WO2014147156A1 - Device for cutting an item for processing - Google Patents

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WO2014147156A1
WO2014147156A1 PCT/EP2014/055557 EP2014055557W WO2014147156A1 WO 2014147156 A1 WO2014147156 A1 WO 2014147156A1 EP 2014055557 W EP2014055557 W EP 2014055557W WO 2014147156 A1 WO2014147156 A1 WO 2014147156A1
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blade
cutting
coupling element
drive shaft
energy converter
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PCT/EP2014/055557
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Inventor
César Carrasco
Original Assignee
A O Schallinox Gmbh
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Publication date
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    • B26D7/26Means for mounting or adjusting the cutting member; Means for adjusting the stroke of the cutting member
    • B26D7/2614Means for mounting the cutting member

Definitions

  • the invention relates to a device for cutting a process material, in particular of foods such as meat, cheese, vegetables, bread or pasta.
  • a device for cutting a process material in particular of foods such as meat, cheese, vegetables, bread or pasta.
  • products of the intended dimensions must be provided.
  • bread, meat products, in particular sausages, or cheese are divided into pieces and packed.
  • For this cutting devices eg devices are provided with rotating round cutting discs, which are performed with high clock frequencies against the products to perform the necessary cuts.
  • Such devices are expensive to manufacture, in operation and in maintenance. Due to the rotation of the cutting discs, which have to be reground on a regular basis, a massive effect on the process material takes place, so that particles are released and thrown away, resulting in contamination of the device.
  • the cutting discs and the parameters for their operation are each adapted to the product to be processed, whereby the application is limited or an individual control is provided. If, for example, soft bread is to be cut, then high speeds are required so that it is not compressed when applying a cut. However, if products with different properties are to be processed at the same time, an individual adaptation is hardly possible. Often process material is also passed through an extruder and periodically cut at its output by means of a cutting device to obtain a long goods, such as spaghetti rods. The blades of these cutting devices must normally be replaced within short intervals and re-ground, which results in a considerable effort.
  • cutting devices with rotating cutting disks together with the drive devices take up a great deal of space, so that with regard to the means used, including the required premises, a low efficiency results.
  • special requirements for the cutting unit result in products with large dimensions. If necessary, the cutting disc must be guided along a path to perform the desired cut in the required length.
  • a cutting device in which a knife is connected via a coupling element and an energy converter with an ultrasonic generator. The knife is held on both sides and is moved upwards and downwards perpendicular to its orientation in order to cut a process material.
  • This advantageous cutting device with the associated drive device is designed relatively complex and still takes a relatively large amount of space.
  • the Drive device by means of the knife in two directions, to move up and down, requires a relatively high control effort. If particularly high clock cycles are to be realized, the demands placed on the drive and control device increase disproportionately. Note also the energy requirements of these devices, especially when high clock cycles are realized.
  • the cutting tools can not perform any cutting work during the return movement, which is why only 50% of the cutting cycle can be used.
  • a cake cutting apparatus which holds an ultrasonically excited knife above a conveyor belt.
  • the knife is slidable and rotatable and can be lowered in a selected rotational position on the conveyor to make a cake in Split cake segments.
  • This cutting device is therefore geared to a specific application and requires a correspondingly designed storage and
  • the present invention is therefore based on the object to provide an improved device for cutting process material, in particular food.
  • a cutting device is to be specified, which can be of compact construction and takes up only a small amount of space, so that it can be advantageously integrated into any production processes and production processes.
  • the cutting device should be able to be operated with high efficiency and in particular in the range of high clock cycles with low power consumption.
  • the cutting device should be simple and can be maintained with little effort. On the blade or on the blade of the cutting device no signs of wear should occur even after prolonged use.
  • the process material should be able to be cut with high precision and high clock rates. The cut products, especially food slices, should be even
  • inventive cutting device should also be used advantageously in conjunction with extruders, which deliver a process material, in particular food, which is to be cut into individual parts. This object is achieved with a cutting device having the features specified in claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in further claims.
  • the device which serves to cut a process material or cutting material, in particular a food, comprises at least one cutting tool in the form of a blade which is connected on the one hand to a drive device and on the other hand via a coupling element and an energy converter with an ultrasonic generator.
  • the coupling element and the energy converter if appropriate also the ultrasound generator, are kept rotatable so that the blade which can be acted upon by ultrasound energy is rotatable.
  • the coupling of the ultrasonic energy allows the blade to cut the process material with little energy and virtually no effort.
  • the surface waves occurring on the blade separate the structure of the process material before the blade penetrates deeper into the process material. This allows a rapid penetration of the blade, without deformations occur in the process material.
  • the energy required for the division of the process material is therefore made available exclusively by the cutting device, which is why the process material can be conveyed at high speed.
  • the cut is therefore not made by the movement of the process material relative to a stationary blade, but by the movement of the blade of the inventive cutting device relative to the fully or largely stationary process material.
  • the rotation speed of the blade can be selected in a wide range. In particular, for hard products, a rotational speed can be selected which is lower than the rotational speed of the round cutting discs. For softer products, the rotational speed can be chosen in a much higher range. Deep rotational speeds for hard or viscous products are for example in the range of 1-10 Rotations or 1-10 rotations by 360 ° of the blade per minute. High speeds of rotation for soft or soft liquids are for example in the range of a few hundred or a thousand revolutions per minute.
  • the process material can therefore be processed or cut by the blade according to the properties of the process material.
  • Process material can be passed through the area where the blade is rotated. It is therefore not necessary to guide the blade back and forth.
  • the rotatable blade device is typically stationary and therefore simple in construction and requires less space.
  • the blade instead of moving the blade back and forth to cut the process material, it is rotated in a plane that is perpendicular to the drive axis. Therefore, the blade does not have to be braked and accelerated again, but can be continuously rotated in the same direction without energy losses.
  • the control of the working cycles of the knife can thus be done in a simple manner by controlling a drive motor.
  • the maximum operating frequency is therefore not determined by the drive device, but by the maximum cutting speed with which the blade can be passed through the process material. Since this maximum cutting speed is very high in the inventive application of ultrasonic energy, very high clock cycles can be achieved.
  • the application of ultrasonic energy for example, with an operating frequency of 35 kHz gives the inventively designed knife particularly advantageous properties.
  • the ultrasonic energy is preferably over the large Side surfaces of the blade back transversely to the cutting direction of the knife coupled into the blade.
  • a blade facing the end of the coupling element is preferably perpendicular to the blade.
  • Coupling element which is preferably designed U-shaped.
  • the blade can only be provided with a cutting edge on one side or on opposite sides.
  • the cutting device is designed such that the blade can be rotated in both directions. This doubles the amount of time a blade can be operated before it has to be re-ground. Also possible is the use of two or more blades, which are held by means of separate or interconnected coupling elements.
  • the coupling element is preferably held by a drive shaft or rotor shaft.
  • the drive shaft facing end portion of the coupling element is aligned coaxially with the drive shaft.
  • the coupling element is integrated in the drive shaft.
  • the drive shaft may be formed as a hollow shaft having an opening which is suitable for receiving the coupling element.
  • the coupling element may be fixed within the hollow shaft by sliding blocks, adhesive or the like.
  • the drive shaft is mounted on at least one bearing element and connected directly or indirectly via drive elements, such as gears and timing belt, with a drive unit, such as an electric motor.
  • the drive shaft further carries the energy converter or the energy converter and the ultrasonic generator. In principle, it is only necessary that the energy converter connected to the coupling element, for example a piezoelectric element, is rotated together with the drive shaft. Only in preferred embodiments of the ultrasonic generator is also connected to the drive shaft and kept rotatable.
  • Energy and / or control signals can be fed to the energy converter and / or the ultrasound generator or a control unit connected thereto and likewise rotatably held via an electrical coupling unit.
  • Control signals can also be transmitted via a radio interface, for example according to the Bluetooth method. Also possible is the optical transmission of control signals.
  • electrical energy and / or electrical control signals are transmitted by galvanic coupling or by inductive coupling.
  • the galvanic coupling takes place for example via rotating contact rings, which are connected to the drive shaft, and stationary sliding contacts.
  • the inductive coupling takes place by means of coils, via which alternating voltages are inductively transferable.
  • the cutting device comprises a power generator, by means of whose rotor side a supply voltage is generated.
  • a power generator by means of whose rotor side a supply voltage is generated.
  • stationary arranged permanent magnets are provided whose magnetic fields induce voltages in coils which are rotated with the drive shaft.
  • the supply voltage is permanently available
  • the drive shaft is preferably also coupled to a power storage.
  • at least one power supply unit is preferably provided, by means of which
  • DC voltages in AC voltages or AC voltages in DC voltages can be converted as needed.
  • the drive shaft and optionally the ultrasonic generator are preferably arranged within a housing, which may have two or more housing parts and from which the rotatably held coupling element protrudes.
  • the inventive cutting device can be coupled with any devices to cut a process material.
  • the cutting device is arranged at the end of a conveyor chain, on which a process material is to be cut into individual parts.
  • the inventive cutting device can also be arranged at the outlet of an extruder, so that the extruded material can optionally be divided into shorter or longer elements.
  • a single cutting device can serve several extruders or conveyors.
  • FIG. 1 shows an inventive device for cutting a process material 8, comprising a Cutting device 1 with four cutting tools IIA, HD, by means of which the process material 8, which in the form of rods 8A, 8L on a
  • Conveyor table 93 is fed, is cut into slices 89;
  • Cutting tool in the form of a blade 11, on the one hand with a drive device and on the other hand via a coupling element 15 and a power converter 14 with a
  • Ultrasonic generator 13 is connected; the cutting device 1 of Figure 3a from the front; the cutting device 1 of Figure 3a in a three-dimensional view from the front;
  • FIG. 5 shows the cutting device 1 of Figure 3a in a spatial representation from behind.
  • FIG. 1 shows a device which is suitable for cutting a process material 8, in particular a foodstuff.
  • the device comprises a cutting device 1 with four cutting tools HA, HD, a pushing unit 95 with a pushing tool 94, two driving devices 12A, 12B for driving the cutting tools IIA, HD, and a
  • the cutting device 1 is held by a mounting structure 5.
  • the food 8 is fed in parallel to the four cutting tools HA, HD in twelve cylindrical or rod-shaped units 8A, 8L, so that in each case three of the food units 8A, 8L of one of the
  • Cutting tools HA HD cut at the same time.
  • the parallel-fed food units 8A, 8L are held in a desired position by a hold-down while the cut is being performed.
  • the cutting unit 1 comprises the four cutting tools IIA; ...; HD, which are each connected to an ultrasonic generator 13 and can be vertically lowered by the driving devices 12A, 12B and raised again to cut food slices 89 from the food units 8.
  • the food slices 89 fall on a conveyor belt 92 of a receiving conveyor 9, which has a drive motor 91.
  • a control unit 6 which can control the cutting device 1, the conveying devices and the ultrasound generators 13.
  • the control unit 6 is connected to the cutting device 1 via a first control line 61, a second control line 62 to the conveying devices, a third control line 63 to the ultrasonic generators 13 and a fourth control line 69 to the removal conveyor 9.
  • the control unit 6 are Information can be fed via a keyboard 60 and from measuring devices 68, such as measurement formers and sensors, by means of which the cutting process and the conveying process can be controlled.
  • measuring devices 68 such as measurement formers and sensors
  • information about the positions of the food units 8 is determined by means of first sensors 68.
  • second sensors 67 further process variables can be determined.
  • the temperature and consistency of the foodstuffs are measured and, depending on this, the ultrasonic frequency, the cutting speed and the pushing speed are set.
  • an application program is provided for controlling all processes, in particular the cutting processes and conveying processes.
  • FIG 2 shows the disassembled cutting device 1 of Figure 1 comprising two identically constructed cutting modules held by a mounting plate which is part of the mounting structure 5 of the device.
  • Each of the cutting modules comprises a drive unit 12A; 12B and a bearing device 128A connected to the mounting structure 5; 128B, which allows a respective first and second bearing block 129A, 129B to lower and raise vertically.
  • At each storage block 129A; 129B are each two ultrasonic generators 13A, 13B and 13C, 13D arranged, which are each connected via a coupling element 15 with a cutting tool IIA, IIB, HC or HD.
  • the cutting tools HA, HD each comprise a blade, at the back of which the arcuate coupling elements 15 are welded, whereby the ultrasonic energy can be coupled into the blades.
  • the cutting tools HA, HD can be
  • the drive units 12A; 12B are built like a column to realize the linear drive of the cutting tools IIA, HD.
  • the linear cutting movements require a corresponding control and a corresponding drive.
  • FIG. 3 a shows a cutting device 1 according to the invention from the side.
  • FIG. 3b shows the same cutting device 1 from the front.
  • the cutting device 1 comprises a cutting tool in the form of a rotatably mounted blade 11, which is connected via a coupling element 15 and an energy converter 14 with an ultrasonic generator 13.
  • the coupling element 15 is held by a rotor shaft or drive shaft 18, which is mounted rotatably within a housing 7 by means of bearing elements 180.
  • the coupling element 15, which for example has a rectangular profile, is aligned with an end 151 coaxial with the drive shaft 18 and extends in an arc of 180 °.
  • the second end 152 of the coupling element 15 is connected to the blade back of the blade 11, preferably welded, and extends perpendicular thereto.
  • the first and second end pieces 151, 152 are formed in the length such that the blade 11 is freely rotatable in the front of the housing 7 in a plane which is perpendicular is aligned to the drive axis x and the drive shaft 18.
  • the blade 11 can therefore be rotated in the plane with the blade 11 making a cut within a circle segment.
  • the blade 11 can detect process material 8, 81, 82, 83 during the entire revolution, which is supplied for example on the conveyor device of FIG. 1 or ejected from the extruder 90 shown in FIG. 3a.
  • the extruder 90 is shown above the cutting device 1. Further extruders 90 can be arranged below and to the side of the cutting device 1.
  • the cutting device 1 can be arranged at the level of the extruder 90 or between a plurality of extruders 90 and also in front of the extruder or extruder 90 and be directed against it.
  • the rotational speed of the drive shaft 18 may be selected such that cut pieces 810 are cut to a desired length. Since the blade 11 is always rotated in the same direction, only little energy must be supplied, are compensated by means of the friction losses, which are caused in particular by the cutting process.
  • the drive shaft 18 may be directly or indirectly coupled to a drive unit 12, such as an electric motor.
  • the drive shaft 18 is provided with a gear 121 which is driven by a toothed belt 122 which is guided out of the housing 7 out to a drive unit.
  • both the ultrasound generator 13 and the associated energy converter 14, which is connected to the coupling element 15, are connected to the drive shaft 18.
  • a multi-core cable 160 (see FIG. 5) which is held by a support 166 and connected to sliding contacts 161 which abut slip rings 162 coaxial with the drive shaft 18. Control signals are output via the cable 160 to further sliding contacts 163 which rest against further slip rings 164.
  • the sliding contacts 161, 163 and the slip rings 162, 164 form an electrical coupling device 16, which is arranged within a housing part 73.
  • Electrical energy can also be supplied to the cutting device 1 in another way or even generated by it itself, by converting mechanical energy supplied by the drive unit 12 into electrical energy.
  • electrical energy can be supplied inductively via coils 1600.
  • permanent magnets 1601 may be arranged inside the housing 7, the magnetic fields of which are detected by coils 1600 which are held by the drive shaft 18.
  • induced voltages are supplied to a power supply unit, which convert the supplied voltages and / or can rectify. In this way, power for the operation of the ultrasonic generator 13 can be provided.
  • electrical signals in the frequency range of the ultrasound can be supplied by galvanic or inductive coupling directly to the energy converter 14, which converts electrical vibrations into mechanical vibrations.
  • the ultrasonic generator 13 or the energy converter 14 may also be connected to semiconductor circuits, such as amplifiers, and / or a control unit 130. Therefore, the rotating blade 11 can be supplied with ultrasonic energy exactly like a stationary blade. Also with regard to the control, there are no restrictions.
  • control signals can be transmitted wirelessly via a radio interface 600 to the control unit 130. Status messages of the cutting device 1 can also be transmitted from the control unit 130 back to a central control unit 6.
  • Figure 3a shows a particularly advantageous coupling to the blade 11.
  • the coupling of ultrasonic energy to the blade 11, however, can also be done in other ways.
  • Figures 3a and 3b show that the coupling element 15 is held within the drive shaft 18, which in turn is mounted in a bearing device 180.
  • FIG. 3 a shows that two bearing devices 180 are provided, between which the ultrasound generator 13 is held.
  • the ultrasonic generator 13 is seated in the form of a ring on the drive shaft 18, for example.
  • the gear 121 and the slip rings 162 and 164 are seated on the end piece of the drive shaft 18 protruding into the housing part 73.
  • Figure 4 shows the cutting device 1 of Figure 3a in a spatial representation of the front. It can be seen that the first end 151 of the coupling element 15 is guided into the drive shaft 18, which is optionally held only by a single bearing device 180. On the other hand, the slightly shorter second end 152 of the coupling element 15 is guided perpendicular to the front surface of the blade back 110 and connected thereto, preferably welded. The first and second end pieces 151, 152 are connected to each other by a U-shaped part 153 of the coupling element 15.
  • Coupling element has a square cross-section in this embodiment.
  • the electrical connection lines 160 are shown, which are held in a holder 166.
  • Figure 4 also shows mounting elements 78, by means of which the housing part 73 is connected to the housing parts 71 and 72, which in turn are interconnected by mounting screws 79.
  • FIG. 5 shows the cutting device 1 of Figure 3a in a spatial representation from behind.
  • the sliding contacts 161, 163, slip rings 162, 164 and the gear 121 are clearly visible, which can be driven by a toothed belt 122.
  • the blade 11 has two mutually opposite cutting edges 111, 112 and therefore can be advantageously rotated in both directions.
  • Figure 6 shows the cutting device 1 of Figure 3a in a preferred embodiment with direct coupling of the blade 11 to a drive unit 12 and an electric motor, which is integrated into the housing 7.
  • the motor shaft of the electric motor 12 is aligned coaxially with the drive shaft 18 and preferably forms a unit therewith.
  • the drive shaft 18 preferably forms the rotor of an electric generator with coils 1600 coupled thereto.
  • the magnetic fields of the permanent magnets 1601 act on the coils 1600.
  • the alternating magnetic fields occurring within the coils 1600 induce voltages and currents that are processed in a power supply unit 1650. For example, the induced AC voltages are rectified.
  • the converted energy can be stored in an accumulator, so that the required for the operation of the ultrasonic generator
  • control signals 61 can also be transmitted by radio from a central control unit 6 to the cutting device 1 and back.
  • FIG 6 another embodiment of the blade 11 and the coupling element 15 is further shown, which forms an arc of a quarter circle.
  • the cutting edges 111, 112 of the blade 11 are aligned axially parallel to the drive axis x and describe a cylinder wall during the cutting cycle.

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Abstract

The device (1), which is used for cutting an item for processing, in particular a food item (8), comprises at least one cutting tool in the form of a blade (11) which is connected both to a drive device (12) and, via a coupling element (15) and an energy converter (14), to an ultrasonic generator (13). According to the invention, the coupling element (15) and the energy converter (14), optionally also the ultrasonic generator (13), are mounted in such a way as to be able to rotate, and the blade (11), which can be subjected to ultrasonic energy, can therefore rotate.

Description

Vorrichtung zum Schneiden eines Prozessguts Device for cutting a process material
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schneiden eines Prozessguts, insbesondere von Nahrungsmitteln, wie Fleisch, Käse, Gemüse, Brot oder Teigwaren. In zahlreichen industriellen Anwendungen, insbesondere in der Nahrungsmittelindustrie, sind Produkte mit vorgesehenen Abmessungen bereitzustellen. Oft werden Brot, Fleischwaren, insbesondere Wurstwaren, oder Käse in Tranchen aufgeteilt und verpackt. Dazu werden Schneidevorrichtungen, z.B. Vorrichtungen mit rotierenden runden Schneidscheiben vorgesehen, welche mit hohen Taktfrequenzen gegen die Produkte geführt werden, um die erforderlichen Schnitte auszuführen. Derartige Vorrichtungen sind aufwendig in der Herstellung, im Betrieb und in der Wartung. Durch die Rotation der Schneidscheiben, die regelmässig neu geschliffen werden müssen, erfolgt eine massive Einwirkung auf das Prozessgut, so dass Partikel herauslöst und weggeschleudert werden, wodurch eine Verschmutzung der Vorrichtung resultiert . Weiterhin sind die Schneidscheiben und die Parameter für deren Betrieb jeweils an das zu verarbeitende Produkt anzupassen, wodurch der Einsatzbereich beschränkt ist oder eine individuelle Ansteuerung vorzusehen ist. Sofern beispielsweise weiches Brot geschnitten werden soll, so sind hohe Drehzahlen erforderlich, damit dieses bei der Applikation eines Schnittes nicht zusammengedrückt wird. Sofern gleichzeitig Produkte mit unterschiedlichen Eigenschaften verarbeitet werden sollen, ist eine individuelle Anpassung jedoch kaum möglich. Oft wird Prozessgut auch durch einen Extruder geführt und an dessen Ausgang anhand einer Schneidevorrichtung periodisch geschnitten, um ein Langgut, wie Spaghetti-Stäbe, zu erhalten. Die Messer dieser Schneidevorrichtungen müssen normalerweise innerhalb kurzer Zeitabstände ersetzt und neu geschliffen werden, wodurch ein erheblicher Aufwand resultiert . The invention relates to a device for cutting a process material, in particular of foods such as meat, cheese, vegetables, bread or pasta. In many industrial applications, especially in the food industry, products of the intended dimensions must be provided. Often bread, meat products, in particular sausages, or cheese are divided into pieces and packed. For this cutting devices, eg devices are provided with rotating round cutting discs, which are performed with high clock frequencies against the products to perform the necessary cuts. Such devices are expensive to manufacture, in operation and in maintenance. Due to the rotation of the cutting discs, which have to be reground on a regular basis, a massive effect on the process material takes place, so that particles are released and thrown away, resulting in contamination of the device. Furthermore, the cutting discs and the parameters for their operation are each adapted to the product to be processed, whereby the application is limited or an individual control is provided. If, for example, soft bread is to be cut, then high speeds are required so that it is not compressed when applying a cut. However, if products with different properties are to be processed at the same time, an individual adaptation is hardly possible. Often process material is also passed through an extruder and periodically cut at its output by means of a cutting device to obtain a long goods, such as spaghetti rods. The blades of these cutting devices must normally be replaced within short intervals and re-ground, which results in a considerable effort.
Zudem nehmen Schneidevorrichtungen mit rotierenden Schneidscheiben zusammen mit den Antriebsvorrichtungen viel Raum in Anspruch, so dass hinsichtlich der eingesetzten Mittel, einschliesslich der benötigten Räumlichkeiten, eine geringe Effizienz resultiert. Ferner resultieren bei Produkten mit grossen Abmessungen besondere Anforderungen an die Schneideeinheit. Gegebenenfalls muss die Schneidscheibe entlang einer Bahn geführt werden, um den gewünschten Schnitt in der erforderlichen Länge auszuführen. In addition, cutting devices with rotating cutting disks together with the drive devices take up a great deal of space, so that with regard to the means used, including the required premises, a low efficiency results. Furthermore, special requirements for the cutting unit result in products with large dimensions. If necessary, the cutting disc must be guided along a path to perform the desired cut in the required length.
Mit steigender Präzision bei der Bearbeitung eines Produkts steigt üblicherweise auch die Bearbeitungszeit. Da beim Schneiden von Nahrungsmitteln die Durchsatzrate Vorgang hat, verzichtet der Produzent üblicherweise auf einen idealen Schnittverlauf. Dafür muss das Schnittgut vor dem Abpacken in einem weiteren Arbeitsgang gegebenenfalls gewogen werden. With increasing precision when processing a product usually also increases the processing time. Since the throughput rate has process during the cutting of food, the producer usually dispenses with an ideal cutting process. If necessary, the clippings must be weighed before packaging in a further operation.
Aus der Offenlegungsschrift EP2551077A1 ist eine Schneidevorrichtung bekannt, bei der ein Messer über ein Kopplungselement und einen Energiewandler mit einem Ultraschallgenerator verbunden ist. Das Messer ist beidseitig gehalten und wird senkrecht zu seiner Ausrichtung nach oben und nach unten gefahren, um ein Prozessgut zu schneiden. Diese vorteilhafte Schneidevorrichtung mit der zugehörigen Antriebsvorrichtung ist relativ aufwändig ausgestaltet und nimmt noch immer relativ viel Raum in Anspruch. Die Antriebsvorrichtung, mittels der das Messer in zwei Richtungen, nach oben und nach unten, zu verschieben ist, erfordert einen relativ hohen Steuerungsaufwand. Sofern besonders hohe Taktzyklen realisiert werden sollen, so steigen die Anforderungen an die Antriebs- und Steuerungsvorrichtung überproportional. Zu beachten ist ferner der Energiebedarf bei diesen Vorrichtungen insbesondere, wenn hohe Taktzyklen realisiert werden. From the published patent EP2551077A1 a cutting device is known in which a knife is connected via a coupling element and an energy converter with an ultrasonic generator. The knife is held on both sides and is moved upwards and downwards perpendicular to its orientation in order to cut a process material. This advantageous cutting device with the associated drive device is designed relatively complex and still takes a relatively large amount of space. The Drive device by means of the knife in two directions, to move up and down, requires a relatively high control effort. If particularly high clock cycles are to be realized, the demands placed on the drive and control device increase disproportionately. Note also the energy requirements of these devices, especially when high clock cycles are realized.
Ferner ist zu beachten, dass die Schneidewerkzeuge während der Rückbewegung keine Schneidearbeit ausführen können, weshalb der Schneidezyklus nur zu 50 % genutzt werden kann. It should also be noted that the cutting tools can not perform any cutting work during the return movement, which is why only 50% of the cutting cycle can be used.
Aus der EP1935592A1 ist eine Einrichtung zum Schneiden von Lebensmitteln mit ultraschallerregten Schneidwerkzeugen bekannt, die verschwenkbar, somit waagerecht und senkrecht zum Schneidgut verstellbar sind. Der Transport und das Schneiden des Schneidgutes erfolgt auf beiden Seiten des stationär gehaltenen Schneidwerkzeugs. Diese Vorrichtung benutzt somit die vorteilhaften Eigenschaften von ultraschallerregten Schneidwerkzeugen und führt diesen das Schneidgut zu. Die für den Schneidevorgang erforderliche Bewegungsenergie erfolgt somit durch das zugeführte Schneidgut und nicht durch das in eine gewünschte Lage geschwenkte und dort stationär gehaltene Schneidwerkzeug. Der Durchsatz des Schneidguts ist somit begrenzt. Ferner können insbesondere bei hoher Zufuhrgeschwindigkeit des Schneidguts unbefriedigende Schnittergebnisse auftreten. From EP1935592A1 a device for cutting food with ultrasonically excited cutting tools is known, which are pivotable, thus horizontally and vertically adjustable to Schneidgut. The transport and cutting of the material to be cut takes place on both sides of the stationary held cutting tool. This device thus uses the advantageous properties of ultrasonically excited cutting tools and leads them to the cut material. The kinetic energy required for the cutting process thus takes place by the supplied cutting material and not by the tilted in a desired position and held stationary there cutting tool. The throughput of the material to be cut is thus limited. Furthermore, unsatisfactory cutting results can occur, especially at high feed rates of the material to be cut.
Aus der US6070509A ist eine Vorrichtung zum Schneiden von Kuchen bekannt, die ein ultraschallerregtes Messer oberhalb eines Förderbandes hält. Das Messer ist verschiebbar und drehbar und kann in einer gewählten Drehlage auf das Förderband abgesenkt werden, um einen Kuchen in Kuchensegmente aufzuteilen. Diese Schneidevorrichtung ist daher auf eine bestimmte Anwendung ausgerichtet und erfordert eine entsprechend ausgestaltete Lager- undFrom US6070509A a cake cutting apparatus is known which holds an ultrasonically excited knife above a conveyor belt. The knife is slidable and rotatable and can be lowered in a selected rotational position on the conveyor to make a cake in Split cake segments. This cutting device is therefore geared to a specific application and requires a correspondingly designed storage and
Antriebsvorrichtung, die aufgrund der möglichen Bewegungen des Messers viel Raum in Anspruch nimmt. Diese Vorrichtung unterscheidet sich von der Vorrichtung der EP1935592A1 dadurch, dass das Schneidwerkzeug nicht nur in eine gewünschte Lage gedreht, sondern auch gegen das Schneidgut geführt werden kann, um dieses aufzuteilen. Aus der US2006260451A1 ist ferner eine aufwändige Schneidvorrichtung bekannt, bei der ein Schneidwerkzeug mittels eines Roboterarms in eine gewünschte Position geführt werden kann. Drive device, which takes up much space due to the possible movements of the knife. This device differs from the device of EP1935592A1 in that the cutting tool can not only be rotated to a desired position, but also be guided against the material to be cut in order to divide it. From US2006260451A1 a sophisticated cutting device is further known, in which a cutting tool can be guided by means of a robot arm in a desired position.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zum Schneiden von Prozessgut, insbesondere Nahrungsmitteln, zu schaffen. The present invention is therefore based on the object to provide an improved device for cutting process material, in particular food.
Insbesondere ist eine Schneidevorrichtung anzugeben, die kompakt aufgebaut werden kann und nur wenig Raum in Anspruch nimmt, so dass sie in beliebige Fertigungsprozesse und Produktionsprozesse vorteilhaft integriert werden kann. In particular, a cutting device is to be specified, which can be of compact construction and takes up only a small amount of space, so that it can be advantageously integrated into any production processes and production processes.
Mittels der erfindungsgemässen Schneidevorrichtung sollen hohe Taktzyklen realisierbar sein, wobei ein Mehraufwand für die Antriebs- und Steuerungsvorrichtung bei der Erhöhung der Taktzyklen vermieden werden soll. Ferner soll vorzugsweise während mehr als 50 % eines Taktzyklus Schneidearbeit ausgeführt werden können. By means of the inventive cutting device high clock cycles should be feasible, with an extra effort for the drive and control device to be avoided in increasing the clock cycles. Furthermore, it is preferable to be able to carry out cutting work for more than 50% of a clock cycle.
Die Schneidevorrichtung soll mit hoher Effizienz und insbesondere auch im Bereich hoher Taktzyklen mit geringem Energieverbrauch betrieben werden können. Die Schneidevorrichtung soll einfach aufgebaut sein und mit geringem Aufwand gewartet werden können. Am Messer bzw. an der Klinge der Schneidevorrichtung sollen auch nach längerem Gebrauch keine Verschleisserscheinungen auftreten. Das Prozessgut soll mit hoher Präzision und hohen Taktraten geschnitten werden können. Die geschnittenen Produkte, insbesondere Nahrungsmittelscheiben sollen ebeneThe cutting device should be able to be operated with high efficiency and in particular in the range of high clock cycles with low power consumption. The cutting device should be simple and can be maintained with little effort. On the blade or on the blade of the cutting device no signs of wear should occur even after prolonged use. The process material should be able to be cut with high precision and high clock rates. The cut products, especially food slices, should be even
Schnittflächen und gleichmässige Dicken aufweisen. Die Präzision soll dabei auch dann erhalten bleiben, wenn die Festigkeitseigenschaften des zugeführten Nahrungsmittels oder parallel zugeführter Nahrungsmitteleinheiten ändert oder wenn das Schneidgut mit höherer Geschwindigkeit gefördert wird. Have cut surfaces and uniform thicknesses. The precision should be maintained even when the strength properties of the supplied food or parallel supplied food units changes or when the cuttings are conveyed at a higher speed.
Mittels der Schneidevorrichtung soll auch ein Prozessgut, welches in Form eines Langguts vorliegt, präzise geschnitten werden können. By means of the cutting device and a process material, which is in the form of a long product to be cut precisely.
Die erfindungsgemässe Schneidevorrichtung soll auch vorteilhaft in Verbindung mit Extrudern eingesetzt werden können, welche ein Prozessgut, insbesondere Nahrungsmittel, abgeben, das in Einzelteile geschnitten werden soll. Diese Aufgabe wird mit einer Schneidevorrichtung gelöst, welche die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben. The inventive cutting device should also be used advantageously in conjunction with extruders, which deliver a process material, in particular food, which is to be cut into individual parts. This object is achieved with a cutting device having the features specified in claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in further claims.
Die Vorrichtung, die dem Schneiden eines Prozessguts bzw. Schneidguts, insbesondere eines Nahrungsmittels, dient, umfasst wenigstens ein Schneidewerkzeug in Form einer Klinge, die einerseits mit einer Antriebsvorrichtung und die andererseits über ein Kopplungselement und einen Energiewandler mit einem Ultraschallgenerator verbunden ist. Erfindungsgemäss sind das Kopplungselement und der Energiewandler, gegebenenfalls auch der Ultraschallgenerator, rotierbar gehalten, so dass die mit Ultraschallenergie beaufschlagbare Klinge rotierbar ist. Die Einkopplung der Ultraschallenergie erlaubt es der Klinge, das Prozessgut mit geringem Energieaufwand und praktisch ohne Kraftaufwand zu schneiden. Die auf der Klinge auftretenden Oberflächenwellen trennen die Struktur des Prozessguts auf, bevor die Klinge tiefer in das Prozessgut eindringt. Dies erlaubt ein rasches Eindringen der Klinge, ohne dass Deformationen beim Prozessgut auftreten. The device, which serves to cut a process material or cutting material, in particular a food, comprises at least one cutting tool in the form of a blade which is connected on the one hand to a drive device and on the other hand via a coupling element and an energy converter with an ultrasonic generator. According to the invention, the coupling element and the energy converter, if appropriate also the ultrasound generator, are kept rotatable so that the blade which can be acted upon by ultrasound energy is rotatable. The coupling of the ultrasonic energy allows the blade to cut the process material with little energy and virtually no effort. The surface waves occurring on the blade separate the structure of the process material before the blade penetrates deeper into the process material. This allows a rapid penetration of the blade, without deformations occur in the process material.
Die für die Aufteilung des Prozessguts erforderliche Energie wird daher ausschliesslich durch die Schneidvorrichtung zur Verfügung gestellt, weshalb das Prozessgut mit hoher Geschwindigkeit gefördert werden kann. Der Schnitt erfolgt daher nicht durch die Bewegung des Prozessguts relativ zu einer stationären Klinge, sondern durch die Bewegung der Klinge der erfindungsgemässen Schneidvorrichtung relativ zum vollständig oder weitgehend stationären Prozessgut. The energy required for the division of the process material is therefore made available exclusively by the cutting device, which is why the process material can be conveyed at high speed. The cut is therefore not made by the movement of the process material relative to a stationary blade, but by the movement of the blade of the inventive cutting device relative to the fully or largely stationary process material.
Im Vergleich zu rotierenden Scheiben, die mit hohen Drehzahlen drehen und so gegen das Prozessgut geführt werden, resultiert mit dem rotierenden Messer ein sanfter Schnitt, welcher das Prozessgut auftrennt, aber nicht schädigt. Die Rotationsgeschwindigkeit der Klinge kann in einem weiten Bereich gewählt werden. Insbesondere für harte Produkte kann eine Rotationsgeschwindigkeit gewählt werden, die tiefer ist als die Rotationsgeschwindigkeit der runden Schneidscheiben. Für weichere Produkte kann die Rotationsgeschwindigkeit in einem deutlich höheren Bereich gewählt werden. Tiefe Rotationsgeschwindigkeiten für harte oder zähflüssige Produkte liegen beispielsweise in einem Bereich von 1-10 Umdrehungen bzw. 1-10 Drehungen um 360° der Klinge pro Minute. Hohe Rotationsgeschwindigkeiten für weiche oder weichflüssige liegen beispielsweise in einem Bereich von einigen hundert oder tausend Umdrehungen pro Minute. Das Prozessgut kann von der Klinge daher entsprechend den Eigenschaften des Prozessguts bearbeitet bzw. geschnitten werden . Compared to rotating disks, which rotate at high speeds and are thus guided against the process material, the rotating knife results in a gentle cut which separates but does not damage the process material. The rotation speed of the blade can be selected in a wide range. In particular, for hard products, a rotational speed can be selected which is lower than the rotational speed of the round cutting discs. For softer products, the rotational speed can be chosen in a much higher range. Deep rotational speeds for hard or viscous products are for example in the range of 1-10 Rotations or 1-10 rotations by 360 ° of the blade per minute. High speeds of rotation for soft or soft liquids are for example in the range of a few hundred or a thousand revolutions per minute. The process material can therefore be processed or cut by the blade according to the properties of the process material.
Prozessgut kann durch den Bereich geführt werden, in dem die Klinge rotiert wird. Es ist daher nicht erforderlich, die Klinge vor und zurück zu führen. Die Vorrichtung mit der rotierbaren Klinge ist typischerweise stationär angeordnet und daher einfach aufgebaut und benötigt weniger Raum. Process material can be passed through the area where the blade is rotated. It is therefore not necessary to guide the blade back and forth. The rotatable blade device is typically stationary and therefore simple in construction and requires less space.
Anstatt die Klinge vor und zurück zu bewegen, um das Prozessgut zu schneiden, wird diese in einer Ebene rotiert, die senkrecht zur Antriebsachse steht. Die Klinge muss daher nicht abgebremst und wieder beschleunigt werden, sondern kann ohne Energieverluste kontinuierlich in dieselbe Richtung rotiert werden. Die Steuerung der Arbeitszyklen des Messers kann durch Steuerung eines Antriebsmotors somit in einfacher Weise erfolgen. Die maximale Arbeitsfrequenz wird daher nicht durch die Antriebsvorrichtung, sondern durch die maximale Schneidegeschwindigkeit bestimmt, mit der die Klinge durch das Prozessgut hindurchgeführt werden kann. Da diese maximale Schneidegeschwindigkeit bei der erfindungsgemässen Anwendung von Ultraschallenergie sehr hoch ist, können sehr hohe Taktzyklen erreicht werden. Instead of moving the blade back and forth to cut the process material, it is rotated in a plane that is perpendicular to the drive axis. Therefore, the blade does not have to be braked and accelerated again, but can be continuously rotated in the same direction without energy losses. The control of the working cycles of the knife can thus be done in a simple manner by controlling a drive motor. The maximum operating frequency is therefore not determined by the drive device, but by the maximum cutting speed with which the blade can be passed through the process material. Since this maximum cutting speed is very high in the inventive application of ultrasonic energy, very high clock cycles can be achieved.
Die Anwendung von Ultraschallenergie beispielsweise mit einer Arbeitsfrequenz von 35 kHz verleiht dem erfindungsgemäss ausgestalteten Messer besonders vorteilhafte Eigenschaften. Die Ultraschallenergie wird vorzugsweise über die grossen Seitenflächen des Klingenrückens quer zur Schnittrichtung des Messers in die Klinge eingekoppelt. Ein der Klinge zugewandtes Endstück des Kopplungselements verläuft dabei vorzugsweise senkrecht zur Klinge. Bei der Einwirkung der Ultraschallenergie resultieren elastische Wellen innerhalb und/oder auf der Oberfläche der Klinge, die sich zur Schneide hin intensivieren. Geeignete Wellen resultieren bei gekrümmter oder gebogener Ausgestaltung desThe application of ultrasonic energy, for example, with an operating frequency of 35 kHz gives the inventively designed knife particularly advantageous properties. The ultrasonic energy is preferably over the large Side surfaces of the blade back transversely to the cutting direction of the knife coupled into the blade. A blade facing the end of the coupling element is preferably perpendicular to the blade. Upon application of the ultrasonic energy, elastic waves result within and / or on the surface of the blade, which intensify towards the cutting edge. Suitable waves result in a curved or curved configuration of the
Kopplungselements, welches vorzugsweise U-förmig ausgestaltet ist. Coupling element, which is preferably designed U-shaped.
Die Klinge kann nur auf einer Seite oder auch auf einander gegenüberliegenden Seiten mit einer Schneidekante versehen werden. Die Schneidevorrichtung ist dabei derart ausgestaltet, dass die Klinge in beide Richtungen rotiert werden kann. Auf diese Weise verdoppelt sich die Dauer, mit der eine Klinge betrieben werden kann bevor sie neu geschliffen werden muss. Möglich ist auch der Einsatz von zwei oder mehreren Klingen, die mittels voneinander getrennter oder miteinander verbundener Kopplungselemente gehalten sind. The blade can only be provided with a cutting edge on one side or on opposite sides. The cutting device is designed such that the blade can be rotated in both directions. This doubles the amount of time a blade can be operated before it has to be re-ground. Also possible is the use of two or more blades, which are held by means of separate or interconnected coupling elements.
Das Kopplungselement wird vorzugsweise von einer Antriebswelle bzw. Rotorwelle gehalten. Vorzugsweise ist das der Antriebswelle zugewandte Endstück des Kopplungselements koaxial zur Antriebswelle ausgerichtet. Vorzugsweise ist das Kopplungselement in die Antriebswelle integriert. Dazu kann die Antriebswelle als Hohlwelle ausgebildet sein, die eine Öffnung aufweist, die zur Aufnahme des Kopplungselements geeignet ist. Das Kopplungselement kann innerhalb der Hohlwelle durch Nutensteine, Klebstoff oder dergleichen fixiert sein. Die Antriebswelle ist auf wenigstens einem Lagerelement gelagert und direkt oder indirekt über Antriebselemente, wie Zahnräder und Zahnriemen, mit einer Antriebseinheit, beispielsweise einem Elektromotor, verbunden. Die Antriebswelle trägt ferner den Energiewandler oder den Energiewandler und den Ultraschallgenerator. Grundsätzlich ist nur erforderlich, dass der mit dem Kopplungselement verbundene Energiewandler, beispielsweise ein Piezoelement , zusammen mit der Antriebswelle gedreht wird. Lediglich in vorzugsweisen Ausgestaltungen wird der Ultraschallgenerator ebenfalls mit der Antriebswelle verbunden und rotierbar gehalten . The coupling element is preferably held by a drive shaft or rotor shaft. Preferably, the drive shaft facing end portion of the coupling element is aligned coaxially with the drive shaft. Preferably, the coupling element is integrated in the drive shaft. For this purpose, the drive shaft may be formed as a hollow shaft having an opening which is suitable for receiving the coupling element. The coupling element may be fixed within the hollow shaft by sliding blocks, adhesive or the like. The drive shaft is mounted on at least one bearing element and connected directly or indirectly via drive elements, such as gears and timing belt, with a drive unit, such as an electric motor. The drive shaft further carries the energy converter or the energy converter and the ultrasonic generator. In principle, it is only necessary that the energy converter connected to the coupling element, for example a piezoelectric element, is rotated together with the drive shaft. Only in preferred embodiments of the ultrasonic generator is also connected to the drive shaft and kept rotatable.
Energie und/oder Steuersignale sind dem Energiewandler und/oder dem Ultraschallgenerator bzw. einer damit verbundenen und ebenfalls rotierbar gehalten Steuereinheit über eine elektrische Kopplungseinheit zuführbar. Steuersignale können auch über eine Funkschnittstelle, beispielsweise nach dem Bluetooth-Verfahren, übertragen werden. Möglich ist auch die optische Übertragung von Steuersignalen. Energy and / or control signals can be fed to the energy converter and / or the ultrasound generator or a control unit connected thereto and likewise rotatably held via an electrical coupling unit. Control signals can also be transmitted via a radio interface, for example according to the Bluetooth method. Also possible is the optical transmission of control signals.
Beispielsweise werden elektrische Energie und/oder elektrische Steuersignale durch galvanische Ankopplung oder durch induktive Ankopplung übertragen. Die galvanische Ankopplung erfolgt beispielsweise über drehende Kontaktringe, die mit der Antriebswelle verbunden sind, und stationäre Schleifkontakte. Die induktive Ankopplung erfolgt durch Spulen, über die Wechselspannungen induktiv übertragbar sind. For example, electrical energy and / or electrical control signals are transmitted by galvanic coupling or by inductive coupling. The galvanic coupling takes place for example via rotating contact rings, which are connected to the drive shaft, and stationary sliding contacts. The inductive coupling takes place by means of coils, via which alternating voltages are inductively transferable.
In besonders bevorzugten Ausgestaltungen umfasst die Schneidevorrichtung einen Stromgenerator, mittels dessen rotorseitig eine Versorgungsspannung erzeugt wird. Dazu werden vorzugsweise stationär angeordnete Permanentmagnete vorgesehen, deren Magnetfelder Spannungen in Spulen induzieren, die mit der Antriebswelle rotiert werden. In dieser Ausgestaltung genügt es, die Antriebswelle mechanisch zu drehen, um eine Versorgungsspannung für den Betrieb des Ultraschallgenerators zur Verfügung zu stellen. Damit die Versorgungsspannung permanent zur Verfügung steht, wird die Antriebswelle vorzugsweise auch mit einem Stromspeicher gekoppelt. Ferner wird vorzugsweise wenigstens eine Stromversorgungseinheit vorgesehen, mittels derIn particularly preferred embodiments, the cutting device comprises a power generator, by means of whose rotor side a supply voltage is generated. To Preferably, stationary arranged permanent magnets are provided whose magnetic fields induce voltages in coils which are rotated with the drive shaft. In this embodiment, it is sufficient to mechanically turn the drive shaft in order to provide a supply voltage for the operation of the ultrasonic generator. Thus, the supply voltage is permanently available, the drive shaft is preferably also coupled to a power storage. Furthermore, at least one power supply unit is preferably provided, by means of which
Gleichspannungen in Wechselspannungen oder Wechselspannungen in Gleichspannungen bedarfsweise gewandelt werden können. DC voltages in AC voltages or AC voltages in DC voltages can be converted as needed.
Die Antriebswelle und gegebenenfalls der Ultraschallgenerator werden vorzugsweise innerhalb eines Gehäuses angeordnet, welches zwei oder mehr Gehäuseteile aufweisen kann und aus dem das rotierbar gehaltene Kopplungselement hervor tritt. The drive shaft and optionally the ultrasonic generator are preferably arranged within a housing, which may have two or more housing parts and from which the rotatably held coupling element protrudes.
Die erfindungsgemässe Schneidevorrichtung kann mit beliebigen Vorrichtungen gekoppelt werden, um ein Prozessgut zu schneiden. Beispielsweise wird die Schneidevorrichtung am Ende einer Förderkette angeordnet, an der ein Prozessgut in Einzelteile zu schneiden ist. Besonders vorteilhaft kann die erfindungsgemässe Schneidevorrichtung auch am Ausgang eines Extruders angeordnet werden, so dass das extrudierte Material wahlweise in kürzere oder längere Elemente aufgeteilt werden kann. Eine einzige Schneidevorrichtung kann dabei mehrere Extruder oder Fördervorrichtungen bedienen. The inventive cutting device can be coupled with any devices to cut a process material. For example, the cutting device is arranged at the end of a conveyor chain, on which a process material is to be cut into individual parts. Particularly advantageously, the inventive cutting device can also be arranged at the outlet of an extruder, so that the extruded material can optionally be divided into shorter or longer elements. A single cutting device can serve several extruders or conveyors.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt: The invention will be explained in more detail with reference to drawings. Showing:
Fig. 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Schneiden eines Prozessguts 8, umfassend eine Schneidevorrichtung 1 mit vier Schneidewerkzeugen IIA, HD, mittels denen das Prozessgut 8, welches in Form von Stangen 8A, 8L auf einem1 shows an inventive device for cutting a process material 8, comprising a Cutting device 1 with four cutting tools IIA, HD, by means of which the process material 8, which in the form of rods 8A, 8L on a
Fördertisch 93 zugeführt wird, in Scheiben 89 geschnitten wird; Conveyor table 93 is fed, is cut into slices 89;
Fig. 2 die Schneidevorrichtung 1 von Figur 1, mit zwei Fig. 2, the cutting device 1 of Figure 1, with two
Antriebseinheiten 12A, 12B mittels denen die Schneidewerkzeuge HA, HD in linearen Bewegungen nach unten und wieder nach oben verschiebbar sind; eine erfindungsgemässe Schneidevorrichtung 1 mit wenigstens einem rotierbar gehalten Drive units 12A, 12B by means of which the cutting tools HA, HD are displaced in linear movements downwards and upwards again; a cutting device 1 according to the invention held with at least one rotatable
Schneidewerkzeug in Form einer Klinge 11, die einerseits mit einer Antriebsvorrichtung und andererseits über ein Kopplungselement 15 und einen Energiewandler 14 mit einemCutting tool in the form of a blade 11, on the one hand with a drive device and on the other hand via a coupling element 15 and a power converter 14 with a
Ultraschallgenerator 13 verbunden ist; die Schneidevorrichtung 1 von Figur 3a von vorn; die Schneidevorrichtung 1 von Figur 3a in räumlicher Darstellung von vorn; Ultrasonic generator 13 is connected; the cutting device 1 of Figure 3a from the front; the cutting device 1 of Figure 3a in a three-dimensional view from the front;
Fig. 5 die Schneidevorrichtung 1 von Figur 3a in räumlicher Darstellung von hinten; und 5 shows the cutting device 1 of Figure 3a in a spatial representation from behind. and
Fig. 6 die Schneidevorrichtung 1 von Figur 3a in einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung mit direkter Ankopplung der Klinge 11 an eine AntriebseinheitFig. 6, the cutting device 1 of Figure 3a in a further preferred embodiment with direct coupling of the blade 11 to a drive unit
12 bzw. einen Elektromotor. 12 or an electric motor.
Figur 1 zeigt eine Vorrichtung, die zum Schneiden eines Prozessguts 8, insbesondere eines Nahrungsmittels, geeignet ist. Die Vorrichtung umfasst eine Schneidevorrichtung 1 mit vier Schneidewerkzeugen HA, HD, eine Schubeinheit 95 mit einem Schubwerkzeug 94, zwei Antriebsvorrichtungen 12A, 12B für den Antrieb der Schneidewerkzeuge IIA, HD, und einenFIG. 1 shows a device which is suitable for cutting a process material 8, in particular a foodstuff. The device comprises a cutting device 1 with four cutting tools HA, HD, a pushing unit 95 with a pushing tool 94, two driving devices 12A, 12B for driving the cutting tools IIA, HD, and a
Fördertisch 3, auf dem das ACS gut 8 abgelegt und mittels des Schubwerkzeugs 94 hin zu den Schneidewerkzeugen HA, HD gestossen werden kann. Die Schneidevorrichtung 1 wird von einer Montagestruktur 5 gehalten. Feed table 3, on which the ACS good 8 stored and can be pushed by the pusher 94 toward the cutting tools HA, HD. The cutting device 1 is held by a mounting structure 5.
Das Nahrungsmittel 8 wird den vier Schneidewerkzeugen HA, HD in zwölf zylinderförmigen oder stangenförmigen Einheiten 8A, 8L parallel zugeführt, so dass jeweils drei der Nahrungsmitteleinheiten 8A, 8L von einem derThe food 8 is fed in parallel to the four cutting tools HA, HD in twelve cylindrical or rod-shaped units 8A, 8L, so that in each case three of the food units 8A, 8L of one of the
Schneidewerkzeuge HA; HD gleichzeitig geschnitten werden. Frontseitig sind die parallel zugeführten Nahrungsmitteleinheiten 8A, 8L von einem Niederhalter in einer gewünschten Position gehalten, während der Schnitt ausgeführt wird. Cutting tools HA; HD cut at the same time. On the front side, the parallel-fed food units 8A, 8L are held in a desired position by a hold-down while the cut is being performed.
Die Schneideeinheit 1 umfasst die vier Schneidewerkzeuge IIA; ...; HD, die je mit einem Ultraschallgenerator 13 verbunden sind und von den Antriebsvorrichtungen 12A, 12B vertikal abgesenkt und wieder angehoben werden können, um Nahrungsmittelscheiben 89 von den Nahrungsmitteleinheiten 8 abzuschneiden. Die Nahrungsmittelscheiben 89 fallen auf ein Förderband 92 eines Aufnahmeförderers 9, welcher einen Antriebsmotor 91 aufweist. The cutting unit 1 comprises the four cutting tools IIA; ...; HD, which are each connected to an ultrasonic generator 13 and can be vertically lowered by the driving devices 12A, 12B and raised again to cut food slices 89 from the food units 8. The food slices 89 fall on a conveyor belt 92 of a receiving conveyor 9, which has a drive motor 91.
Ferner ist eine Steuereinheit 6 vorgesehen, welche die Schneidevorrichtung 1, die Fördervorrichtungen und die Ultraschallgeneratoren 13 steuern kann. Die Steuereinheit 6 ist über eine erste Steuerleitung 61 mit der Schneidevorrichtung 1, eine zweite Steuerleitung 62 mit den Fördervorrichtungen, eine dritte Steuerleitung 63 mit den Ultraschallgeneratoren 13 und eine vierte Steuerleitung 69 mit dem Abnahmeförderer 9 verbunden. Der Steuereinheit 6 sind über eine Tastatur 60 und von Messgeräten 68, wie Messungsformern und Sensoren, Informationen zuführbar, mittels denen der Schneideprozess und der Förderprozess gesteuert werden können. Mittels ersten Sensoren 68 werden beispielsweise Informationen zu den Positionen der Nahrungsmitteleinheiten 8 ermittelt. Mittels zweiten Sensoren 67 können weitere Prozessgrössen ermittelt werden. Vorzugsweise werden die Temperatur und die Konsistenz der Nahrungsmittel gemessen und in Abhängigkeit davon die Ultraschallfrequenz, die Schnittgeschwindigkeit und die Schubgeschwindigkeit eingestellt. Zur Steuerung aller Prozesse, insbesondere der Schneidprozesse und Förderprozesse ist ein Anwendungsprogramm vorgesehen. Furthermore, a control unit 6 is provided which can control the cutting device 1, the conveying devices and the ultrasound generators 13. The control unit 6 is connected to the cutting device 1 via a first control line 61, a second control line 62 to the conveying devices, a third control line 63 to the ultrasonic generators 13 and a fourth control line 69 to the removal conveyor 9. The control unit 6 are Information can be fed via a keyboard 60 and from measuring devices 68, such as measurement formers and sensors, by means of which the cutting process and the conveying process can be controlled. For example, information about the positions of the food units 8 is determined by means of first sensors 68. By means of second sensors 67 further process variables can be determined. Preferably, the temperature and consistency of the foodstuffs are measured and, depending on this, the ultrasonic frequency, the cutting speed and the pushing speed are set. For controlling all processes, in particular the cutting processes and conveying processes, an application program is provided.
Figur 2 zeigt die demontierte Schneidevorrichtung 1 von Figur 1, die zwei identisch aufgebaute Schneidemodule umfasst, die von einer Montageplatte gehalten sind, die Teil der Montagestruktur 5 der Vorrichtung ist. Jedes der Schneidemodule umfasst eine Antriebseinheit 12A; 12B und eine mit der Montagestruktur 5 verbundene Lagervorrichtung 128A; 128B, welche es erlaubt, einen zugehörigen ersten bzw. zweiten Lagerblock 129A, 129B vertikal abzusenken und wieder anzuheben. An jedem Lagerblock 129A; 129B sind je zwei Ultraschallgeneratoren 13A, 13B bzw. 13C, 13D angeordnet, welche je über ein Kopplungselement 15 mit einem Schneidewerkzeug IIA, IIB, HC oder HD verbunden sind. Figure 2 shows the disassembled cutting device 1 of Figure 1 comprising two identically constructed cutting modules held by a mounting plate which is part of the mounting structure 5 of the device. Each of the cutting modules comprises a drive unit 12A; 12B and a bearing device 128A connected to the mounting structure 5; 128B, which allows a respective first and second bearing block 129A, 129B to lower and raise vertically. At each storage block 129A; 129B are each two ultrasonic generators 13A, 13B and 13C, 13D arranged, which are each connected via a coupling element 15 with a cutting tool IIA, IIB, HC or HD.
Die Schneidewerkzeuge HA, HD umfassen je eine Klinge, an deren Rücken die in einem Bogen verlaufenden Kopplungselemente 15 angeschweisst sind, wodurch die Ultraschallenergie in die Klingen eingekoppelt werden kann. Mit diesen Schneidewerkzeugen HA, HD können dieThe cutting tools HA, HD each comprise a blade, at the back of which the arcuate coupling elements 15 are welded, whereby the ultrasonic energy can be coupled into the blades. With these cutting tools HA, HD can
Nahrungsmitteleinheiten 8A, 8L praktisch ohne Kraftaufwand geschnitten werden. Während des Schneidevorgangs wirken daher praktisch keine Kräfte auf das Nahrungsmittel ein, weshalb eine maximale Präzision erzielt wird. Food units 8A, 8L virtually no effort get cut. During the cutting process, therefore, virtually no forces act on the food, which is why maximum precision is achieved.
Nachteilig bei der in Figur 2 vereinzelt dargestellten Schneidevorrichtung 1 ist hingegen der voluminöse Aufbau. Die Antriebseinheiten 12A; 12B sind säulenartig ausgebaut, um den linearen Antrieb der Schneidewerkzeuge IIA, HD zu realisieren. Die linearen Schneidebewegungen erfordern eine entsprechende Steuerung und einen entsprechenden Antrieb. Während der Rückbewegung der Schneidewerkzeuge HA, HD können diese keine Schneidearbeit ausführen, weshalb der Schneidezyklus nur zu 50 % genutzt werden kann. A disadvantage of the cutting device 1 shown isolated in Figure 2, however, is the voluminous structure. The drive units 12A; 12B are built like a column to realize the linear drive of the cutting tools IIA, HD. The linear cutting movements require a corresponding control and a corresponding drive. During the return movement of the cutting tools HA, HD, these can not perform any cutting work, which is why the cutting cycle can only be used to 50%.
Figur 3a zeigt eine erfindungsgemässe Schneidevorrichtung 1 von der Seite. Figur 3b zeigt dieselbe Schneidevorrichtung 1 von vorn. FIG. 3 a shows a cutting device 1 according to the invention from the side. FIG. 3b shows the same cutting device 1 from the front.
Die Schneidevorrichtung 1 umfasst ein Schneidewerkzeug in Form einer rotierbar gelagerten Klinge 11, die über ein Kopplungselement 15 und einen Energiewandler 14 mit einem Ultraschallgenerator 13 verbunden ist. Das Kopplungselement 15 ist von einer Rotorwelle bzw. Antriebswelle 18 gehalten, die innerhalb eines Gehäuses 7 mittels Lagerelementen 180 rotierbar gelagert ist. Das Kopplungselement 15, welches beispielsweise ein Rechteckprofil aufweist, ist mit einem Endstück 151 koaxial zur Antriebswelle 18 ausgerichtet und verläuft in einem Bogen von 180°. Das zweite Endstück 152 des Kopplungselements 15 ist mit dem Klingenrücken der Klinge 11 verbunden, vorzugsweise verschweisst , und verläuft senkrecht dazu. Das erste und das zweite Endstück 151, 152 sind in der Länge derart ausgebildet, dass die Klinge 11 in Front des Gehäuses 7 in einer Ebene frei rotierbar ist, die senkrecht zur Antriebsachse x bzw. zur Antriebswelle 18 ausgerichtet ist . The cutting device 1 comprises a cutting tool in the form of a rotatably mounted blade 11, which is connected via a coupling element 15 and an energy converter 14 with an ultrasonic generator 13. The coupling element 15 is held by a rotor shaft or drive shaft 18, which is mounted rotatably within a housing 7 by means of bearing elements 180. The coupling element 15, which for example has a rectangular profile, is aligned with an end 151 coaxial with the drive shaft 18 and extends in an arc of 180 °. The second end 152 of the coupling element 15 is connected to the blade back of the blade 11, preferably welded, and extends perpendicular thereto. The first and second end pieces 151, 152 are formed in the length such that the blade 11 is freely rotatable in the front of the housing 7 in a plane which is perpendicular is aligned to the drive axis x and the drive shaft 18.
Die Klinge 11 kann daher in der Ebene gedreht werden, wobei die Klinge 11 innerhalb eines Kreissegments einen Schnitt ausführt. Grundsätzlich kann die Klinge 11 während der gesamten Umdrehung Prozessgut 8, 81, 82, 83 erfassen, welches beispielsweise auf der Fördervorrichtung von Figur 1 zugeführt oder aus dem in Figur 3a gezeigten Extruder 90 ausgestossen wird. Der Extruder 90 ist oberhalb der Schneidevorrichtung 1 gezeigt. Weitere Extruder 90 können unterhalb und seitlich der Schneidevorrichtung 1 angeordnet werden. Die Schneidevorrichtung 1 kann auf der Höhe des Extruders 90 oder zwischen mehreren Extrudern 90 und auch in Front des bzw. der Extruder 90 angeordnet werden und diesen entgegen gerichtet sein. The blade 11 can therefore be rotated in the plane with the blade 11 making a cut within a circle segment. In principle, the blade 11 can detect process material 8, 81, 82, 83 during the entire revolution, which is supplied for example on the conveyor device of FIG. 1 or ejected from the extruder 90 shown in FIG. 3a. The extruder 90 is shown above the cutting device 1. Further extruders 90 can be arranged below and to the side of the cutting device 1. The cutting device 1 can be arranged at the level of the extruder 90 or between a plurality of extruders 90 and also in front of the extruder or extruder 90 and be directed against it.
Die Drehzahl der Antriebswelle 18 kann derart gewählt werden, dass Schnittstücke 810 mit einer gewünschten Länge geschnitten werden. Da die Klinge 11 stets in dieselbe Richtung gedreht wird, muss nur wenig Energie zugeführt werden, mittels der Reibungsverluste kompensiert werden, die insbesondere durch den Schneidvorgang verursacht werden. The rotational speed of the drive shaft 18 may be selected such that cut pieces 810 are cut to a desired length. Since the blade 11 is always rotated in the same direction, only little energy must be supplied, are compensated by means of the friction losses, which are caused in particular by the cutting process.
Sofern die Klinge 11 beidseitig mit Schneiden 111, 112 (siehe Figur 5) versehen ist, so wird die Klinge 11 beispielsweise für eine erste Betriebsdauer in die eine und dann für eine zweite Betriebsdauer in die andere Richtung gedreht, so dass beide Schneiden 111, 112 gleichmässig abgenutzt werden, bzw. bis die erste und dann die zweite Schneide 111; 112 abgenutzt ist. Selbstverständlich können Schneidvorgänge auch in beide Richtungen durchgeführt werden, wozu die Klinge 11 z.B. In der Art eines Scheibenwischers hin und her bewegt wird. Die Antriebswelle 18 kann direkt oder indirekt mit einer Antriebseinheit 12, beispielsweise einem Elektromotor gekoppelt werden. In der Ausgestaltung von Figur 3a ist die Antriebswelle 18 mit einem Zahnrad 121 versehen, welches von einem Zahnriemen 122 angetrieben wird, welcher aus dem Gehäuse 7 heraus zu einer Antriebseinheit geführt wird. If the blade 11 is provided on both sides with cutting edges 111, 112 (see FIG. 5), then the blade 11 is rotated in the other direction for a first operating time, for example, and then for a second operating time, so that both cutting edges 111, 112 evenly worn, or until the first and then the second cutting edge 111; 112 is worn out. Of course, cutting operations can also be performed in both directions, for which purpose the blade 11 is moved back and forth, for example in the manner of a windshield wiper. The drive shaft 18 may be directly or indirectly coupled to a drive unit 12, such as an electric motor. In the embodiment of Figure 3a, the drive shaft 18 is provided with a gear 121 which is driven by a toothed belt 122 which is guided out of the housing 7 out to a drive unit.
In der gezeigten Ausgestaltung sind sowohl der Ultraschallgenerator 13, als auch der damit verbundene Energiewandler 14, der mit dem Kopplungselement 15 verbunden ist, mit der Antriebswelle 18 verbunden. In the embodiment shown, both the ultrasound generator 13 and the associated energy converter 14, which is connected to the coupling element 15, are connected to the drive shaft 18.
Elektrische Energie wird der Schneidevorrichtung 1 über ein mehradriges Kabel 160 (siehe Figur 5) zugeführt, welches von einer Halterung 166 gehalten und mit Schleifkontakten 161 verbunden ist, die an Schleifringen 162 anliegen, die koaxial auf der Antriebswelle 18 sitzen. Steuersignale werden über das Kabel 160 an weitere Schleifkontakte 163 abgegeben, die an weiteren Schleifringen 164 anliegen. Die Schleifkontakte 161, 163 und die Schleifringe 162, 164 bilden eine elektrische Kopplungsvorrichtung 16, die innerhalb eines Gehäuseteils 73 angeordnet ist. Electrical energy is supplied to the cutting device 1 via a multi-core cable 160 (see FIG. 5) which is held by a support 166 and connected to sliding contacts 161 which abut slip rings 162 coaxial with the drive shaft 18. Control signals are output via the cable 160 to further sliding contacts 163 which rest against further slip rings 164. The sliding contacts 161, 163 and the slip rings 162, 164 form an electrical coupling device 16, which is arranged within a housing part 73.
Elektrische Energie kann der Schneidevorrichtung 1 auch auf andere Weise zugeführt oder von dieser sogar selbst erzeugt werden, indem von der Antriebseinheit 12 zugeführte mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird. Beispielsweise kann elektrische Energie induktiv über Spulen 1600 zugeführt werden. Alternativ können innerhalb des Gehäuses 7 Permanentmagneten 1601 angeordnet werden, deren Magnetfelder von Spulen 1600 erfasst werden, die von der Antriebswelle 18 gehalten sind. In den Spulen 1600 induzierte Spannungen werden einer Stromversorgungseinheit zugeführt, welche die zugeführten Spannungen wandeln und/oder gleichrichten kann. Auf diese Weise kann Energie für den Betrieb des Ultraschallgenerators 13 bereitgestellt werden. Alternativ können elektrische Signale im Frequenzbereich des Ultraschalls durch galvanische oder induktive Kopplung direkt dem Energiewandler 14 zugeführt werden, welcher elektrische Schwingungen in mechanische Schwingungen wandelt. Electrical energy can also be supplied to the cutting device 1 in another way or even generated by it itself, by converting mechanical energy supplied by the drive unit 12 into electrical energy. For example, electrical energy can be supplied inductively via coils 1600. Alternatively, permanent magnets 1601 may be arranged inside the housing 7, the magnetic fields of which are detected by coils 1600 which are held by the drive shaft 18. In the coils 1600 induced voltages are supplied to a power supply unit, which convert the supplied voltages and / or can rectify. In this way, power for the operation of the ultrasonic generator 13 can be provided. Alternatively, electrical signals in the frequency range of the ultrasound can be supplied by galvanic or inductive coupling directly to the energy converter 14, which converts electrical vibrations into mechanical vibrations.
Der Ultraschallgenerator 13 oder der Energiewandler 14 können auch mit Halbleiterschaltungen, beispielsweise Verstärkern, und/oder einer Steuereinheit 130 verbunden werden. Die rotierende Klinge 11 kann daher genau gleich, wie eine stationäre Klinge mit Ultraschallenergie versorgt werden. Auch hinsichtlich der Steuerung resultieren keine Einschränkungen. In vorzugsweisen Ausgestaltungen können Steuersignale drahtlos über eine Funkschnittstelle 600 zur Steuereinheit 130 übertragen werden. Auch Statusmeldungen der Schneidevorrichtung 1 können von der Steuereinheit 130 zurück zu einer zentralen Steuereinheit 6 übertragen werden. The ultrasonic generator 13 or the energy converter 14 may also be connected to semiconductor circuits, such as amplifiers, and / or a control unit 130. Therefore, the rotating blade 11 can be supplied with ultrasonic energy exactly like a stationary blade. Also with regard to the control, there are no restrictions. In preferred embodiments, control signals can be transmitted wirelessly via a radio interface 600 to the control unit 130. Status messages of the cutting device 1 can also be transmitted from the control unit 130 back to a central control unit 6.
Figur 3a zeigt eine besonders vorteilhafte Ankopplung an die Klinge 11. Die Ankopplung von Ultraschallenergie an die Klinge 11 kann jedoch auch auf andere Weise erfolgen. Die Figuren 3a und 3b zeigen, dass das Kopplungselement 15 innerhalb der Antriebswelle 18 gehalten ist, die ihrerseits in einer Lagervorrichtung 180 gelagert ist. In Figur 3a ist gezeigt, dass zwei Lagervorrichtungen 180 vorgesehen sind, zwischen denen der Ultraschallgenerator 13 gehalten ist. Der Ultraschallgenerator 13 sitzt beispielsweise in Form eines Ringes auf der Antriebswelle 18. Auf dem in das Gehäuseteil 73 hineinragenden Endstück der Antriebswelle 18 sitzen das Zahnrad 121 und die Schleifringe 162 und 164. Grundsätzlich ist es auch möglich, den Ultraschallgenerator 13 in diesen Bereich zu verschieben. Figur 4 zeigt die Schneidevorrichtung 1 von Figur 3a in räumlicher Darstellung von vorn. Es ist ersichtlich, dass das erste Endstück 151 des Kopplungselements 15 in die Antriebswelle 18 hinein geführt ist, die gegebenenfalls nur von einer einzigen Lagervorrichtung 180 gehalten ist. Auf der anderen Seite ist das etwas kürzere zweite Endstück 152 des Kopplungselements 15 senkrecht auf die Frontfläche des Klingenrückens 110 geführt und mit diesem verbunden, vorzugsweise verschweisst . Das erste und das zweite Endstück 151, 152 sind durch ein U-förmiges Teil 153 des Kopplungselements 15 miteinander verbunden. DasFigure 3a shows a particularly advantageous coupling to the blade 11. The coupling of ultrasonic energy to the blade 11, however, can also be done in other ways. Figures 3a and 3b show that the coupling element 15 is held within the drive shaft 18, which in turn is mounted in a bearing device 180. FIG. 3 a shows that two bearing devices 180 are provided, between which the ultrasound generator 13 is held. The ultrasonic generator 13 is seated in the form of a ring on the drive shaft 18, for example. The gear 121 and the slip rings 162 and 164 are seated on the end piece of the drive shaft 18 protruding into the housing part 73. In principle, it is also possible to move the ultrasonic generator 13 into this area , Figure 4 shows the cutting device 1 of Figure 3a in a spatial representation of the front. It can be seen that the first end 151 of the coupling element 15 is guided into the drive shaft 18, which is optionally held only by a single bearing device 180. On the other hand, the slightly shorter second end 152 of the coupling element 15 is guided perpendicular to the front surface of the blade back 110 and connected thereto, preferably welded. The first and second end pieces 151, 152 are connected to each other by a U-shaped part 153 of the coupling element 15. The
Kopplungselement weist in dieser Ausgestaltung einen quadratischen Querschnitt auf. Auf der Rückseite der Schneidevorrichtung 1 sind die elektrischen Anschlussleitungen 160 gezeigt, die in einer Halterung 166 gehalten sind. Coupling element has a square cross-section in this embodiment. On the back of the cutting device 1, the electrical connection lines 160 are shown, which are held in a holder 166.
Anstelle der Schneidevorrichtungen 1, die in die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Fördervorrichtung eingebaut sind, können daher erfindungsgemässe Schneidevorrichtungen 1 eingesetzt werden, die von der dortigen Steuereinheit 6 gesteuert werden. Es ist ersichtlich, dass sich die Bauhöhe der Anlage dadurch wesentlich reduziert. Instead of the cutting devices 1 which are installed in the conveying device shown in FIGS. 1 and 2, it is therefore possible to use cutting devices 1 according to the invention, which are controlled by the local control unit 6. It can be seen that the overall height of the system thereby significantly reduced.
Figur 4 zeigt ferner Montageelemente 78, mittels denen das Gehäuseteil 73 mit dem Gehäuseteilen 71 und 72 verbunden ist, die ihrerseits durch Montageschrauben 79 miteinander verbunden sind. Figure 4 also shows mounting elements 78, by means of which the housing part 73 is connected to the housing parts 71 and 72, which in turn are interconnected by mounting screws 79.
Figur 5 zeigt die Schneidevorrichtung 1 von Figur 3a in räumlicher Darstellung von hinten. In dieser Darstellung sind die Schleifkontakte 161, 163, Schleifringe 162, 164 und das Zahnrad 121 gut ersichtlich, welches von einem Zahnriemen 122 angetrieben werden kann. Weiter ist in Figur 5 gezeigt, dass die Klinge 11 zwei einander gegenüberliegende Schneiden 111, 112 aufweist und daher vorteilhaft in beide Richtungen rotiert werden kann. Figure 5 shows the cutting device 1 of Figure 3a in a spatial representation from behind. In this illustration, the sliding contacts 161, 163, slip rings 162, 164 and the gear 121 are clearly visible, which can be driven by a toothed belt 122. Furthermore, it is shown in FIG. 5 that the blade 11 has two mutually opposite cutting edges 111, 112 and therefore can be advantageously rotated in both directions.
Figur 6 zeigt die Schneidevorrichtung 1 von Figur 3a in einer vorzugsweisen Ausgestaltung mit direkter Ankopplung der Klinge 11 an eine Antriebseinheit 12 bzw. einen Elektromotor, der in das Gehäuse 7 integriert ist. Die Motorwelle des Elektromotors 12 ist koaxial mit der Antriebswelle 18 ausgerichtet und bildet mit dieser vorzugsweise eine Einheit. Die Antriebswelle 18 bildet vorzugsweise mit daran gekoppelten Spulen 1600 den Rotor eines elektrischen Generators. Das Gehäuse 7 mit Permanentmagneten 1601 bildet hingegen den Stator des Generators. Bei der Drehung des Rotors wirken die magnetischen Felder der Permanentmagneten 1601 auf die Spulen 1600 ein. Die auftretenden magnetischen Wechselfelder innerhalb der Spulen 1600 induzieren Spannungen und Ströme, die in einer Stromversorgungseinheit 1650 verarbeitet werden. Beispielsweise werden die induzierten Wechselspannungen gleichgerichtet. Die gewandelte Energie kann in einem Akkumulator gespeichert werden, so dass die zum Betrieb des Ultraschallgenerators erforderlicheFigure 6 shows the cutting device 1 of Figure 3a in a preferred embodiment with direct coupling of the blade 11 to a drive unit 12 and an electric motor, which is integrated into the housing 7. The motor shaft of the electric motor 12 is aligned coaxially with the drive shaft 18 and preferably forms a unit therewith. The drive shaft 18 preferably forms the rotor of an electric generator with coils 1600 coupled thereto. The housing 7 with permanent magnets 1601, however, forms the stator of the generator. Upon rotation of the rotor, the magnetic fields of the permanent magnets 1601 act on the coils 1600. The alternating magnetic fields occurring within the coils 1600 induce voltages and currents that are processed in a power supply unit 1650. For example, the induced AC voltages are rectified. The converted energy can be stored in an accumulator, so that the required for the operation of the ultrasonic generator
Versorgungsspannung stets zur Verfügung steht. Mit Inbetriebnahme der Antriebseinheit 12 gelingt es somit, die rotierende Schneidevorrichtung 1 autonom zu betreiben. Wie bereits erwähnt können Steuerungssignale 61 von einer zentralen Steuereinheit 6 auch per Funk zur Schneidevorrichtung 1 und zurück übertragen werden. Supply voltage is always available. With commissioning of the drive unit 12, it is thus possible to operate the rotating cutting device 1 autonomously. As already mentioned, control signals 61 can also be transmitted by radio from a central control unit 6 to the cutting device 1 and back.
In Figur 6 ist ferner eine andere Ausgestaltung der Klinge 11 und des Kopplungselements 15 gezeigt, welches einen Bogen eines Viertelkreises bildet. Die Schneiden 111, 112 der Klinge 11 sind achsparallel zur Antriebsachse x ausgerichtet und beschreiben während des Schneidezyklus eine Zylinderwand. In Figure 6, another embodiment of the blade 11 and the coupling element 15 is further shown, which forms an arc of a quarter circle. The cutting edges 111, 112 of the blade 11 are aligned axially parallel to the drive axis x and describe a cylinder wall during the cutting cycle.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung (1) zum Schneiden eines Prozessguts, insbesondere eines Nahrungsmittels (8), mit wenigstens einem Schneidewerkzeug in Form einer Klinge (11), die einerseits mit einer Antriebsvorrichtung (12) und die andererseits über ein Kopplungselement (15) und einen Energiewandler (14) mit einem Ultraschallgenerator (13) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement (15) und der Energiewandler (14), gegebenenfalls auch der Ultraschallgenerator (13), derart rotierbar gehalten sind, dass die mit Ultraschallenergie beaufschlagbare Klinge (11) rotierbar ist . 1. Device (1) for cutting a process material, in particular a food (8), with at least one cutting tool in the form of a blade (11), on the one hand with a drive device (12) and the other via a coupling element (15) and an energy converter (14) is connected to an ultrasound generator (13), characterized in that the coupling element (15) and the energy converter (14), optionally also the ultrasound generator (13), are rotatable in such a way that the ultrasound energy can be applied to the blade (11) is rotatable.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinge (11), auf einer Seite oder auf beiden Seiten eine Schneidekante (111; 112) aufweist. 2. Device (1) according to claim 1, characterized in that the blade (11), on one side or on both sides of a cutting edge (111, 112).
3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinge (11) vom Kopplungselement (15) derart gehalten ist, dass sie in einer Ebene rotierbar ist, die senkrecht zur Antriebsachse (x) einer Antriebswelle (18) steht. 3. Device (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the blade (11) by the coupling element (15) is held such that it is rotatable in a plane perpendicular to the drive axis (x) of a drive shaft (18). stands.
4. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement (15) bogenförmig ausgestaltet ist gebogen und auf der Frontseite oder Rückseite mit dem Klingenkörper (110) vorzugsweise dem Klingenrücken verbunden ist. 4. Device (1) according to any one of claims 1-3, characterized in that the coupling element (15) is designed arcuate and bent on the front or back with the blade body (110) is preferably connected to the blade back.
5. Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Klingenkörper (110) zugewandte Ende des Kopplungselements (15) senkrecht auf dem Klingenkörper (110) steht. 5. Device (1) according to claim 4, characterized in that the blade body (110) facing the end of the coupling element (15) is perpendicular to the blade body (110).
6. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 3 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass des Kopplungselement (15) in der Antriebswelle (18), gegebenenfalls eine Hohlwelle, integriert ist oder einen Teil davon bildet und/oder dass die Antriebswelle (18) in wenigstens einer Lagervorrichtung (180) gelagert und direkt oder indirekt über Antriebselemente (121, 122), wie Zahnräder und Zahnriemen, mit einer Antriebseinheit (12) verbunden ist . 6. Device (10) according to any one of claims 3 - 5, characterized in that the coupling element (15) in the drive shaft (18), optionally a hollow shaft, is integrated or forms a part thereof and / or that the drive shaft (18) stored in at least one bearing device (180) and directly or indirectly via drive elements (121, 122), such as gears and timing belt, with a drive unit (12) is connected.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (18) den Energiewandler (14) oder den Energiewandler (14) und den Ultraschallgenerator (13) sowie das mit dem Energiewandler (14) verbundene Kopplungselement (15) hält. Device (1) according to Claim 6, characterized in that the drive shaft (18) holds the energy converter (14) or the energy converter (14) and the ultrasound generator (13) and the coupling element (15) connected to the energy converter (14).
Vorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ultraschallgenerator (13) oder dem Energiewandler (14) Energie und/oder Steuersignale über eine elektrische Kopplungseinheit (16) zuführbar sind . Device (1) according to claim 6 or 7, characterized in that the ultrasonic generator (13) or the energy converter (14) energy and / or control signals via an electrical coupling unit (16) can be fed.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallgenerator (13) oder der Energiewandler (14) eine Steuereinheit (130) umfasst, der Kommandos zur Steuerung des Ultraschallgenerators (13) oder des Energiewandlers (14) zuführbar sind. Device (1) according to claim 8, characterized in that the ultrasonic generator (13) or the energy converter (14) comprises a control unit (130), the commands for controlling the ultrasonic generator (13) or the energy converter (14) can be fed.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Kopplungseinheit (16) Elemente (161, 162, 163, 164) zur galvanischen Ankopplung und/oder Elemente (1600) zur induktiven Ankopplung aufweist. Device (1) according to claim 8 or 9, characterized in that the electrical coupling unit (16) comprises elements (161, 162, 163, 164) for galvanic coupling and / or elements (1600) for inductive coupling.
11. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidevorrichtung 1 einen Stromgenerator umfasst, mittels dessen rotorseitig eine Versorgungsspannung erzeugt wird, wozu vorzugsweise stationär angeordnete Permanentmagnete (1601) vorgesehen sind, deren Magnetfelder Spannungen in Spulen (1600) induzieren, die mit der Antriebswelle (18) rotierbar sind . 11. Device (1) according to any one of claims 1-10, characterized in that the cutting device 1 comprises a current generator, by means of whose rotor side a supply voltage is generated, for which purpose preferably stationary arranged permanent magnets (1601) are provided whose magnetic fields voltages in coils ( 1600) which are rotatable with the drive shaft (18).
12. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (18) und gegebenenfalls der Ultraschallgenerator (13) innerhalb eines vorzugsweise zweiteiligen Gehäuses (7) angeordnet sind, aus dem das Kopplungselement (15) hervor tritt. 12. Device (1) according to any one of claims 1-11, characterized in that the drive shaft (18) and optionally the ultrasonic generator (13) within a preferably two-part housing (7) are arranged, from which the coupling element (15) protrudes ,
13. Vorrichtung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich- net, dass das Gehäuse 7 direkt oder indirekt, derart mit einer Fördervorrichtung (9) oder einem Extruder (90) verbunden ist, mittels denen Prozessgut in den Wirkungsbereich der wenigstens einen Klinge (11) förderbar ist. 14. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinge (11) in die eine oder die andere Richtung rotierbar ist. 13. Device (1) according to claim 12, characterized marked, that the housing 7 directly or indirectly, in such a way with a conveying device (9) or an extruder (90), by means of which process material in the range of action of at least one blade ( 11) is eligible. 14. Device (1) according to any one of claims 1-13, characterized in that the blade (11) is rotatable in one or the other direction.
15. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinge (11) mit wählbarer Frequenz kontinuierlich und/oder in vorzugsweise wählbaren Intervallen rotierbar ist. 15. Device (1) according to any one of claims 1-14, characterized in that the blade (11) is rotatable with selectable frequency continuously and / or at preferably selectable intervals.
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