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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für bewegliche, angetriebene Klingen einer Schneidevorrichtung, zur Portionierung, überwiegend von Lebensmittel (z. B. Döner/Gyros Fleisch-Säulen). Die Erfindung nimmt anlehnenden Bezug auf die Patentanmeldung vom 30.11.2010, Pat. Nr.: 10 2010 052 754.8 Die Vorrichtung ist darüber hinaus allgemein anwendbar.
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Stand der Technik
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Ein Handmesser besteht aus der Klinge (Keilschneide) mit dem Aufnahmehals für das Heft und dem Heft (Griffstück). Das Klingenblatt trägt die Schneide und erhält durch Schleifen die Klingenschärfe, welche entscheidend für die Funktion des Werkzeuges ist. Zum Zerteilen von Schnittgütern wird über das Klingenblatt Druck auf die Schneide ausgeübt. Je dünner die Auflagefläche der Schneide ist (Schärfe), desto größer ist die Eindringtiefe in das zu schneidende Material bei gleichem Druck auf das Klingenblatt (Keilschnitt). Das Schneidegut besteht aus Molekülen mit einer Bindekraft. Durch das keilförmige Eindringen der Schneide in das Schneidegut erfolgt eine Trennung der Moleküle. Sie verlieren ihren Zusammenhalt. Bei Handhabung des Messers unterscheidet man grob zwischen dem ziehenden, drückenden und schabenden Schnitt, der durch oszillierende (hin- und her) Bewegungen erleichternd unterstützt wird.
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Eine andere Schneidtechnik wird z. B. bei einem Eierschneider angewandt, für den Willy Abel 1911 ein Patent erhielt. Das Produkt wurde ein Welterfolg. Als Schneiden dienen dünne Drähte. Wird die Klinge eines Messers in eine angetriebene Vorrichtung eingespannt, nennt man es Maschinenmesser, bei dem die gleichen Grundsätze wie beim Schneiden mit einem Handmesser Anwendung finden. Die Klingenausformung entspricht dem Verwendungszweck.
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Die Dissertation von Frau DIPL.-ING. Susann Zahn, TU Dresden, Ultraschallschneiden von Lebensmitteln, -Grundlagen des Ultraschallschneidens- führt ausführlich aus, wie Schneidvorgänge ablaufen. Es wurden angetriebene Messerklingen in den Markt eingeführt, z. B. Kreismesser mit rotierender Messerscheibe der Firmen Uyar33803 Steinhagen, Fa. Polydor32312 Lübbecke, Fa. Dost 95032Hof, Fa. Memmo Messer76646 Bruchsal, Fa. Ünal Döner Messer87509 Immenstadt oder pneumatisch angetriebene Messer der Fa. Astor 15859Sorkow. Mittels Ultraschall angetriebene Klingen fertigen z. B. die Firmen Dr. Wolf +Partner Lebensmitteltechnik 06108Halle/Saale, Gerd Sommer Diamantdrahtsägen 61250Usingen, Ingo Jähnich Ultraschalltechnologie 16356Ahrensfeld, Dönighaus Schneidlösungen 33154Salzkotten, usw. her. Rasierapparate, Haarschneidemaschinen usw., dienen als Maschinenmesser in Haushalten.
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Nachteile des Standes der Technik
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- • Maschinenmesser benötigen Zusatzgeräte, wie z. B.
- • Ultraschall benötigt frequenzfeste Klingen (40 000 Schwingungen/Sek.) aus speziellem Werkstoff, Generator, HF-Kabel, Konverter, Amplitudenwandler, Sonotrode. Ultraschallschneiden ist für hochspezialisierten Einsatz in der Medizintechnik oder der industriellen Fertigung geeignet.
- • Elektrische Dönermesser benötigen einen Trafo. Die Herstellung ist aufwändig und sicherheitstechnisch mit Dichtungsproblemen behaftet. Dieses schlägt sich im Preis Von ca. 500–800 € für das Produkt nieder.
- • Pneumatische Messer werden über die Druckleitung eines Kompressors angetrieben.
- • Der Einsatz von auf dem Markt befindlichen Maschinenmessern in Küchen von gastronomischen Kleinbetrieben oder zum täglichen Gebrauch in Haushalten scheint unzweckmäßig. Sie sind eher dem industriellen Einsatz vorbehalten.
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Aufgabe der Erfindung
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- ist es, eine Vorrichtung zu entwickeln, die angetrieben Messern
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- • einen Anschluss ohne Zusatzgeräte an das vorhandene Stromnetz ermöglicht.
- • Dichtungsprobleme lebensmittelgerecht beheben (Reinigen unter Wasser).
- • Die konstruktive Hochtechnisierung der Maschinenmesser auf eine handliche Form umzugestaltend technisch zu reduzieren, um Vorteile zu erreichen, wie z. B. handliche Verwendung in Haushalten, Gewichtseinsparung, zusammenfassen von bereits vorhandenen technischen Möglichkeiten.
- • Herstellungswege mit weniger Kombinationsmerkmalen gewichtreduzierend zu finden, die einfachere und preislich günstige Fertigungsmöglichkeiten bieten.
- • Schleifvorrichtungen zum Schärfen der Messerschneiden durch kostengünstigere Konstruktionen zu ersetzen.
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Lösung der Erfindungsaufgabe
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Um ein Maschinenmesser mit leicht zu reinigender Wechselklinge für den handlichen Gebrauch, linear oder bogenförmig angetrieben mit geeigneter Schneide oder Schneidedraht lebensmittgerecht und sicherheitstechnisch abgedichtet zur horizontalen oder vertikalen Verwendung der Messerklinge Gewicht einsparend kostengünstig herzustellen, sind marktübliche Komponenten und speziell herzustellende Vorrichtungen erforderlich. Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß gelöst, indem ein -U-förmiger Schwingrahmen mit den Enden auf äußere Lagerböcke (z. B. Steckverzahnung) eines hohlen Messer-Handgriff als mechanischer Träger (z. B. rohrförmig) durch Formschluss positionierend lösbar zusammengesetzt angefügt ist. Ein im Messer-Griff befindlicher abgedichteter Schwingankerantrieb versetzt den Schwingrahmen außen direkt oder indirekt in oszillierende Arbeitsbewegung (hin und her), indem der federbewegliche Rahmen periodisch angezogen und durch Rahmen-Rückstellkräfte in Ruhelage zurück schwingt. Der oszillierende Schwingrahmen nimmt die Messerklinge oder Draht-Schneide mit den Werkzeugaufnahmen formschlüssig lösbar auf. Die Schneidbewegung der Schneide setzt sich aus Schwingung und der Vorschubbewegung des Werkzeuges zusammen. Zur Durchtrennung der zellularen (molekularen) Struktur des Schneidegutes, z. B. bei Lebensmittel, ist eine leichte Druckanwendung der oszillierenden Schneide aufsetzend erforderlich.
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Die Frequenz überwindet das Trägheitsmoment des Schneidegutes. In der Trennzone an der Schneide der Klinge (Draht), ist die Kontakt- und Ablösephase zwischen Messerschneide und Schnittgut durchtrennend. Die Schärfe der Schneiden ist dabei von geringer Bedeutung. Die Frequenz der Schneide regelt durch Reibkraft die Gleitgeschwindigkeit durch das Schneidegut. Daraus ergibt sich eine schonende Trennkraft gegenüber einem Handmessers. Eine weitere Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, indem ein geringerer Materialangriff des Schneidgutes durch Verwendung Wolframkarbid oder Diamantstaub besetzter Schneidedrähte erfolgt. Eine Verringerung der kritischen Schnitttiefe ist gegeben. Schneiddraht hat geringste Anhaftungen von Schneidmaterial und verbessert die hygienischen Bedingungen, sowie eine leichte Reinigung. Wechselklingen werden zum Nachschleifen dem Werkzeughalter entnommen. Die Werkzeugaufnahme ist unter anderem für Industriell vorgefertigte, einmalig zu verwendende Wechselklingen/Schneidedraht vorgesehen. Ein Nachschleifen entfällt.
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Zeichnungen
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Bezugszeichenliste
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Fig. 1 Schwingankerantrieb mit linearer oder bogenförmiger Kraftabgabe
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- Erregerspule
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- Spulenkern
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- Schwinganker linear
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- elastische Aufhängung
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- Drehpunkt
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- Nennluftspalt
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- Schwinganker, bogenförmig
Fig. 2 Übersichtszeichnungen eines Schwingrahmen-Motormessers, horizontal, vertikal - 8
- magnetischer Schwingankerantrieb
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- elektrische Zuleitung
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- Frequenz, materialeigene Rückstellkraft
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- Lager zum Auffangen von Scherkräften
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- Griff, Gehäuse
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- Schenkelfeder-Schwingrahmen
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- Drehpunkt, Kupplung
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- Blattfeder als Schwinganker und Schwingrahmen
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- Lagerböcke, Aufnahme des Schwingrahmens
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- Formschluss mit Schwingrahmen
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- Dichtung
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- Klingenaufnahme, Werkzeugaufnahme
Fig. 3 Klingenaufnahme, Wechselklingen, Drahtschneide, horizontal, vertikal - 20
- Wechselklinge,
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- Wechselklinge mit Doppelschneide
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- Schneidedraht,
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- Drahtaufnahme für Schneidedraht
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- Regulierung der Schnitttiefe, Schnittbreite
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- Vertikalaufnahme der Mimik
Fig. 4 zusammenfassende Darstellung -
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Erläuterungen
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- Schwingung: Eine Schwingung (Oszillation) ist der Verlauf einer Zustandsänderung eines Körpers, wenn ein System aufgrund einer einwirkenden Kraft aus dem stabilen Gleichgewicht gebracht und durch die rücktreibende Kraft wieder in Richtung des Ausgangszustandes gezwungen wird.
- Frequenz: ist die Häufigkeit eines sich regelmäßig wiederholenden Vorgangs, z. B. Anzahl der Hübe in einer Zeitspanne.
- Schwingantrieb: Magnetische Schwingantriebe sind Feder-Masse-Systeme. Beim Schwingantrieb wird das bewegliche, federbelastete Teil einer Magnetspule im Rhythmus der Netzfrequenz angezogen und schwingt so durch Federkraft gesteuert hin- und her (Hubveränderung). Schwingantriebe dieser Art können nur mit Wechselstrom betrieben werden. Vorteil: geringer Leistungsverbrauch, verschleißarmer Antrieb, geringe Wartung, gute Abdichtungsmöglichkeiten, da bewegliche mechanische Teile außerhalb des Gehäuses.
- Schwingmagnete: bestehen in der Hauptsache aus Magnetkörper und beweglicher Masse. Die Masse wird durch Rückstellfedern in die Ruhelage gezogen. Es sind elektromagnetische Geräte, die bei Erregung mit Wechselspannung eine periodische Bewegung ausführen. In Verbindung mit Massen und Federn bilden Schwingmagnete einen elektromagnetischen Vibrator. Sie haben eine lineare oder bogenförmige Kraftabgabe. Bei Schwingmagneten für den direkten Netzanschluss von 50 Hz, ist die mechanische Schwingung gleich der doppelten Netzfrequenz, z. B. 50 Hz Netz = 100 Hz mechanisch = 6000Schwingungen/min.
- Nennluftspalt: bei Elektromagneten ist die Summe der Schwingbreite von Arbeitsmasse und Freimasse.
- Wagnerscher Hammer: Ist die Wirkungsweise von elektromagnetischen Geräten (Klingeln), die eine Schwingbewegung durch einen Hebelarm für die Arbeit erfordern.
- Motor: Beweger, antreiben.
- Motorisch: Bewegungstechnik, Bewegungen steuernd, den Bewegungsablauf betreffend.
- Maschinenmesser: Wird die Klinge eines Messers in eine angetriebene Vorrichtung eingespannt, nennt man es Maschinenmesser.
- Arbeit: ist das Produkt aus der aus einem System angreifenden Kraft und dem in Kraftrichtung zurückgelegten Weg.
- Hebelarm: Der wirksame Hebelarm ist der senkrechte Abstand zwischen der Wirkungslinie der Kraft und dem Drehmittelpunkt des Körpers.
- Federn: sind elastische Bauteile, die unter Belastung nachgeben und bei Entlastung in den Ursprungszustand zurückkehren.
- Blattfeder: Sei besteht meist aus flachem Metallband das bogenförmig gespannt werden kann. Oft sind mehrere Metallband-Lagen zu einem Federpaket zusammengefasst, das formschlüssig zusammen gehalten wird.
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Ausführungsbeispiel
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Die nachfolgende Beschreibung hat lediglich beispielhaften Charakter. Die Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Der rohrförmige Messergriff (12) eines Maschinenmessers hat an der Außenseite Lagerböcke (16) zur Aufnahme eines in Schwingung zu versetzenden -U-förmigen Rahmens. Die Rahmenenden des Schwingrahmens (13/15) sind über einer Steckverzahnung der Lagerböcke (16) formschlüssig lösbar mit dem Messergriff verbunden. Innerhalb des Messergriffes ist ein magnetischer Schwingankerantrieb (8) als motorischer Anreger des Schwingrahmens sicherheitstechnisch vergossen eingearbeitet.
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Der Schwingrahmen (13/15) hat Werkzeugaufnahmen (19) zur horizontalen oder vertikalen Aufnahmen einer Messerklinge (20) oder Drahtschneide (22).
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Die wenigen außerhalb des Maschinen-Messergriffes (12) formschlüssig zusammengesetzten Einzelteile sind einfach demontierbar, leicht zu reinigen, auszutauschen und nachzuschleifen. Die Verwendung von industriell vorgefertigten einmalig verwendbaren Klingen ist gegeben.
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Die in Schwingung versetzte Klinge des Maschinenmessers ist unter leichtem Druck auf das Schneidegut aufzusetzen. Die oszillierende Bewegung der Klinge in der Trennzone ahmt die Schnittbewegung eines Handmessers nach. Die Klingenfrequenz (10) überwindet durchtrennend das Trägheitsmoment des Schneidegutes.
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Besonders kostensparend ist die Verwendung handelsüblich als Rollenware erhältlich beschichteter Stahl-Schneidedraht (22) als Schneide. Die Sicht auf die Schnittlinie ist sehr gut. Der mit dem Schneidegut in Berührung kommende Draht hat geringste Anhaftungen, die leicht zu entfernen sind, indem das oszillierende Messer in Spülwasser getaucht und so in Sekunden gereinigt ist. Unter elektrischem Strom stehende Teile sind im Griffinneren isolierend vergossen, die arbeitenden mechanischen Teile befinden sich außerhalb. Eine Gefährdung durch elektrische Einwirkung auf den Bediener des Maschinenmessers ist ausgeschossen. Eine Maßveränderung des Nennluftspaltes (6) (i. d. R. 1–6 mm) zwischen Schwingankerantrieb (8) und Schwingrahmen (13/15) verändert einstellbar die oszillierende Bewegung. Diese Einstellmöglichkeit bietet dem Anwender Einfluss auf das Schnittverhalten des Maschinenmessers auf das Schnittgut zu nehmen.
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Die Abstandsrolle (24) im Bereich der Wechselklinge dient der Einstellung von Schnitttiefe und Schnittbreite des Schneidegutes.
