DE19511964A1 - Schneidgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schneidgerät mit mindestens einem, in einem Gestell angeordneten, oszillatorisch ange­ triebenen Schneid- bzw. Trennwerkzeug.

Zum Schneiden von Lebensmitteln wie Käse, Brot, Fleisch, Kuchen oder auch zum Schneiden von pastösem oder plasti­ schem Gut ist eine besondere Schneidtechnik erforderlich, um das Gut schonend und genau zu schneiden. Gebräuchlich sind hierzu Schneidgeräte mit Schneidmessern, die paarweise aneinander liegen, so daß sie innerhalb einer Schnittfuge wirksam werden, und die gegenläufig oszillatorisch ange­ trieben werden. Ein solches Schneidgerät ist z. B. als Hand­ gerät aus der DE-OS 37 30 847 bekannt.

Insbesondere für den gewerblichen Einsatz werden auch Schneidgeräte mit mehreren parallelen Messeranordnungen zum Schneiden von Kuchen und ähnlichem Gut eingesetzt, die mit derartigen Doppelmessern ausgerüstet sind, wie das DE-GM 93 08 596 zeigt.

Derartige Messeranordnungen besitzen noch einige gravie­ rende Nachteile. Da die Messer bei jedem Richtungswechsel abgebremst und wieder neu beschleunigt werden müssen, führt das Anschlagen der abzubremsenden Masse in den Führungs- und Antriebsteilen zu einer hohen Geräuschentwicklung. Mit solcherart aufgebauten Schneidgeräten ist deshalb nur eine relativ geringe Schnittfrequenz möglich. Aus diesem Grunde ist auch nicht die Schnittgüte erreichbar, die bei höheren Schnittfrequenzen erreichbar wäre. Die Messerführung wird hierdurch außerdem einem hohen Verschleiß ausgesetzt. Da insgesamt die Anzahl der beweglichen Teile, die der Reibung und dem Verschleiß unterliegen, sehr groß ist, entstehen hohe Kosten bei der Fertigung und durch den Ersatz von Verschleißteilen, der in kurzen Abständen nötig ist.

Oszillatorisch angetriebene Schneidgeräte sind auch zum Schneiden und Trennen von härteren Materialien bekannt. So kann Holz auf diese Weise geschnitten werden. Auch zum Trennen von sehr harten Materialien wie Stein, Silizium u. ä. sind derartige Geräte geeignet. Die paarweise angeordne­ ten Messer werden hier allerdings nicht verwendet. Sie wer­ den durch einzelne Trennwerkzeuge ersetzt, deren Trennflä­ chen hartmetall- oder diamantbestückt sein können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schneidgerät mit hoher Schnittleistung und Schnittgüte anzugeben, das geräuscharm arbeitet, konstruktiv einfach aufgebaut ist und zum Schneiden oder Trennen verschieden harter Materialien eingesetzt werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das oder die Schneid-/Trennwerkzeuge an dem Gestell des Schneidgerätes durch jeweils mindestens eine Feder, deren Verformungsrichtung gleich der Schnittrichtung des jeweili­ gen Schneid-/Trennwerkzeuges ist, abgestützt ist bzw. sind.

Das erfindungsgemäße Schneidgerät kann in vorteilhafter Weise so ausgebildet sein, daß der oszillatorische Antrieb des oder der Schneid-/Trennwerkzeuge mit einer Frequenz arbeitet, die der Eigenfrequenz eines einzelnen Werkzeug- Feder-Systems im wesentlichen entspricht.

Die Masse des Werkzeuges und die Feder befinden sich somit in Resonanz. In diesem Fall wird der Kraft- und Energieauf­ wand für das Abbremsen und Beschleunigen der Hin- und Her­ bewegung des Werkzeuges minimal. Der Leistungsbedarf des Schneidgerätes wird so minimiert. Das Gerät wird wegen der fehlenden Anlagewechsel sehr leise.

Die so erreichte Geräuscharmut eröffnet die Möglichkeit, mit wesentlich höheren Schnittfrequenzen zu arbeiten als herkömmliche Schneidgeräte. Bei höheren Schnittfrequenzen steigt die Schnittgüte erheblich, da das Schnittgut der Werkzeugbewegung aufgrund seiner Massenwirkung nicht folgen kann. Die auf diese Weise erzielbaren hohen Schnittfrequen­ zen erlauben es deshalb auch, auf das zweite, in der glei­ chen Schnittfuge wirkende, gegenläufig arbeitende Messer zu verzichten, was eine wesentliche Reduzierung des konstruk­ tiven Aufwandes bedeutet.

Das erfindungsgemäße Schneidgerät kann in vorteilhafter Weise auch so ausgebildet sein, daß die Feder eine Blattfe­ der ist, die einerseits mit dem Schneid-/Trennwerkzeug und andererseits mit dem Gestell fest verbunden ist.

Das Werkzeug wird durch die Blattfeder ausreichend geführt, so daß es keiner gesonderten Führung bedarf. Das Fehlen von reibungsbehafteten Führungsteilen sorgt für eine weitere Minimierung der Geräuschentstehung, da ein Geräusch nunmehr lediglich am Antrieb entsteht.

Das erfindungsgemäße Schneidgerät kann in vorteilhafter Weise auch so ausgebildet sein, daß die Feder eine Schrau­ benfeder und das Schneid-/Trennwerkzeug zusätzlich geführt ist.

Das erfindungsgemäße Schneidgerät kann in vorteilhafter Weise auch so ausgebildet sein, daß die Schraubenfeder einerseits am Gestell und andererseits an einem der Werk­ zeugführung dienenden, mit dem jeweiligen Schneid-/Trennwerkzeug verbundenen Teil angelenkt ist.

Das erfindungsgemäße Schneidgerät kann in vorteilhafter Weise auch so ausgebildet sein, daß zur Werkzeugführung eine Kugelbüchse verwendet ist.

Das erfindungsgemäße Schneidgerät kann in vorteilhafter Weise auch so ausgebildet sein, daß der Antrieb durch einen Exzenter erfolgt. Der Exzenter sorgt für die Einspeisung der für die Schnittwirkung notwendigen Kraft und Energie.

Das erfindungsgemäße Schneidgerät kann in vorteilhafter Weise auch so ausgebildet sein, daß der Antrieb durch einen Elektropulser erfolgt.

Das erfindungsgemäße Schneidgerät kann in vorteilhafter Weise auch so ausgebildet sein, daß der Antrieb durch einen Hydropulser erfolgt.

Das erfindungsgemäße Schneidgerät kann in vorteilhafter Weise auch so ausgebildet sein, daß der Antrieb mit dem Schneid-/Trennwerkzeug über ein Pleuel und ein mit dem Pleuel gelenkig verbundenen, am Gestell gelagerten Kipphebel in Wirkverbindung steht.

Das erfindungsgemäße Schneidgerät kann in vorteilhafter Weise auch so ausgebildet sein, daß die wirksame Hebellänge des dem Schneid-/Trennwerkzeug zugewandten Teils des Kipp­ hebels so bemessen ist, daß dessen bogenförmige Bewegung der Bogenförmigkeit der durch die Blattfeder vorgegebenen Werkzeugbewegung folgt.

Das erfindungsgemäße Schneidgerät kann in vorteilhafter Weise auch so ausgebildet sein, daß der Kipphebel in einem ringförmigen Teil endet, das in ein V-förmiges Formteil eingreift, welchem mit dem Schneid-/Trennwerkzeug fest verbunden ist.

Das erfindungsgemäße Schneidgerät kann in vorteilhafter Weise auch so ausgebildet sein, daß zwei Stangen, die von einem gemeinsamen Antrieb in eine seitlich auslenkende, oszillierende Bewegung versetzt werden, rechtwinklig zu mehreren parallel nebeneinanderliegenden und am Gestell federnd abgestützten Schneid-/Trennwerkzeugen angeordnet und jede Stange mit jeweils jedem zweiten Schneid-/Trennwerkzeug so in Wirkverbindung steht, daß sich beim Betrieb des Schneidgerätes eine gegenläufige Bewegung benachbarter Schneid-Trennwerkzeuge ergibt.

Die Maßnahme hat für Anordnungen zum gleichzeitigen Einbringen mehrerer Schnitte, z. B. für Kuchenschneidgeräte Bedeutung.

Das erfindungsgemäße Schneidgerät kann in vorteilhafter Weise auch so ausgebildet sein, daß der Werkzeugrücken abgekantet ist.

Das erfindungsgemäße Schneidgerät kann in vorteilhafter Weise auch so ausgebildet sein, daß der Werkzeugrücken mit einem biegensteifen Profil versehen ist.

Die Verstärkung des Werkzeugrückens ist deshalb angebracht, da bei relativ groben Werkzeugabmessungen die Beanspruchung der Werkzeuge beim Schnittprozeß durch die wirkenden Massenkräfte sehr grob werden kann.

Das erfindungsgemäße Schneidgerät hat insgesamt den Vorteil, daß es konstruktiv einfach aufgebaut ist, geräusch- und verschleißarm arbeitet und daß bei einer hohen Schnittleistung die Schnittgüte weiter verbessert wird. Es ist zum Schneiden verschieden harter Materialien geeignet.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spiel es näher erklärt werden. In den zugehörigen Zeichnun­ gen zeigen:

Fig. 1 die Prinzipdarstellung einer ersten Variante eines mit einem Messer bestückten Schneidgerätes mit einer erfindungsgemäßen Messeraufhängung,

Fig. 2 die Variante nach Fig. 1 im Zusammenwirken mit einem Exzenterantrieb,

Fig. 3 die Prinzipdarstellung einer zweiten Variante der erfindungsgemäßen Messeranordnung und

Fig. 4 eine dritte Variante mit mehrfach parallel angeordneten Messern.

Fig. 1 zeigt ein Messer 1, das an seinem Rücken abgekantet ist. Die Abkantung dient zur Versteifung des Messers 1 und kann gleichzeitig genutzt werden, um dort Verbindungsele­ mente 2 anzuordnen, mit denen das Messer 1 mit zwei Blatt­ federn 3 verbunden wird. Die Blattfedern 3 werden senkrecht auf dem Messer 1 stehend befestigt, mit ihrem anderen Ende sind sie über weitere Verbindungselemente 4 mit einem in Fig. 1 nur angedeuteten festen Gestell verbunden. Der Ein­ bau der Blattfedern 3 erfolgt quer zur Messerrichtung, so daß die elastische Deformation der Blattfedern 3 die Bewe­ gung des Messers 1 in seiner Längsrichtung zuläßt, eine Bewegung quer zur Messerrichtung jedoch verhindert wird. Das Messer 1 wird auf diese Weise eindeutig geführt. Die Befestigung der Blattfedern 3 einmal am Messer 1 und zum anderen am Gestell erfolgt durch Schrauben, so daß am Befe­ stigungspunkt selber keine freie Bewegung der Bauteile zueinander zugelassen wird. Das Messer 1 und die Blattfe­ dern 3 bilden somit ein schwingungsfähiges System, wobei das Messer 1 im Zuge dieser Schwingungen eine Bewegung aus­ führt, die der gewünschten Schnittbewegung entspricht.

Für den Schnittprozeß wird das Messer mit einer Frequenz angetrieben, die möglichst mit der Eigenfrequenz dieses schwingungsfähigen Systems übereinstimmt. Das schwingungs­ fähige Messer-Blattfeder-System befindet sich dann in Reso­ nanz, wobei der Antrieb energetisch einen Minimalzustand einnimmt, da in diesem Fall keinerlei Kraft und Energie für das Abbremsen und Beschleunigen der oszillierenden Bewegung des Messers 1 aufgewendet werden muß. Die Eigenfrequenz des Messer-Blattfeder-Systems und damit die Schnittfrequenz werden bestimmt durch die Masse des Messers 1 und seiner Anbauteile und die Steifigkeit bzw. die Federkonstante der Blattfedern 3.

Fig. 2 zeigt einen geeigneten Antrieb für das Messer- Blattfeder-System entsprechend Fig. 1. Das Messer 1 steht in Wirkverbindung mit einem doppelarmigen Kipphebel 5, der in der Mitte mit dem Gestell fest verbunden ist und der somit eine oszillierende Kippbewegung ausführen kann. Bei seiner Bewegung führt das untere Ende des Kipphebels 5 eine bogenförmige Bewegung aus. Um eine drehende Reibung zwischen dem Kipphebel 5 und dem Messer 1 auszuschließen, ist das untere Ende des Kipphebels 5 mit einem drehbaren Ring 6 ausgerüstet, der in ein V-förmiges Formteil 7 eingreift, welches fest mit dem Messerrücken verbunden ist. Diese Art der Ankopplung des Antriebes an das Messer 1 hat den weiteren Vorteil, daß das Messer 1 jederzeit leicht ausgetauscht werden kann.

Am oberen Ende des Kipphebels 5 ist ein Gelenk 8 ange­ bracht, an dem ein Pleuel 9 angelenkt ist. Das andere Ende des Pleuels 9 greift an einen Exzenter 10 an, der zusammen mit einer Antriebseinrichtung auf dem Gestell gelagert ist. Rotiert die Exzenterwelle, so wird der Kipphebel 5 in eine oszillierende Bewegung versetzt, die er auf das Messer 1 überträgt.

Das erfindungsgemäße schwingungsfähige Messer-Feder-System kann auch mit anderen konstruktiven Mitteln dargestellt werden.

Fig. 3 zeigt eine zweite Variante eines solchen Systems. In diesem Falle wird das Messer 1 durch Kugelbüchsen 11 streng linear auf einer Stange 12 geführt. Das Messer 1 hat nur den Freiheitsgrad einer linearen Bewegung, es kann weder seitlich noch nach oben oder unten ausweichen. Die von den Kugelbüchsen 11 umschlungene Stange 12 ist wiederum am Gestell 13 des Schneidgerätes fest angebunden. Die Kugel­ büchsen 11 stützen sich in jeweils einer Richtung gegen Schraubenfedern 14 ab, die das Messer 1 stets in Mittel­ stellung zu halten versuchen. Die Messer 1 mit ihren Anbau­ teilen und die Schraubenfedern 14 stellen wiederum ein schwingungsfähiges System dar, dessen Eigenfrequenz durch die Masse des Messers 1 und seiner Anbauteile sowie durch die Steifigkeit der Schraubenfedern 14 bestimmt wird.

Mit dem Messer 1 fest verbunden ist eine Stütze 15, an der wiederum ein Pleuel 9 angelenkt ist, das von einem Exzenter 10 in Bewegung versetzt wird. Die Drehbewegung des Exzen­ ters 10 wird somit in eine oszillierende Bewegung des Messers 1 umgesetzt.

Fig. 4 zeigt eine Mehrfachordnung von Messern, wie sie in Fig. 2 im Prinzip dargestellt sind. Dabei wird eine Viel­ zahl von parallel angeordneten Messern 1 angetrieben. Die Anordnung erlaubt es, mehrere Schnitte gleichzeitig zu füh­ ren, so daß z. B. ein Blechkuchen unter Ausnutzung einer einzigen Vorschubbewegung in einer Richtung zerteilt werden kann. In einer analog aufgebauten, um 90° versetzten Ein­ richtung wird dann ein weiterer Schnitt zum Zerteilen des Kuchens in verkaufsgerechte Stücken vorgenommen.

Ein Motor 16 treibt über einen Riementrieb 17 eine Exzen­ terwelle 18 an, die am Ende mit zwei Exzentern 19 und 20 bestückt ist. Die Exzenterwelle 18 ist im Maschinengestell gelagert. Die beiden Exzenter 19 und 20 sind um 180° ver­ setzt, um so jeweils 2 benachbarte Messer 1 gegenläufig bewegen zu können. Auf diese Weise wird das Gesamtsystem hinsichtlich seiner Massenwirkungen vorteilhaft ausgegli­ chen. Jeder Exzenter 19, 20 arbeitet jeweils auf ein Pleuel 21, 22, welches seinerseits je einen Kipphebel 23, 24 in oszillierende Bewegung versetzt. Die Kipphebel 23, 24 sind ebenfalls im Maschinengestell gelagert. Um mehrere Messer 1 gleichzeitig betreiben zu können, ist das untere Ende der Kipphebel 23, 24 jeweils mit einer Stange 25, 26 verbunden, die über entsprechende Formteile 27, 28 an das jeweilige Messer 1 angreift. Die Stangen 25, 26 sind in den Kipphe­ beln 23, 24 drehbar gelagert. Dabei wird jedes zweite Messer 1 bedient, weil zwei benachbarte Messer 1 jeweils gegenläufig arbeiten. Um die Stangen 25, 26 eindeutig und ohne Verkanten zu führen, wird das andere Ende dieser Stan­ gen von einem weiteren, analogen Mechanismus betrieben, der hier nicht dargestellt ist. In der hier dargestellten Aus­ führung wird jedes Messer 1 über 4 Blattfedern 3 am Gestell angebunden. Eine Erhöhung der Zahl der Blattfedern ist mög­ lich. Sie führt zur Erhöhung der Gesamtsteifigkeit der Federung und dient zur Erhöhung der Eigenfrequenz, was wiederum eine Erhöhung der möglichen Schnittgeschwindigkeit bedeutet.

Claims (15)

1. Schneidgerät mit mindestens einem, in einem Gestell angeordneten, oszillatorisch angetriebenen Schneid­ bzw. Trennwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Schneid-/Trennwerkzeuge (1) an dem Gestell (13) des Schneidgerätes durch jeweils mindestens eine Feder (3; 14) deren Verformungsrichtung gleich der Schnittrichtung des jeweiligen Werkzeuges (1) ist, abgestützt ist bzw. sind.

2. Schneidgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oszillatorische Antrieb des oder der Schneid-/Trennwerkzeuge (1) mit einer Frequenz arbei­ tet, die der Eigenfrequenz eines einzelnen Werkzeug-Feder- Systems im wesentlichen entspricht.

3. Schneidgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder eine Blattfeder (3) ist, die einerseits mit dem Schneid-/Trennwerkzeug (1) und anderer­ seits mit dem Gestell (13) fest verbunden ist.

4. Schneidgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder eine Schraubenfeder (14) und das Schneid-/Trennwerkzeug (1) zusätzlich geführt ist.

5. Schneidgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (14) einerseits am Gestell (13) und andererseits an einem der Werkzeugführung dienenden, mit dem jeweiligen Schneid-/Trennwerkzeug (1) verbundenen Teil angelenkt ist.

6. Schneidgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Werkzeugführung eine Kugelbüchse (11) verwendet ist.

7. Schneidgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb durch einen Exzenter (10; 19; 20) erfolgt.

8. Schneidgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb durch einen Elektropulser erfolgt.

9. Schneidgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb durch einen Hydropulser erfolgt.

10. Schneidgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb mit dem Schneid-/Trennwerkzeug (1) über ein Pleuel (9; 21; 22) und ein mit dem Pleuel (9; 21; 22) gelenkig verbundenen, am Gestell (13) gelagerten Kipphebel (5; 23; 24) in Wirkverbin­ dung steht.

11. Schneidgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Hebellänge des dem Schneid-/Trennwerkzeug zugewandten Teils des Kipphebels (5; 23; 24) so bemessen ist, daß dessen bogenförmige Bewegung der Bogenförmigkeit der durch die Blattfeder (3) vorgegebe­ nen Werkzeugbewegung folgt.

12. Schneidgerät nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kipphebel (5; 23; 24) in einem ring­ förmigen Teil (6) endet, das in ein V-förmiges Formteil (7) eingreift, welchem mit dem Schneid-/Trennwerkzeug (1) fest verbunden ist.

13. Schneidgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Stangen (25; 26), die von einem gemeinsamen Antrieb in eine seitlich auslenkende, oszillierende Bewegung versetzt werden, recht­ winklig zu mehreren parallel nebeneinanderliegenden und am Gestell (13) federnd abgestützten Schneid-/Trennwerkzeugen (1) angeordnet sind und jede Stange (25; 26) mit jeweils jedem zweiten Schneid-/Trennwerkzeug (1) so in Wirkverbin­ dung steht, daß sich beim Betrieb des Schneidgerätes eine gegenläufige Bewegung benachbarter Schneid-/Trennwerkzeuge (1) ergibt.

14. Schneidgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugrücken abgekantet ist.

15. Schneidgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugrücken mit einem biegensteifen Profil versehen ist.