DE10353804A1

DE10353804A1 - Ultraschallbetriebene Schneidvorrichtung

Info

Publication number: DE10353804A1
Application number: DE2003153804
Authority: DE
Inventors: Harald Dr. Hielscher
Original assignee: Dr Hielscher GmbH
Current assignee: Dr Hielscher GmbH
Priority date: 2003-11-15
Filing date: 2003-11-15
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2023-11-16
Also published as: DE10353804B4

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine ultraschallbetriebene Schneidvorrichtung mit einer Sonotrode und mindestens zwei Schneidklingen, wobei die Sonotrode (1) ganzteilig ausgebildet ist und zur Aufnahme der Schneidklingen (2) Schlitze (3) aufweist.
Die Erfindung ist anwendbar beispielsweise zum Schneiden von Lebensmitteln in der Lebensmittelindustrie.

Description

Die Erfindung betrifft eine ultraschallbetriebene Schneidvorrichtung zum Schneiden von Materialien unterschiedlicher Art mittels Ultraschall gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Erfindung ist anwendbar beispielsweise in der Lebensmittelindustrie zum Schneiden von Lebensmitteln.
Aus dem Stand der Technik ist es allgemein bekannt, dass Schneidwerkzeuge mittels Ultraschall erregt werden und zum Schneiden oder anderweitigem Bearbeiten von Materialien verschiedenster Art eingesetzt werden. Hierzu wird prinzipiell ein Ultraschallwandler oder auch Lambda-Halbe-Schwinger eingesetzt, der die eingebrachte elektrische Energie in mechanische Schwingungen umwandelt. Die Energie wird dann von einer Sonotrode auf das Schneidwerkzeug übertragen, über welches die Ultraschallleistung an den Wirkungsort gelangt. Das Schneidwerkzeug ist hierbei im Bereich des Schwingungsmaximums eingespannt. Die in das Schneidwerkzeug übertragenen Längsschwingungen bewirken eine Vibration des Schneidwerkzeuges und damit den Schneidvorgang.
Die DE 298 02 711 beschreibt ein derartiges ultraschallbetriebenes Schneidwerkzeug, welches über einen Ultraschallkonverter sowie einen Amplitudentransformator betrieben wird. Das Schneidwerkzeug ist hierbei ein beschichtetes Messer.
Mit der EP 0 584 670 A1 wird eine Ultraschallschneidevorrichtung beschrieben, die die Anordnung mehrerer Messer gestattet. Jedes Messer ist mit einem Ultraschallhorn verbunden, wobei diese dann aneinander gereiht werden können. Weiterhin ist es möglich, Messerklingen aus dem massiven Material der Sonotrode auszuformen. Dies hat den Nachteil, dass bei Verschleiß die gesamte Sonotrode ausgewechselt werden muss. Ein weiterer Nachteil besteht insbesondere bei Anwendungen in der Lebensmittelindustrie darin, dass die Sonotrode herkömmlicherweise aus Titan besteht und Bruchstücke, welche in die Lebensmittel gelangen können, mit traditionellen Mitteln nicht nachweisbar sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße ultraschallbetriebene Schneidvorrichtung zu schaffen, mit der die Mängel der bekannten Einrichtungen vermieden werden, welche effektiv hergestellt und gewartet werden kann und mit welcher ein sicherer und zuverlässiger Betrieb auch in der Lebensmittelindustrie möglich ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 in Verbindung mit den Merkmalen im Oberbegriff.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass für die Anordnung mehrerer Schneidklingen nur eine Sonotrode benötigt wird und die Schneidklingen schnell und einfach auswechselbar sind. Dies wird dadurch erreicht, dass die Sonotrode ganzteilig ausgebildet ist und zur Aufnahme der Schneidklingen Schlitze angeordnet sind.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass alle Schneidklingen mit nur einem Befestigungselement an der Sonotrode befestigt werden können, indem die Schneidklingen Befestigungsbohrungen aufweisen, durch welche eine Schraube hindurchgeführt wird, wobei die Schraube gleichzeitig durch eine quer zur Schneide- und Schwingungsrichtung der Sonotrode angeordnete Bohrung geführt wird.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Die 1 zeigt hierzu eine perspektivische Darstellung der Sonotrode 1 mit insgesamt vier Schneidklingen 2. Die Schneidklingen 2 sind in Schlitzen 3 angeordnet, welche in die ganzteilig ausgebildete, massiv gestaltete Sonotrode 1 eingebracht sind. Zur Verbindung der Schneidklingen 2 mit der Sonotrode 1 weisen die Schneidklingen 2 Öffnungen auf, durch welche eine Schraube 5 hindurchführbar ist. Die Sonotrode 1 weist eine Bohrung 4 auf, welche der Aufnahme der Schraube 5 sowie der Befestigung der Schneidklingen 2 an der Sonotrode 1 dient. Zur Verbindung der Schneidklingen 2 mit der Sonotrode 1 wird die Schraube 5 in die Bohrung 4 und durch die in den Schneidklingen 2 angeordneten Öffnungen hindurchgeführt und verschraubt. Zusätzlich zu der Verschraubung erfolgt ein Festklemmen der Schneidklingen 2 in den Schlitzen 3. Hierdurch wird eine sichere und zuverlässige Halterung der Schneidklingen 2 in den Schlitzen 3 bewirkt.
Für einen optimierten Betrieb der ultraschallbetriebenen Schneidvorrichtung ist es sinnvoll, die Schwingungsamplituden der durch die Schlitze 3 gebildeten und die Schneidklingen 2 festklemmenden Klemmsegmente 6 der Sonotrode 1 abzugleichen. Hierdurch wird verhindert, dass durch unterschiedliche Amplituden Reibungs- und Wärmeverluste auftreten. Der Abgleich erfolgt durch Bearbeitung der Klemmsegmente 6 durch bekannte mechanische Methoden. Durch den Abgleich wird eine Güte auf gleichem, einheitlichem Niveau erzeugt.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die hier dargestellte Ausführungsvariante. Vielmehr ist es möglich, durch Kombination der beschriebenen Mittel und Merkmale weiterer Ausführungsvarianten zu realisieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

1: Sonotrode
2: Schneidklinge
3: Schlitz
4: Bohrung
5: Schraube
6: Klemmsegment

Claims

Ultraschallbetriebene Schneidvorrichtung mit einer Sonotrode und mindestens zwei Schneidklingen, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (1) ganzteilig ausgebildet ist und zur Aufnahme der Schneidklingen (2) Schlitze (3) angeordnet sind.
Ultraschallbetriebene Schneidvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidklingen (2) und die Sonotrode (1) Öffnungen zum Zusammenwirken mit Befestigungsmitteln aufweisen.
Ultraschallbetriebene Schneidvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (1) mindestens eine quer zur Schneid- und Schwingrichtung angeordnete Bohrung (4) zum Zusammenwirken mit einer Schraube (5) zur Befestigung der Schneidklingen (2) an der Sonotrode (1) aufweist.
Ultraschallbetriebene Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidklingen (2) Befestigungsbohrungen aufweisen, durch welche die Schraube (4) hindurchgeführt wird.
Ultraschallbetriebene Schneidvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Schlitze (3) Klemmsegmente (6) an der Sonotrode (1) gebildet werden.
Verfahren zum Abgleich von Ultraschallbetriebenen Schneidvorrichtungen gemäß der voranstehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgleich durch mechanische Bearbeitung der Klemmsegmente (6) erfolgt.