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专利名称:用于生面片折叠机的控制器的制作方法
技术领域:
本发明总体涉及通过叠层和折叠方法制备生面片产品所使用的生面片供入系统。更具体地说,本发明涉及用于灵活和精确控制包括例如特别薄的和精细的预成型薄生面片等各种叠层薄生面片的折叠设备和方法,以避免不希望的隆起、拉伸、撕裂或其它问题。通过对生面片折叠机往复运动的输送机部分使用一个独立的控制器,生面片折叠系统具有显著的灵活性和精确性。
在生产众多不同类型的生面片产品、例如丹麦点心、新月形面包卷、饼干等时,需要提供包含多层交替油脂(例如植物油或起酥油)和生面片的叠层生面片。在给出的例子中,所期望的叠层生面片的精确层数、厚度以及生面片的其他特征都依赖于所要生产的具体产品而变化。对于一个给定的生面片产品,理想的折叠生面片的特征也依照已成层生面片在制做方法的连续步骤中被如何处理而变化。由于所期望折叠参数的多变性以及当这些参数变化时对任一产品具体生面片和折叠的要求必须汇集在整个生面片供入系统的(即“生面片供入线”)操作中。提供这样的生面片折叠设备十分有利,即它既是可精确控制的设备,又是可调节的以便在生面片折叠过程中相对易于调整改变。
常规的生面片折叠或叠层机利用各种机电装置实现生面片的折叠。然而,一般先有技术的生面片折叠机包括两个基本的、大体由电机驱动的彼此相对以90度放置的输送机。一般被称作“进料输送机”的顶部输送机具有前后往复运动部分,以便在一般被称作“出料”或“接取输送机”的第二个较低位置的输送机上存放成层的生面片。
常规的进料输送机一般包括几个部分,主要包括一个进料皮带,它由下面的支承装置支承,用于向前移动生面片;一个往复梭动器,它相对于进料皮带往复运动,使生面片被折叠在接取输送机上。在常规系统中,一个单进料输送机驱动装置(即,电机和齿轮设备)使得进料输送机的进料皮带和往复梭动器两者产生运动。往复梭动器可包括一个或多个分开的梭动皮带,它们也是由同一个单驱动装置驱动。另一种方法是往复梭动器本身与进料皮带简单地相互作用以便实现推进和往复运动。由于进料输送带和往复梭动机构(带或不带有附加的皮带)两者被同一个单驱动装置控制,所以在常规的生面片折叠机中对进料输送机或对梭动机构实施任何所需的调节均会影响进料输送机和梭动机构两者的运行。(与此相对照,对接取输送机而言,它一般具有与驱动进料输送机和其各子元件所用的驱动装置不同的且独立控制的驱动装置)。
一般而言,包括电机、齿轮、链轮、轴和皮带的驱动装置、常规进料输送机的进料皮带及往复梭动器的其它机电部件的结构、速度和布局主要决定了进料输送机传送的速度、方向和行程。另外,进料输送机的结构和布局决定了进料输送机的传送平稳性和在生面片折叠过程中在所有各点上进料输送机相对于接取输送机的位置。因此,对于常规的进料输送机,进料输送机的单驱动装置的结构对于确定进料输送机以何种方式运行来折叠油脂处理过的生面片是重要的。
由于常规折叠机的输送机的机电部件基本上确定或固定了折叠机的折叠特性,所以在常规折叠设备中如果不改变基本结构或机电部件而要改进折叠特性常常是困难或不可能的。即使对于使用可变传送系统的生面片折叠机而言,这也是真实的,此传送系统可操作地插装在进料输送机驱动装置和往复梭动器之间用以增加控制往复梭动器的可变性。尤其是,这样的装置使得梭动器的线速度可相对于皮带速度变化,但精确度受到一定限制。还有,这样的设备仍不能使梭动器的行程长度、即“冲程长度”得以调节,冲程长度由线性齿轮固定。为了实现这样的改变必须改变结构部件。
采用单一输送机驱动装置,某些操作特性不能很好地协调,这样在常规的生面片折叠机中,皮带和梭动器两者操作的更优选的独立最优化是完全不可能实现的;即进料输送机的某些操作性能仅仅受到或多或少粗略的控制。例如,当往复梭动器沿给定方向接近行程的终点时它变慢而当它沿给定方向行程开始时加速
(即“加速/减速分布”),这种方式在使用单驱动装置的常规生面片折叠机的情况下不能得到精确的控制。虽然可以增加补偿装置和间接控制装置以抵消使用单驱动装置的局限性,但归根到底单驱动装置仍然限制了灵活性。最初转让给本发明的受让人(现在转让给明尼苏达州,杜卢思市的毛来思公司(,MN))和名为彼得·斯旺森(PeterSwanson),622,890和4,821,634中叙述了被本发明寻求改进的那种普通的生面片折叠机。′890专利叙述了一种具有进料输送机和接取输送机的生面片折叠机,它们的皮带彼此垂直地传送。′634专利叙述了一种生面片叠层机,其中进料输送机和接取输送机的皮带平行地、即“成一直线”运行。两个专利描述或讨论了用于往复输送机和接取输送机的不同驱动装置,但描述和讨论了控制往复输送机的皮带和梭动系统运行的单驱动装置,因为此驱动装置在常规生面片折叠系统中是典型的。
斯旺森(Swanson)专利中的设备对往复运动输送机的梭动器实现了有限的控制,这是因为使用了气缸实现了两个附加梭动系统皮带的往复运动。然而,尽管气缸实现了某些附加的控制,但气缸(和在使用一个插入的可变传送系统的系统中一样)也是与进料输送机的同一个单驱动装置成驱动关系连接。
因此,本发明旨在通过独立地控制进料输送机皮带和往复梭动器而对生面片折叠提供更多的控制和灵活性。本发明使得输送机皮带和梭动机构作为独立的元件或者以联合操作方式相对于彼此或相对于接取输送机被调节。
本发明还对驱动装置提供电子控制以便控制往复梭动机构的运动而实现生面片折叠特性的精确控制和灵活性。控制器应能精确地控制梭动器相对于进料皮带速度的往复运动速度、生面片开始存放在接取输送机上的位置和当生面片在接取输送机上折叠时的宽度。
梭动控制器应能确定输送机的梭动器的精确相对位置、并能控制包括当反向行程时的梭动器的速度和加速度。梭动控制器还应能提供超程保护从而克服例如由操作员输入不适当数据而引起的任何不适当宽度的梭动。
因此,本发明提供一种薄生面片供入装置,以用于通过薄生面片自身折叠使其形成层叠的薄生面片。具体而言,薄生面片供入装置包括一个具有第一传送装置的进料输送机,此第一传送装置具有包括第一卸料端的顶表面以及一个可运动地安装在第一传送装置上的皮带。在生面薄片供入装置运行期间,第一传送装置的第一卸料端相对于场地是非往复运动的。
生面片供入装置的进料输送机还包括第一驱动装置(即,电动机和带辊子的齿轮设备),它与第一传送装置配合运行从而沿第一方向以第一传送速度实现第一传送装置的皮带的运动。
此外,进料输送机包括一个位于传送装置顶表面下方的往复运动装置或梭动机构。往复运动装置包括一个第二卸料端。往复运动装置的第二卸料端相对于所述第一卸料端是可移动的,以便于以相对于第一卸料端以往复运动的方式移动传送装置的皮带。进料输送机还包括一个第二驱动装置,它与往复运动装置配合运行,从而沿第一方向以第二往复运动速度且沿与第一方向相反的第二方向以第三往复运动速度实现往复运动装置的运动。
图1A和1B是生面片折叠机的俯视图和侧视图,示出了输送带、往复梭动器、输送带驱动装置和往复梭动器的驱动装置。
图2是一个***图,示出包括进料输送机、生面片路径和进料输送机的往复梭动器的生面片折叠机。
图3是一个***图,示出输送机驱动装置和包括往复梭动器驱动装置的伺服冲程装置。
图4是伺服冲程装置及辅助机构的第一侧视图。
图5是伺服冲程装置及辅助机构的第二侧视图。
图6A和6B是生面片折叠机在往复梭动器分别处于一个延伸位置和一个行程中间位置时的侧视图。
参照图1A、1B和2,标号10总体表示一个生面片折叠设备,它可操作地用以取得预成型的薄生面片12并将薄生面片12
铺设成多层,一层位于另一层顶上,形成一个层叠的或折叠的生面片14。生面片折叠机10一般包括一个进料输送机16和一个接取输送机18。折叠的生面片14表示为以折叠状态存放在接取输送机18上以用于移向随后的处理步骤/设备(未示出)。在本实施例中,所示进料和接取输送机16、18彼此垂直地定位。然而,这种定位仅是示例性的并且输送机可以采用不同的定位、包括例如平行定位。
将与生面片折叠机10一起使用三个驱动装置。接取输送机18被它自己的驱动装置(未示出)驱动。另外,进料输送机16被两个独立的驱动装置驱动,第一驱动装置20用于实现进料输送带22的运行,而第二驱动装置24用于实现进料输送机16的往复梭动器26的运行。
驱动装置20包括本领域一般已知种类的机电设备,以用于旋转进料输送带22完全通过循环路径28。循环路径28由多个辊子30形成并在适当地方被其支承。形成的循环路径28为进料输送带22提供了顶表面32,在该顶表面上薄生面片12被载带向往复梭动器26前进。此外,如在下面更详述的那样,循环路径28有效地随着往复梭动器26的运动而作相应的调节和变化。往复梭动器26位于进料输送带22的顶表面32的下面,这样在顶表面32的第一卸料端、即在薄生面片12从顶表面上落下的位置薄生面片12存放在进料输送带22的一部分上,通常此部分由往复梭动器26相对于顶表面32的第一卸料端保持往复运动。在优选的实施例中,往复梭动器
26与进料输送带22沿纵向对齐。
具体而言,驱动装置20包括一个主驱动电机34(也见图3),此电机与驱动皮带36、惰轮系统38和驱动皮带40驱动配合以便以熟知的方式实现进料输送带22沿循环路径28的运动。应该观察到,虽然驱动装置20使得输送带22与往复梭动器26以协同方式运行并且使得梭动器26实际接触并移动进料输送带22,但驱动装置20本身不能实现往复梭动器26的运动。
驱动装置24(包括微处理器)独立于驱动装置20实现往复梭动器26的运动。即,在独立的驱动装置20和24之间不存在机械联动装置。驱动装置24包括一个伺服冲程装置44,此伺服冲程装置44的运行由一个微处理器直接控制,该微处理器是驱动装置24的一部分。在一个优选的实施例中,伺服冲程装置44间接地被一个中央处理单元(CPU)46控制,此CPU能有效控制包括驱动装置20的生面片折叠机10的所有各个部分和功能。另一种方式,驱动装置20可有一个独立的控制器,在此情况下,CPU46将跟踪、但不控制驱动装置20的运行。CPU46采用(下面讨论的)各种参数编制程序以通过其微处理器实现驱动装置24的精确运行。在优选的实施例中,CPU46包括一个键盘形式的输入装置(未示出),操作员用它控制往复梭动器26的运行参数。
伺服冲程装置44与伺服联动装置48成驱动关系连接。联动装置48精确响应于伺服冲程装置44的运动而往复运动。依次,伺服联动装置48与辊子支承装置50、52成驱动关系连接,每个辊子支承装置包括一个或多个接触并推进输送带22的辊子以适应往复梭动器26的往复运动,此往复运动是由伺服冲程装置44沿两个相反方向精确的循环运动引起的。(见图3、6A和6B)辊子支承装置52位于输送带22末尾的第二卸料端,在此端薄生面片12从进料输送带22落在接取输送机18上。由于辊子支承装置52由伺服冲程装置44和伺服联动装置48保持往复运动,所以薄生面片12以折叠方式存放在接取输送机18上。显而易见,精确的折叠样式取决于两个输送机彼此的相对速度以及第二卸料端和接取输送机的相对位置。因此,显而易见,本发明使得折叠式样可精确地由伺服冲程装置44控制,利用微处理器(未示出)编制程序以便控制伺服联动装置48和辊子支承装置52的运动速度和行程长度。尽管在本实施例中描述的是伺服电机驱动的冲程装置,可以理解,任何适宜的驱动装置都能用于控制梭动机构26。
更具体而言,将会观察到辊子支承装置52具有一个第二卸料端行进通过的运动范围54。由辊子支承装置52的运动范围54引起的循环路径28长度的位差变化必须得以补偿以便保持输送带22处于拉紧状态并以适宜的速度传送。为了达到这一点,本发明也利用伺服联动装置
48以实现辊子支承装置50的运动。辊子支承装置50也具有一个与它有关的运动范围56。运动范围54和56彼此互补,以便当辊子支承装置52向外移动时,辊子支承装置50以充分放慢的速度向外移动,从而在输送带22上保持拉紧。当辊子支承装置52向内移动时,辊子支承装置50以充分加快的速度向内移动,从而防止在输送机皮带22上出现松弛现象。(见图6A和6B)为提供某些进一步的细节,可以看到伺服联动装置48前进和退回而改变了第二卸料端在辊子支承装置52端部的位置,从而便于折叠,伺服联动装置48以机械方式连接到辊子支承装置52和50上。当辊子支承装置52向外移动时,输送带22的传送总距离保持不变,因为在同一时刻辊子支承装置50也向外移动。这样导致在运动范围54和56内互补变化,分别改变输送带22朝向和围绕辊子支承装置50、52的辊子55A和55B的传送长度。
即,当往复梭动器26前进时,输送带22朝向和绕过辊子55A的传送长度减少,这是因为辊子支承装置50的前进移动辊子55A靠近输送带22的第一卸料端。与此同时以相应的总量使皮带22保持拉紧,输送机皮带22朝向和绕过辊子55B的传送长度增加了,这是因为辊子支承装置52的前进移动辊子55B远离输送带22的第一卸料端。当往复梭动器26退回时,此过程反之亦然。在退回过程中,输送机皮带22朝向和绕过辊子