DE69112589T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Sortieren von Kartoffeln. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sortieren von Kartoffeln basierend auf der Größe der Kartoffeln, bei dem die Kartoffeln durch einen V-förmigen Kanal geleitet werden und für jede Kartoffel der Abstand zwischen einem Punkt des V- förmigen Kanals und einem Punkt der in dem Kanal befindlichen Kartoffel gemessen wird.
• Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Sortieren von Kartoffeln basierend auf der Quadratgröße, wobei die Vorrichtung aufweist: wenigstens einen V-förmigen Kanal; Zuführeinrichtungen zum Zuführen von Kartoffeln zum V-förmigen Kanal; wenigstens einen Sensor zum Erkennen eines Abstandes zwischen einem Punkt einer in dem Kanal befindlichen Kartoffel und einem Punkt des V-förmigen Kanals.
• bin solches Verfahren ist aus der französischen Patentanmeldung 2 528 972 bekannt. Nach diesem Verfahren wird der geringste Abstand zwischen einem Punkt der Kartoffel und einem Punkt des V-förmigen Kanals gemessen, wobei dieser Abstand der gesuchte gewünschte Abstand ist.
• Im Kartoffelhandel und in der Kartoffeln verarbeitenden Industrie werden Kartoffeln unter Verwendung des sogenannten Quadratgrößenprinzips alternativ in verschiedene Größenklassen sortiert. Die Kartoffeln werden sodann mittels hin und her bewegter Gitter mit quadratischen Öffnungen sortiert. Ein Nachteil dieses bekannten Sortierverfahrens ist, daß ein relativ großes Risiko besteht, daß die Kartoffeln durch die Rüttelgitter beschädigt werden Die Quadratgröße einer Kartoffel kann durch die Seitenlänge der kleinsten quadratischen Öffnung definiert werden, welche die Kartoffel passieren kann. Im internationalen Kartoffelhandel wird die Quadratgröße im allgemeinen als Norm verwendet. Die Kartoffeln werden meistens in eine Anzahl von Klassen eingeteilt, zum Beispiel eine erste Klasse von Kartoffeln mit einer Quadratgröße unter 35 mm, eine nächste Klasse von Kartoffeln mit einer Quadratgröße zwischen 35 und 45 mm, die nachfolgenden Klassen 45/55 mm, 55/65 mm und, beispielsweise, eine Klasse von Kartoffeln mit einer Quadratgröße über 65 mm.
• Beim Sortieren einer großen Menge von Kartoffeln in eine derart große Zahl von Klassen müssen diejenigen Kartoffeln, die am längsten in dem Sortiervorgang verbleiben, eine relativ große Zahl von Rüttelgittern passieren, wodurch das Risiko einer Beschädigung proportional zunimmt. Dies ist beispielsweise bei Speise- oder Saatkartoffeln sehr nachteilig.
• Es besteht daher ein Bedürfnis nach einem Verfahren zum Sortieren von Kartoffeln oder ähnlichen zwiebel- oder knollenartigen Früchten mit geringem Beschädigungsrisiko, bei gleichzeitiger Beibehaltung des Quadratgrößenprinzips.
• Es ist die Aufgabe der Erfindung, das genannte Bedürfnis zu befriedigen. Zu diesem Zweck ist ein Verfahren des zuvor genannten Typs erfindungsgemäß gekennzeichnet durch das Bestimmen des Abstandes zwischen dem Scheitelpunkt der V- Form und dem höchsten Punkt der in einem Kanal befindlichen Kartoffel, und durch das Bestimmen der Quadratgröße der Kartoffel aus dem gemessenen Abstand.
• Das US-Patent 4 462 496 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung bei der Partikel in die Rillen einer Schrägfläche plaziert werden, um auf dieser abwärts zu rollen. Unterdruck-Aufnahmeeinrichtungen dienen zum Entfernen derjenigen Partikel, die aufgrund ihrer Unrundheit nicht abwärts rollen. Die Vorrichtung dient zum Trennen der Kugeln von nicht kugelförmigen Partikeln in einer großen Zahl von Lampenfüllmaterialpartikeln.
• Das US-Patent 3 744 628 beschreibt ein Verfahren zum Klassifizieren von Geflugel, bei dem die Höhe des Brustknochenbereichs durch das Auslenken eines auslenkbaren Elements gemessen wird. Ferner wird eine Klassifizierungsrutsche zum Aufnehmen des Geflügels entsprechend der ermittelten Auslenkung angeordnet.
• Eine Vorrichtung zum Sortieren von Kartoffeln basierend auf der Quadratgröße ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor den Abstand zwischen dem Scheitelpunkt der V- Form und dem höchsten Punkt der in dem Kanal befindlichen Kartoffel erkennt und der Sensor ein dem erkannten Abstand entsprechendes Signal an eine Steuervorrichtung ausgibt, die in der Lage ist, eine Führungseinrichtung derart zu steuern, daß diese die jeweilige Kartoffel zu einer Sammelstelle von Kartoffeln führt, deren Quadratgröße dem erkannten Abstand entspricht.
• Im folgenden wird die Erfindung in Zusammenhang mit den zugehörigen Zeichnungen beschrieben, welche zeigen:
• Fig. 1 - eine schematische Darstellung eines Beispiels einer vertikal angeordneten herkömmlichen Kartoffelsortiervorrichtung;
• Fig. 2 - eine schematische Darstellung eines Beispiels einer horizontal angeordneten herkömmlichen Kartoffelsortiervorrichtung;
• Fig. 3 - eine schematische Darstellung des Quadratgrößen- Prinzips;
• Fign. 4 bis 6 - schematische Darstellungen des Prinzips der Erfindung; und
• Fig. 7 - eine schematische Darstellung eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
• Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Kartoffelsortiervorrichtung 1 mit drei übereinander angeordneten Gittern 2, 3, 4 mit quadratischen Durchlässen. Das obere Gitter 2 weist die größten Durchlässe und das untere Gitter 4 die kleinsten Durchlässe auf. Während des Betriebs werden die Gitter hin und her bewegt, so daß die Kartoffeln nacheinander in verschiedenen Positionen auf dem Gitter zu liegen kommen, und eine Kartoffel, die nicht durch die Gitteröffnungen fällt, wird zu einem Ausgabeende des Gitters transportiert. Die Kartoffeln werden aus einer Rutsche 5 auf das erste Gitter gegeben. Die schematisch bei 6 dargestellte Kartoffel ist so groß, daß sie selbst nicht durch die Öffnungen des oberen Gitters 2 paßt, und diese Kartoffel fällt, wie bei 7 angedeutet, schließlich vom Gitter.
• Die bei 8 dargestellte Kartoffel passiert die Öffnungen des oberen Gitters, jedoch nicht die Öffnungen des zweiten Gitters 3 und fällt bei 9 von dem zweiten Gitter.
• In ähnlicher Weise fällt die bei 10 dargestellte Kartoffel durch das obere Gitter 2 und das zweite Gitter 3 und verläßt das dritte Gitter bei 11. Die bei 12 dargestellte kleinste Kartoffel fällt durch die Öffnungen aller Gitter, wie bei 13 dargestellt.
• Bei einer solchen Vorrichtung müssen daher die kleinsten Kartoffeln sämtliche Rüttelgitter passieren, so daß sie einem erheblichen Beschädigungsrisiko, z. B. dem Blauanlaufen, ausgesetzt sind.
• Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung 15 weist horizontal angeordnete aufeinanderfolgende Gitter 16 bis 18 auf, deren Gitteröffnungen sich von der Rutsche 19 aus zunehmend vergrößern. Bei einer solchen Vorrichtung müssen die größten Kartoffeln 20 sämtliche Gitter durchlaufen, bevor sie die Vorrichtung verlassen. Auch in diesem Fall besteht ein erhebliches Beschädigungsrisiko.
• Ferner trifft bei beiden Vorrichtungen zu, daß bei einer genaueren Sortierung mehr Gitter erforderlich sind. Dies erhöht jedoch ebenfalls das Beschädigungsrisiko.
• Fig. 3 zeigt das Quadratgrößenprinzip. Die Quadratgröße M ist durch die Seitenlänge einer quadratischen Öffnung 12 angegeben, durch die eine Kartoffel 23 gerade hindurch paßt.
• Fig. 4 ist eine schematische Darstellung der grundlegenden Idee der Erfindung. Fig. 4 zeigt im Querschnitt einen V- förmigen Kanal 30, der eine vollkommen kugelige Kartoffel 31 enthält. In Fig. 4 ist die Quadratgröße mit v angegeben. Die Höhe h des höchsten Punkts der in dem Kanal befindlichen vollkommen kugeligen Kartoffel ist ebenfalls angegeben. Für diese Kanalhöhe gilt bei einem Kanal mit einem Öffnungswinkel, d. h. dem Winkel zwischen den beiden Kanalwänden, daß α = 45º : h = r 2. s gilt ferner, daß v = 2r ist, so daß ein feststehendes Verhältnis zwischen der Kanalhöhe h und der Quadratgröße gegeben ist. Demzufolge ist nach dem Messen der Kanalhöhe auch die Quadratgröße bekannt.
• Das Problem ist jedoch, daß Kartoffeln in der Praxis nicht vollkommen kugelig sind, sondern sich eher der Form eines Ellipsoids annähern. Wenn eine Kartoffel nicht vollkommen kugelig ist, hängt die Kanalhöhe in hohem Maße von der Position der Kartoffel im Moment der Messung der Kanalhöhe ab. Dies ist in Fig. 5 dargestellt, in der der Kanal 30 erneut gezeigt ist. Eine Kartoffel 32 mit einer im wesentlichen ellipsoiden Form befindet sich in dem Kanal 30. Die Kanalhöhe der Kartoffel in der horizontalen Position, die in durchgezogenen Linien dargestellt ist, ist mit h1 bezeichnet.
• Dieselbe Kartoffel in der "vertikalen" Position ist durch gestrichelte Linien dargestellt. Die betreffende Kanalhöhe ist hier h2. Die Kanalhöhen h1 und h2 sind unterschiedlich, so daß die Quadratgröße aus der gemessenen Kanalhöhe nur bestimmt werden kann, wenn auch die Position der Kartoffel in Betracht gezogen wird.
• Während weiterer Versuche, die die Agrartechnische und -physikalische Abteilung der Landwirtschaftlichen Universität Wageningen im Auftrag und in Zusammenarbeit mit den Anmeldern durchgeführt hat, wurde jedoch festgestellt, daß die gemessene Kanalhöhe normaler Kartoffeln ein sicheres Maß der Quadratgröße ist, wenn ein Kanal mit einem angepaßten Öffnungswinkel α verwendet wird. Es wurde festgestellt, daß gute Ergebnisse erzielt werden, wenn der Öffnungswinkel des Kanals zwischen ±60º und ±65º liegt. Vorzugsweise beträgt der Öffnungswinkel α = 62,5º. Fig. 6 zeigt schematisch einen Kanal mit einem Öffnungswinkel α = 62,5º, in dem dieselbe im wesentliche ellipsoide Kartoffel in der "vertikalen" und in der "horizontalen" Position dargestellt ist. Es ist ersichtlich, daß in diesen Positionen die Kanalhöhen h1 und h2 gleich sind, so daß nunmehr eine gemessene Kanalhöhe das Maß für die Quadratgröße ist.
• Eine Vorrichtung zum Bestimmen der Kanalhöhe und somit der Quadratgröße kann beispielsweise aus mehreren nebeneinanderliegenden Kanälen mit einem Öffnungswinkel von 62,5º bestehen. Für jeden Kanal muß wenigstens ein Sensor vorgesehen sein, der die Kanalhöhe erkennt und anschließend ein Signal zum Öffnen einer Klappe erzeugt, die in dem Boden oder in einer Seitenwand des Kanals angeordnet ist und die den Durchtritt der gemessenen Kartoffel in einen Behälter ermöglicht, in dem Kartoffeln mit einer Quadratgröße, die innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt und der gemessenen Kanalhöhe entspricht, gesammelt werden. Wenn eine Kartoffel eine Kanalhöhe hat, die in einen anderen Quadratgrößenbereich fällt, wird eine entsprechende andere Klappe geöffnet.
• Es ist ebenfalls möglich am Ende jedes Kanals einen drehbaren Ausgabekanal oder ein Ausgaberohr anzuordnen, das in Reaktion auf das von dem Sensor oder den Sensoren erzeugte Signal die Kartoffeln entweder über weitere Kanäle oder andere Transporteinrichtungen in einen der gemessenen Größe entsprechenden Behälter leitet.
• Fig. 7 ist eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Sortieren von Kartoffeln, basierend auf der Quadratgröße, durch Messen der Kanalhöhe. Die Vorrichtung weist mehrere geringfügig abwärts geneigte Kanäle auf, von denen einer, bei 40 dargestellt, sichtbar ist. Der Kanal 40 ist von einem Gestell 41 gestützt und mit einer Rutsche 42 zum Zuführen von zu sortierenden Kartoffeln versehen. Über dem Kanal ist ein schematisch dargestellter Sensor 43 angeordnet, der in der Lage ist, die Kanalhöhe einer passierenden Kartoffel 44 zu erkennen. Der Sensor kann beispielsweise, wie dargestellt, ein an einer Feder aufgehängter Sensor 45 sein jedoch kann der Sensor auch aus mehreren in unterschiedlichen Höhen in dem Kanal angeordneten Lichtschranken bestehen, von denen jede eine Lichtquelle und eine der Lichtquelle gegenüber angeordnete photosensitive Zelle aufweist. Der Sensor 43 erzeugt ein, vorzugsweise elektrisches, Signal, das der gemessenen Kanalhöhe entspricht und an eine Steuervorrichtung 46 angelegt wird, die in der Lage ist, mehrere Klappen 47, 48, 49 zu steuern, die im weiteren Verlauf des Kanals angeordnet sind, wie durch die gestrichelte Linie 59 dargestellt. Die Steuervorrichtung 46 öffnet wahlweise eine der Klappen oder keine Klappe, so daß die gerade gemessene Kartoffel in einen der Behälter oder Räume 51 bis 54 fällt.
• Es sei darauf hingewiesen, daß sich aus dem Vorhergehenden verschiedene Varianten für den Fachmann ergeben. So kann beispielsweise der Kanal mit einer Transporteinrichtung versehen sein, um die Bewegung der Kartoffeln durch den Kanal zu fördern. Wie in Fig. 7 dargestellt, wird dies durch ein Endlosseil, -gurt oder -band 55 erreicht, das sich in Längsrichtung der Kanalwand erstreckt. Es ist ferner möglich, beide Kanalwände im wesentlichen aus geeigneten Förderbändern zu bilden oder einen vibrierenden Kanal zu verwenden. Ferner kann eine Vielzahl von Sensoren verwendet werden. Ein Sensor kann darüber hinaus eine Rolle oder ein Endlosband als Sensorelement aufweisen, um das Risiko von Beschädigungen der Kartoffeln zu minimieren. Ferner kann der Kanal quer zur Längsrichtung unter einem Sensor hin und her bewegt werden.
• Diese und ähnliche Modifizierungen fallen in den Rahmen der Erfindung.

Claims (9)

1. Verfahren zum Sortieren von Kartoffeln (31, 32, 44) basierend auf der Größe der Kartoffeln, bei dem die Kartoffeln (31, 32, 44) durch einen V-förmigen Kanal (30, 40) geleitet werden und für jede Kartoffel der Abstand zwischen einem Punkt des V-förmigen Kanals (30, 40) und einem Punkt der in dem Kanal befindlichen Kartoffel gemessen wird, gekennzeichnet durch das Bestimmen des Abstandes zwischen dem Scheitelpunkt der V-Form und dem höchsten Punkt der in dem Kanal (30, 40) befindlichen Kartoffel (31, 32, 44), und durch das Bestimmen der Quadratgröße der Kartoffel aus dem gemessenen Abstand.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel (α) des V-förmigen Kanals (30, 40) zwischen ±60º und ±65º liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel (α) des V-förmigen Kanals (30, 40) im wesentlichen 62,5º beträgt.

4. Vorrichtung (1) zum Sortieren von Kartoffeln (31, 32, 44) basierend auf der Quadratgröße, mit wenigstens einem V-förmigen Kanal (30, 40); Zuführeinrichtungen (42) zum Zuführen von Kartoffeln zum V-förmigen Kanal (30, 40); wenigstens einem Sensor (43, 45) zum Erkennen eines Abstandes zwischen einem Punkt einer in dem Kanal befindlichen Kartoffel (31, 32, 44) und einem Punkt des V-förmigen Kanals, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor den Abstand zwischen dem Scheitelpunkt der V-Form und dem höchsten Punkt der in dem Kanal (30, 40) befindlichen Kartoffel (31, 32, 44) erkennt und der Sensor ein dem erkannten Abstand entsprechendes Signal an eine Steuervorrichtung (46) ausgibt, die in der Lage ist, eine Führungseinrichtung (47, 48, 49) derart zu steuern, daß diese die jeweilige Kartoffel (31, 32) zu einer Sammelstelle (51-54) von Kartoffeln führt, deren Quadratgröße dem erkannten Abstand entspricht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel (α) des V-förmigen Kanals (30, 40) zwischen ±60º und ±65º liegt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel (α) des V-förmigen Kanals (30, 40) im wesentlichen 62,5º beträgt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Kanalwand mit einer umlaufenden Transporteinrichtung (55) versehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein V-förmiger Kanal stromabwärts des wenigstens einen Sensors mit mehreren steuerbaren Klappen (47, 48, 49) versehen ist, durch welche eine Kartoffel (44) in einen gewünschten Sammelbehälter (51-54) mit bereits sortierten Kartoffeln ausgegeben werden kann.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, um den wenigstens einen Kanal in Schwingungen zu versetzen.