscheibe ohne ein Zwischenstück oder Adapter unmittelbar an der Motorwelle befestigt ist. Insbesondere ist die Encoderscheibe kraft- oder formschlüssig mit der Motorwelle verbunden. Die Bestimmung der Winkelposition erfolgt vorzugsweise durch Messung eines Durchgangs eines Signalgebers auf der Encoderscheibe. Als Signalgeber kann beispielsweise wenigstens ein Magnet dienen. Die Encoderscheibe weist vorzugsweise eine Vielzahl an Öffnungen oder reflektierender Oberflächen auf, deren Durchgang mittels einer optischen Sensoranordnung detektiert werden kann. Die optische Sensoranordnung umfasst vorzugsweise zwei optische Sensoren, welche in einer Drehrichtung der Encoderscheibe zueinander versetzt angeordnet sind. Dadurch lässt sich die Drehrichtung der Encoderscheibe durch die Sensoranordnung erfassen. Durch eine Encoderscheibe mit einer Vielzahl an Öffnungen oder reflektierender Oberflächen lässt sich eine relative Winkelposition der Encoderscheibe sowie der mit dieser verbundenen Motorwelle bestimmen. Daher ist durch die Encoderscheibe vorzugsweise eine relative Winkelposition der Motorwelle bestimmbar. Bei der Verwendung einer derartigen Encoderscheibe muss daher vor jedem Gebrauch eine Referenzierung stattfinden, insbesondere durch Anfahren eines Anschlags durch ein vom elektrischen Antrieb angetriebene Komponente eines Elements.
Alternativ kann auch eine Encoderscheibe verwendet werden, mit welcher sich eine absolute Winkelposition bestimmten lässt. Derartige Encoderscheiben arbeiten üblicherweise mit einem Magneten, dessen Position sich anhand der Polung und Stärke des Magnetfeldes messen lässt. Derartige Encoderscheiben weisen jedoch einen deutlich höheren Preis auf, als „einfache" Encoderscheiben mit Öffnungen oder reflektierenden Oberflächen, weshalb letztere bevorzugt eingesetzt werden.
Die Motorwelle lässt sich vorzugsweise mit einem Getriebe des wenigstens einen Elements verbinden oder ist mit dieser verbunden.
Vorzugsweise tritt die Motorwelle auf zwei sich gegenüberliegenden Seiten aus dem Gehäuse aus, wobei die Motorwelle auf einer ersten Seite mit einem Getriebe des mindestens einen Elements verbunden ist und auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Encoder auf der Motorwelle befestigt ist. Dadurch kann die zum Auslesen des Encoders benötigte Elektronik auf einer dem Getriebe abgewandte Seite angeordnet werden, wodurch sich der elektrische Antrieb insgesamt kompakter ausgestalten lässt.
Die Motorwelle ist auf der zweiten Seite möglichst kurz ausgestaltet, so dass eine kompakte Bauweise des Antriebs möglich ist. Die Länge der Motorwelle auf dieser Seite sollte jedoch genügend gross sein, um eine Befestigung der Encoderscheibe zu ermöglichen.
Vorzugsweise verfügt das mindestens eine Element zum Schneiden, Formen, Fördern und/oder Bestreuen von Teig über zwei oder mehr elektrische Antriebe und/oder zwei oder mehr Elemente zum Schneiden, Formen, Fördern und/oder Bestreuen von Teig verfügen über je wenigstens einen elektrischen Antrieb, wobei die Drehgeschwindigkeiten der Schrittmotoren der zwei oder mehr elektrischen Antriebe durch eine Steuerung der Vorrichtung anhand der gemessenen Winkellagen der Motorwellen auf ein vorbestimmtes Verhältnis eingestellt oder gehalten werden. Wenn ein Element über zwei oder mehr elektrische Antriebe verfügt und deren Drehgeschwindigkeiten auf ein bestimmtes Verhältnis eingestellt werden, können die zwei oder mehr elektrischen Antriebe ein mechanisches Getriebe im Element ersetzen.
Wenn mehrere Elemente über je mindestens einen Antrieb mit Schrittmotor verfügen, lassen sich die Geschwindigkeiten oder Takte von Arbeitsschritten, die durch die jeweiligen Elemente ausgeführt werden, je nach Bedarf auf einander abstimmen.
Da sich bei Schrittmotoren die Drehgeschwindigkeiten beliebig innerhalb eines bestimmten Drehzahlbereichs einstellen lassen, können je nach benötigter Anwendung auf einfache Weise unterschiedliche Verhältnisse der Drehgeschwindigkeiten eingehalten werden. Daher ermöglicht eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Teig gemäss der vorliegenden Erfindung dank dem Einsatz von Antrieben mit Schrittmotor ein hohes Mass an Flexibilität und Konfigurationsmöglichkeiten, so dass eine Vielzahl an Teigprodukten mittels einer derartigen Vorrichtung hergestellt werden können. Bevorzugt weist die Motorwelle auf der zweiten Seite einen polygonalen Querschnitt auf, wobei die Encoderscheibe in ihrem Zentrum über eine Öffnung verfügt, welche dieselbe Dimension und Form wie der polygonale Querschnitt der Motorweile aufweist, so dass die Encoderscheibe formschlüssig mit der Motorwelle verbindbar ist. Ferner kann die Encoderscheibe zusätzlich mit einer Schraube gesichert werden. Die Verwendung eines Formschlusses garantiert eine spielfreie Befestigung der Encoderscheibe auf der Motorwelle, womit eine präzise Messung der Winkellage der Motorwelle ermöglicht wird. Zudem vereinfacht der Formschluss die Produktion des elektrischen Antriebs, da eine Justierung der Encoderscheibe auf der Motorwelle entfällt. Der mindestens eine elektrische Antrieb verfügt vorzugsweise über ein Steuerungsmodul, welches über einen Feldbus mit einer Steuerung der Vorrichtung verbindbar ist, insbesondere mittels einer Steckverbindung.
Vorzugsweise wird ein Feldbus nach dem Profinet (Process Field Network) Standard eingesetzt, der auf Ethernet basiert. Aufgrund der schnellen Datenübertragungsrate via Ethernet lässt sich der mindestens eine elektrische Antrieb ohne grosse Zeitverzögerung durch die Steuerung ansteuern. Daher kann die Steuerung ein bestimmtes Verhältnis der Drehgeschwindigkeiten von mindestens zwei elektrischen Antrieben quasi in Echtzeit überwachen und - falls eine Diskrepanz vorliegt - sehr schnell nachregeln.
Die Steckverbindung ist vorzugsweise eine Steckverbindung nach dem RJ45 Standard. Vorzugsweise ist das Steuerungsmodul am Gehäuse des Schrittmotors befestigt, insbesondere auf der zweiten Seite. Dadurch lässt sich eine besonders kompakte Ausgestaltung des elektrischen Antriebs realisieren.
Bevorzugt verfügt das Steuerungsmodul über eine mehrlagige Leiterplatte, auf welcher die zur Steuerung des Schrittmotors und Auslesen der Winkellage anhand des Decoders nötigen elektronischen Bauteile, insbesondere Transistoren, angeordnet sind. Die Zwischenlagen der Leiterplatte sind vorzugsweise im Bereich von Transistoren flächig ausgestaltet und mit Durchkontaktierungen (thermal vias) versehen. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht, dass die Leiterplatte als Kühlkörper für die elektronischen Bauteile des Steuerungsmoduls wirken kann. Somit kann auf den Einsatz von zusätzlichen Kühlkörpern oder auf eine aktive Kühlung des Steuerungsmoduls verzichtet werden, womit die Hersteilungskosten gering gehalten werden können.
Der mindestens eine elektrische Antrieb wird vorzugsweise über den Feldbus mit Strom versorgt. Dad urch wird ein möglichst einfacher Aufbau der Vorrichtung ermöglicht, da zu jedem elektrischen Antrieb nur ein einziges Kabel gelegt werden muss, mit welchem sowohl ein Datenaustausch mit der Steuerung als auch die Versorgung des elektrischen Antriebs mit Strom ermöglicht wird.
Vorzugsweise ist das mindestens eine Element wenigstens eine Streuvorrichtung, insbesondere für Mehl.
Antriebe für Streuvorrichtungen weisen vorzugsweise einen grossen einstellbaren Bereich bei der Drehzahl auf, so dass selbst bei sehr unterschiedlichen Fördergeschwindigkeiten eines Teigs dieselbe Menge an Streugut pro Längeneinheit des Teigs streuen zu können. Als Streugut kann nebst Mehl auch Zucker, Saaten, Gewürze oder ähnlich mittels der Streuvorrichtung auf das Mehl gestreut werden.
Tests haben ergeben, dass zum Antrieb einer Streuvorrichtung ein Schrittmotor mit einer elektrischen Leistung unter 5 W ausreichend ist, während Streuvorrichtungen mit den üblichen Asynchronmotoren elektrische Leistungen von 90 bis 180 W aufweisen.
Das mindestens eine Element ist wenigstens eine Fördervorrichtung, insbesondere ein Förderband.
Versuche haben gezeigt, dass ein Förderband in einer Vorrichtung zur Verarbeitung von Teig mit nachgeschaltetem Getriebe mit einer Untersetzung von 1 :5 bis 1 :20 mittels eines Schrittmotors angetrieben werden kann. Dabei konnte ein konventioneller Asynchronmotor, welcher im Normalbetrieb eine elektrische Leistungsaufnahme von 400 W aufwies durch einen Schrittmotor ersetzt werden, dessen elektrische Leistungsaufnahme im Normalbetrieb lediglich 26 beträgt. Durch den erfindungsgemässen Einsatz eines Schrittmotors zum Antrieb eines Förderbandes lässt sich somit eine grosse Menge an Strom einsparen, was die Betriebskosten der erfindungsgemässen Vorrichtung wesentlich verkleinert.
Vorzugsweise ist das mindestens eine Element wenigstens eine Walze, insbesondere ein Walzenpaar, wobei ein Walzenspalt durch den mindestens einen elektrischen Antrieb verstellbar ist.
Durch die Verwendung eines Schrittmotors mit Encoder kann eine präzise Einstellung des Walzenspalts erfolgen. Die Dicke des durch die Walze verarbeiteten Teigs wird durch den Walzenspalt bestimmt, welcher zwischen der Fördervorrichtung und der Walze oder zwischen zwei Walzen eines Walzenpaares liegt. Ferner kann durch den Einsatz von zwei elektrischen Antrieben mit Schrittmotor und Encoder der Walzenspalt über die gesamte Breite der wenigstens einen Walze auf einem konstanten Wert gehalten werden, ohne dass beide Enden der wenigstens einen Walze durch eine mechanische Kopplung verbunden werden müssen.
Eine weitere Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 1 definiert. Diese betrifft die Verwendung eines Schrittmotors mit einer Motorwelle, auf welcher eine Encoderscheibe direkt befestigt ist, zum Antrieb eines Elements zum Schneiden, Formen, Fördern und/oder Bestreuen von Teig in einer Vorrichtung zur Verarbeitung von Teig. Durch die Encoderscheibe ist eine Winkelposition der Motorwelle bestimmbar.
Der verwendete Schrittmotor weist insbesondere eine Motorwelle auf, welche auf zwei gegenüberliegenden Seiten eines Gehäuses des Schrittmotors austritt. Die Motorwelle ist auf einer ersten Seite des Gehäuses mit einem Getriebe des einen Elements verbindbar. Auf einer zweiten Seite, welcher der ersten Seite gegenüberliegt, ist direkt auf der Motorwelle eine Encoderscheibe befestigt.
Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der
Erfindung. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendeten Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur
Verarbeitung von Teig; Fig. 2 einen schematischen Teilschnitt eines elektrischen Antriebs für die
Vorrichtung gemäss Fig. 1 .
Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Die Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Verarbeitung von Teig 2 gemäss der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Darstellung. Die Vorrichtung 1 umfasst mehrere Elemente zum Schneiden 6, Elemente zum Formen 4.1 , 4.2, 7, Elemente zum Bestreuen 5 und Elemente zum Fördern 3. 1 , 3.2 von Teig 2. Die Elemente zum Formen von Teig 2 sind bei der dargestellten Vorrichtung 1 ein Walzenpaar 4.1 , 4.2, um den Teig 2 auf eine vorbestimmte Dicke zu bringen, eine Guillotine 6 zum Zerteilen des Teigbandes in Stücke, sowie eine Schneidewelle 7, mit welcher sich der Teig 2 in Teigstücke mit definierten Formen schneiden lässt. Als Element zu Bestreuen von Teig 2 ist beispielhaft ein Mehlstreuer 5 dargestellt, mit welchem sich Mehl auf den Teig 2 streuen lässt. Die Elemente zum Fördern von Teig 2 sind als Förderbänder 3.1 , 3.2 dargestellt. Die Vorrichtung 1 könnte auch über weitere Elemente verfügen, mit denen sich Teig verarbeiten lässt. Beispielsweise könnte die Vorrichtung 1 auch über eine Anordnung zum Auftragen einer Füllung auf den Teig 2 aufweisen. Die Elemente 3.1 , 3.2, 4.1 , 4.2, 5, 6, 7 der Vorrichtung 1 verfügen über mindestens einen elektrischen Antrieb mit einem Schrittmotor gemäss der Fig. 2. Die Elemente 3.1 , 3.2, 4.1 , 4.2, 5, 6, 7 werden durch eine Steuerung 8 der Vorrichtung 1 gesteuert, wobei diese über entsprechende Datenkabel, insbesondere über einen Feldbus mit den Elementen 3.1 , 3.2, 4.1 , 4.2, 5, 6, 7 verbunden ist. Die Fig. 2 zeigt einen elektrischen Antrieb 10 für eine erfindungsgemässe Vorrichtung 1 in einem schematischen Teilschnitt. Der elektrische Antrieb 10 verfügt über einen Schrittmotor 1 1 , welcher innerhalb eines Gehäuses 12 angeordnet ist. Der Schrittmotor 1 1 verfügt über eine otorwelle 13, welche auf einer ersten Seite 14 des Gehäuses 12 herausragt und mit einem Getriebe (nicht gezeigt) verbindbar ist. Auf einer zweiten Seite 1 5, welche der ersten Seite 14 gegenüberliegt, ragt die Motorwelle 13 ebenfalls aus dem Gehäuse 1 2 des Schrittmotors 1 1 heraus. Auf dieser zweiten Seite 15 ist eine Encoderscheibe 16 auf der Motorwelle 13 verbunden. Mittels der Encoderscheibe lässt sich die Winkelposition der Motorwelle 13 bestimmen. Hierzu verfügt der elektrische Antrieb 10 über ein Steuerungsmodul 17, welches in einem Steuerungsgehäuse 18 angeordnet ist, welches am zweiten Ende 1 5 mit dem Gehäuse 12 des Schrittmotors 1 1 verbunden ist. Das Steuerungsmodul 1 7 verfügt über eine Leiterplatte 20, insbesondere über eine mehrlagige Leiterplatte, auf welche sich elektronische Komponenten, insbesondere Transistoren zur Steuerung des elektrischen Antriebs 10 befinden. An der Leiterplatte 20 ist ferner ein Sensor 19, insbesondere ein optischer oder magnetischer Sensor befestigt, mit welchem sich die Encoderscheibe 16 auslesen lässt, um die Winkelposition der Motorwelle 13 zu bestimmen. Das Steuerungsmodul 17 verfügt ferner über einen Anschluss 2 1 für einen Feldbus. Vorzugsweise wird der elektrische Antrieb 10 über den Feldbus mit Strom versorgt.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Verarbeitung von Teig, umfassend mindestens ein Element zum Schneiden (6), Formen (4.1, 4.2, 7), Fördern (3.1, 3.2) und/oder Bestreuen (5) von Teig (2), wobei das Element (3.1, 3.2, 4.1, 4.2, 5, 6, 7} über wenigstens einen elektrischen Antrieb (10) verfügt, wobei der wenigstens eine elektrische Antrieb (10) über einen Schrittmotor (11) mit einem Gehäuse (12) und einer Motorwelle (13) verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Encoderscheibe (16) direkt auf der Motorwelle (13) befestigt ist, mit welcher eine Winkelposition der Motorwelle (13) bestimmbar ist. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwelle (13) auf zwei sich gegenüberliegenden Seiten (14, 15) aus dem Gehäuse (12) austritt, wobei die Motorwelle (13) auf einer ersten Seite (14) mit einem Getriebe des mindestens einen Elements (3.1, 3.2, 4.1, 4.
2, 5, 6, 7) verbunden ist und auf einer der ersten Seite (14) gegenüberliegenden zweiten Seite (15) die Encoderscheibe (16) auf der Motorwelle (13) befestigt ist.
3. Vorrichtung eine der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine zum Schneiden (6), Formen (4.1, 4.2, 7), Fördern (3.1, 3.2) und/oder Bestreuen (5) von Teig (2) über zwei oder mehr elektrische Antriebe (10) verfügt und/oder zwei oder mehr Elemente zum Schneiden (6), Formen (4.1, 4.2, 7), Fördern (3.1, 3.2) und/oder Bestreuen (5) von Teig (2) über je wenigstens einen elektrischen
Antrieb (10) verfügen, wobei die Drehgeschwindigkeiten der Schrittmotoren (11) der zwei oder mehr elektrischen Antriebe (10) durch eine Steuerung der Vorrichtung (1) anhand der gemessenen Winkellagen der Motorwellen (13) auf ein vorbestimmtes Verhältnis eingestellt oder gehalten werden.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwelle (13) auf der zweiten Seite (15) einen polygonalen Querschnitt aufweist und die Encoderscheibe (16) in ihrem Zentrum über eine Öffnung verfügt, welche dieselbe Dimension und Form wie der polygonale Querschnitt der Motorwelle (13) aufweist, so dass die Encoderscheibe ( 16) formschlüssig mit der Motorwelle ( 1 3) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine elektrische Antrieb ( 10) über ein Steuerungsmodul ( 1 7) verfügt, welches über einen Feldbus mit einer Steuerung der Vorrichtung verbindbar ist, insbesondere mittels einer Steckverbindung.
6. Vorrichtung gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmodul ( 1 7) am Gehäuse ( 12) des Schrittmotors ( 1 1 ) befestigt ist, insbesondere auf der zweiten Seite ( 15).
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine elektrische Antrieb ( 10) über den Feldbus mit Strom versorgt werden kann.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Element (3. 1 , 3.2, 4.1 , 4.2, 5, 6, 7) wenigstens eine Streuvorrichtung (5) ist, insbesondere für Mehl.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Element (3.1 , 3.2, 4. 1 , 4.2, 5, 6, 7) wenigstens eine Fördervorrichtung ist, insbesondere ein Förderband (3.1 , 3.2).
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Element (3.1 , 3.2, 4.1 , 4.2, 5, 6, 7) wenigstens eine Walze ist, insbesondere ein Walzenpaar (4.1 , 4.2), wobei ein Walzenspalt durch den mindestens einen elektrischen Antrieb ( 10) verstellbar ist.
1 1. Verwendung eines Schrittmotors ( 1 1 ) mit einer Motorwelle (13), welche eine Encoderscheibe (16) zur Bestimmung einer Winkellage der Motorwelle ( 13) aufweist, welche direkt auf der Motorwelle ( 1 3) befestigt ist, zum Antrieb eines Elements zum
Schneiden (6), Formen (4.1 , 4.2, 7), Fördern (3.1 , 3.2) und/oder Bestreuen (5) von Teig (2) in einer Vorrichtung ( 1 ) zur Verarbeitung von Teig (2).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6170540B1 (en) 1998-04-14 2001-01-09 Stephen Gilbert Romero High speed depositor with positive displacement pump and stepping motor
US20030230830A1 (en) * 2002-06-12 2003-12-18 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Cooling mechanism for cooling electric driving part of injection molding machine and cooling method for the same

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