DE19823413C2 - Messer für Schneidmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Messer für Schneidmaschinen, insbesondere für Lebensmittel­ schneidemaschinen, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Rotierende Messersysteme werden zur Portionierung von Lebensmitteln, beispielsweise zum Schneiden und zur Zerkleinerung, beispielsweise zur Feinzerkleinerung von Fleisch in verschiedensten Formen eingesetzt.

Zum Schneiden werden sowohl kreisrunde als auch mit Ausschnitten versehene Scheibenmesser und auch sichelförmig ausgebildete Messer eingesetzt, die je nach Anwendungsfall verschiedenartig gelagert werden. So kann die Lagerung von Scheibenmessern einseitig oder auch zweiseitig ausgeführt werden, in den meisten Fällen ist ein derartiges Scheibenmesser auf einer angetriebenen Messerwelle fest gelagert und läuft mit dieser um.

Demgegenüber haben sich bei der Feinzerkleinerung von beispielsweise Fleisch Kutter­ messer durchgesetzt, die sichelförmig ausgebildet sind, die gleichfalls ein- oder beidseitig auf einer angetriebenen Messerwelle gelagert sind und mit dieser umlaufen.

Die Ausführungen und Gestaltungen der Kuttermesser beeinflussen sowohl den Schneidvorgang als auch den Emulgiervorgang innerhalb des zu zerkleinernden Gutes. Je nach Ausbildung der Kuttermesser wird auf diese beiden Prozesse positiv oder auch negativ eingewirkt.

So wurden bereits Kuttermesser entwickelt, die auf ihren seitlichen Flächen Öffnungen besitzen, die als zusätzliche Schneiden ausgebildet sind, um somit den Schneidprozeß beim Kuttern positiv zu beeinflussen.

Derartige Öffnungen sind vorrangig als schlitzartige Ausschnitte ausgebildet, deren Seiten als zusätzliche Schneiden ausgeführt sind. Während diese zusätzlichen Schneiden an den Kuttermessern den Zerkleinerungs- und Schneidvorgang bei der Feinzerkleinerung positiv beeinflussen sollen, was teilweise auch realisiert wird, verursachen die zusätzlich ausgebildeten Schneiden eine höhere Wärmeentwicklung unmittelbar an den Seitenflächen der jeweiligen Kuttermesser, da zusätzliche Reibwiderstände auftreten, die zur Erhöhung der Guttemperatur und der Oberflächen der Kuttermesser selbst führen.

Dies wirkt sich nun wiederum negativ auf die Qualität des zu zerkleinernden Gutes aus, da beim Überschreiten der Denaturierungstemperatur, ca. 40°C, das Eiweiß in dem Rohstoff denaturiert und somit der Emulgierprozeß negativ beeinflußt wird.

Es wurden daher Kuttermesser entwickelt, die mit entsprechenden Kühleinrichtungen aus­ gebildet sind, um einer Erwärmung entgegenzuwirken.

Es sei auf die DE 42 14 730 A1 und DE 43 39 496 A1 verwiesen.

Die beim Portionieren von Lebensmittel vorrangig zum Einsatz kommenden Scheiben­ messer sind überwiegend als kreisrunde Messer ausgebildet, wobei auch Messer anderer Formen Anwendung finden, die sehr schmal gehalten sind, um möglichst beim Einsatz eine gute Schneidarbeit bei einer sehr geringen Wärmeentwicklung zu leisten.

In der Regel sollen die Kutter-/Scheibenmesser, hergestellt aus legiertem Grundwerkstoff, der später gehärtet und vergütet wird, die Kraftübertragung von der Antriebswelle über die Schneide auf das entsprechende Gut übertragen. Auch spezielle Beschichtungen aus Titan- Nickel-Legierungen oder Chrom-Nickel-Legierungen sind in der Praxis üblich.

So beschreibt die gattungsgemäße DE 94 21 309 U1 ein Messer für Schneidmaschinen, insbesondere ein Kuttermesser, welches auf seinem Grundkörper, zumindest in seinem besonders belasteten Schneidenbereich, eine Platte aus pulvermetallurgischem Stahl besitzt, welche einseitig auf dem Grundkörper aufgebracht und an der die Messerschneide ausgebildet ist.

Es wird auch darauf verwiesen, daß der gesamte Grundkörper an einer seiner Hauptseiten vollflächig mit einer Platte aus pulvermetallurgischem Stahl versehen sein kann, um die Biegebeanspruchung auf das Kuttermesser auszugleichen. Nachteilig bei dieser Ausführung ist, daß durch das Aufbringen einer vollflächigen Platte auf einen Grundkörper sich die Breite des Kuttermessers selbst vergrößert, was sich nachteilig auf den unmittelbaren Schneidprozeß auswirkt und auch die auf die Kuttermesser wirkenden Kräfte nicht kompensiert werden.

Besonders in der Anschnittphase bei der Portionierung von Lebensmitteln, z. B. grob­ stückigem Rohstoff oder tiefgefrorenem Rohstoff bzw. in der Anlaufphase der Feinzerklei­ nerungsmaschinen, beispielsweise Kuttern, kommt es zu sehr hohen Belastungen in den Messerkonturen in Form von Streckungen und Stauchungen, die als Wechselbelastungen auf die Messerbereiche wirken. Dabei werden von den Schneiden höchste Belastungen abverlangt, die sich auf der Schneidenseite als Zugbelastungen darstellen, während auf der Schneiden abgewandten Seite Stauchungen die Folge sind, die schließlich zu Verwerfungen der Messer in diesen Bereichen führen, da hier die Spannungsbereiche wechseln.

Scheibenmesser unterliegen nun als Reaktion auf die ziehenden Kräfte einem hohen Torsionseintrag, während der Messervorschub zur Knickung im schlanken Messerkörper führt. Innerhalb der Messerkörper gibt es beim Schneidvorgang hochbelastet gespannte Flächenteile, während andere Messer, so die Kuttermesser, durch den Spannungswechsel Zug/Druck regelrecht mechanisch labil an den Lastwechselstellen reagieren und so die Ursache für Zerstörungen bilden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Messer für Schneidmaschinen, die als Scheibenmesser insbesondere in Lebensmittelschneidemaschinen eingesetzt werden, zu entwickeln, die einen hohen Schlankheitsgrad und eine hohe Flächenstabilität besitzen, die ferner die vorherrschenden wechselnden Spannungsbelastungen aufnehmen und kompensieren und somit eine erhöhte Standzeit und Stabilität der Messer garantieren.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach Anspruch 1 sind Gegenstand der Unter­ ansprüche.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe derart gelöst, daß rotierende Messer, symmetrische und unsymmetrische Scheibenmesser sowie Kuttermesser, mit Flächenstabilisatoren ausgebildet sind, die unmittelbar im Schneidbereich der einzelnen Messer als auch flächenhaft in den Messergrundkörpern sowie in den den Schneiden abgewandten Seiten vorgesehen sind.

Bei den Flächenstabilisatoren handelt es sich um Verbundwerkstoffelemente, die fest und unlösbar mit dem Grundwerkstoff der Messer verbunden sind, dabei unmittelbar auf der Oberfläche der Messer als auch in entsprechenden Vertiefungen der Grundkörper von Messern angeordnet und auf die Stellen der Kraftknoten konzentriert sind. Somit wird den rotierenden Messern eine zusätzliche festigkeitsmechanische Eigenschaft verliehen und deren festigkeitsmäßigen Eigenschaften erhöht. Gleichzeitig wird schneidtechnologisch der Zerkleinerungsvorgang bei der Feinzerkleinerung sowie der Portionierung von Lebensmittel positiv beeinflußt, da sie durch die Verstärkung und Kraftkkompensierung mechanisch stabile Körper bilden.

Durch die Anordnung bzw. Einordnung von Flächenstabilisatoren werden die kraftein­ leitenden Faktoren bei der Zerkleinerung und Portionierung von Lebensmittel aus den jeweiligen Lastwechselbereichen über die Kraftknotenpunkte kompensiert, die Stabilität der rotierenden Messer erhöht und eine Flächenlabilität ausgeschlossen.

Die so geschaffene Verbundwerkstoffmethodik gepaart mit der Aussteifung der Kraftknoten wird durch das Auftragen auf Oberflächen oder das Eintragen in flächenhafte Vertiefungen in den Grundkörpern von Messern realisiert, in dem ein Werkstoff mit pulverförmiger. Ausgangsform auf bzw. in die entsprechenden Aussparungen, die den Spannungsverläufen entsprechen, durch Aufschweißen oder Aufschmelzen auf bzw. eingebracht wird.

Der Verlauf der Flächenstabilisatoren auf bzw. in den Messerkörpern entspricht unmittelbar den Spannungsverläufen und Kraftknoten der auf bzw. in den Messern einwirkenden Kräfte.

So sind die Flächenstabilisatoren kreisrund, unsymmetrisch oder auch sternförmig bzw. radial verlaufend an den einzelnen Messern vorgesehen.

Mit dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werden.

In der dazugehörigen Zeichnung zeigen in

Fig. 1: ein symmetrisch ausgebildetes Scheibenmesser mit Seitenansicht

Fig. 2: ein unsymmetrisch ausgeführtes Scheibenmesser mit Seitenansicht

Fig. 3: eine weitere Ausführungsform eines unsymmetrischen Scheibenmessers mit Seitenansicht

Fig. 4: die Ansicht eines Kuttermessers

Die in den Zeichnungen dargestellten rotierenden Messer, als symmetrische Scheiben­ messer 1, als unsymmetrische Scheibenmesser 7 und als Kuttermesser 11 dargestellt, weisen in ihren Schneidbereichen 2, auf ihren Seitenflächen und auf den den Schneiden 3 abgekehrten Seiten Flächenstabilisatoren 5, 6, 9, 10, 13, 14, 15 auf, die den einzelnen Messern 1, 7 die erforderliche Formstabilität geben und deren Schneidqualität sichern. Die Anwendung und Ausbildung von Messern mit Flächenstabilisatoren nach den gewählten Ausführungsbeispielen begrenzen nicht deren Ausbildungsvarianten und -ausführungen, sie sind auch in weiteren Messerformen einordbar.

Bei dem in der Fig. 1 dargestellten rotierenden Messer handelt es sich um ein symmetrisches Scheibenmesser 1, welches an seinem äußeren Umfang, im Schneiden­ bereich 2, beidseitig mit kreisförmig ausgebildeten Flächenstabilisatoren 6 ausgerüstet ist, die gleichzeitig den Schneidenbereich 2 bilden und in die Schneide 3 übergehen.

Ferner sind auf den Seitenflächen dieses Scheibenmessers 1 Flächenstabilisatoren 5 vorgesehen.

Über eine Aufnahme 4 sind diese symmetrischen Scheibenmesser 1 auf Messerwellen zu lagern, dies in der Art, daß die Lagerung sowohl ein- als auch beidseitig ausgeführt sein kann.

So ist dieses symmetrische Scheibenmesser 1 sowohl in seinem Schneidbereich 2 umfänglich mit einem kreisförmig verlaufenden Flächenstabilisator 6 als auch mit einem im Bereich der Aufnahme 4 in den Grundkörper des Scheibenmessers 1 eingesetzten kreis­ förmigen Flächenstabilisators 6 ausgebildet.

Weitere Flächenstabilisatoren, die radial verlaufenden Flächenstabilisatoren 5, sind dabei gleichfalls auf den Seitenflächen des Scheibenmessers 1 eingeordnet, dies in der Art und Weise, daß die Flächenstabilisatoren 5 radial auf den Seitenflächen des Scheibenmesser 1 angeordnet sind und dabei mit den kreisförmig verlaufenden Flächenstabilisatoren 6 in Verbindung stehen.

In der Seitenansicht nach Fig. 1 ist eindeutig dargestellt, wie die inneren kreisförmig verlaufenden Flächenstabilisatoren 6 als auch die radial verlaufenden Flächenstabilisatoren 5 in Aussparungen auf den Seitenflächen des Scheibensmessers 1 angeordnet sind.

Die Anordnung erfolgt dabei in der Art und Weise, daß die Breiten der Scheibenmesser 1 nicht verstärkt werden, sondern die Oberflächen der kreisförmigen Flächenstabilisatoren 6, die im Bereich der Aufnahme 4 angeordnet sind, und die der radial verlaufenden Flächen­ stabilisatoren 5 sind in ihrer Dicke so gewählt, daß sie im Breitenmaß des Scheiben­ messers 1 liegen.

Mit der Entwicklung immer leistungsfähiger Schneidmaschinen war es logischerweise notwendig, auch die zum Einsatz kommenden Messer dieser Entwicklung anzupassen, da die Verwendung von symmetrischen Scheibenmessern 1 bei der Portionierung von Lebensmittel hinsichtlich der Leistung Grenzen gesetzt sind, so daß es zur Entwicklung rotierender, aber unsymmetrischer Scheibenmesser kam, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt.

Die dargestellten unsymmetrischen Scheibenmesser 7 sind mit Auskehrungen 8 versehen, welche sich als Freiräume darstellen, durch die die zu schneidenden Lebensmittel taktweise geführt werden, um anschließend durch das rotierende unsymmetrische Scheibenmesser 7 geschnitten zu werden.

Die Drehbewegung des Scheibenmessers 7 und die Vorschubbewegung des zu schneidenden Gutes sind dabei so aufeinander abgestimmt, daß in dem Moment, in dem die Auskehrung 8 des Scheibenmessers 7 sich über dem zu schneidenden Lebensmittel befindet, dieses eine Vorschubbewegung erfährt, um dann mit der nachfolgenden Schneide 3 geschnitten zu werden. Dabei sind Dreh- und Vorschubbewegung so aufeinander abge­ stimmt, daß ein qualitätsgerechter Schnitt erfolgen kann, wobei die Vorschubbewegung des Schneidgutes der Dicke des abgeschnittenen Schneidgutes entspricht.

So finden Schneidmaschinen mit diesen unsymmetrisch ausgebildeten Scheibenmessern 7 dort Anwendung, wo dünne Scheiben geschnitten werden sollen, beispielsweise beim Portionieren von Käse, Schinken oder Wurst. Um nun einen qualitätsgemäßen Schneid­ vorgang realisieren zu können, wird beispielsweise die zu portionierende Wurst oder Schinken im gefrosteten Zustand auf die Schneidmaschine verbracht und entsprechend ge­ schnitten. Bei Drehgeschwindigkeiten der unsymmetrischen Messer von bis zu 10.000 U/min treten jeweils beim Auftreffen der Schneide 3 auf das gefrorene Schneidgut erhebliche Kräfte auf, die vom eingesetzten Scheibenmesser 7 kompensiert werden müssen.

Um nun die Funktionsfähigkeit derartiger Scheibenmesser 7 zu gewährleisten bzw. gegen­ über den bekannten Messern zu verbessern, besitzen die unsymmetrischen Scheibenmesser 7 an ihrem äußeren Umfang, im Schneidbereich 2, gleichfalls angeordnete Flächenstabilisa­ toren 15, die segmentartig angeordnet sind und am äußeren Umfang des Scheiben­ messers 7, dem Schneidenbereich 2, umlaufen.

Je nach zu schneidendem bzw. zu portionierendem Gut werden die einzusetzenden unsymmetrischen Scheibenmesser 7 dahingehend den Betriebsbedingungen angepaßt, daß die segmentartig vorgesehenen Flächenstabilisatoren 15 vom äußeren Umfang des unsymmetrischen Scheibenmessers 7 bis in den Schneidbereich 16 geführt werden.

Ferner können derart ausgebildete unsymmetrische Scheibenmesser 7 auch mit auf ihren Seitenflächen angeordneten Flächenstabilisatoren 9 versehen sein, die schräg verlaufend zwischen dem Schneidenbereich 16 und den kreisförmigen Flächenstabilisatoren 6 vorgesehen sind.

In der Seitenansicht nach Fig. 2 ist dargestellt, daß die schräg verlaufenden Flächen­ stabilisatoren 9 beidseitig am Scheibenmesser 7 angeordnet sind, gleichfalls beidseitig die kreisförmigen Flächenstabilisatoren 6.

Das in der Fig. 3 dargestellte unsymmetrische Scheibenmesser 7 besitzt, wie bereits beschrieben, den umlaufenden segmentartig ausgebildeten Flächenstabilisator 15, zusätzlich die kreisförmigen Flächenstabilisatoren 6 und die radial verlaufenden und im unsymmetri­ schen Scheibenmesser 7 eingelassenen Flächenstabilisatoren 10, die mit den Flächenstabi­ lisatoren 6; 15 verbunden sind.

Einen weiteren Anwendungsfall der Anordnung von Flächenstabilisatoren, beispielsweise an Kuttermessern, ist in der Fig. 4 dargestellt. Das hier dargestellte Kuttermesser 11 ist in üblicher Form, nämlich sichelförmig ausgebildet, besitzt auf seinen Seitenflächen Durch­ trittsöffnungen 12 und in seinem Schneidenbereich 2, der Schneide 3 des Kuttermessers 11 folgend, gekrümmt verlaufende Flächenstabilisatoren 13.

Auf der der Schneide 3 abgekehrten Seite, der Rückseite des Kuttermessers 11, sind gleich­ falls, der Form der Rückseite des Kuttermessers 11 folgend gekrümmt verlaufende Flächen­ stabilisatoren 13 vorgesehen.

Um zusätzlich die Stabilität eines derart ausgebildeten Kuttermessers 11 zu erhöhen, um dessen Zerstörung entgegenzuwirken, sind die Durchtrittsöffnungen 12 mit kreisförmig verlaufenden Flächenstabilisatoren 6 ausgerüstet. Gleichfalls sind auch die Seitenflächen des Kuttermessers 11 mit Flächenstabilisatoren 14 versehen, die sternförmig von den kreisförmigen Flächenstabilisatoren 6 nach außen verlaufen.

Bei all den beschriebenen Flächenstabilisatoren und deren Anordnungen bzw. Einbringen in bzw. auf die Oberflächen der rotierenden Scheibenmesser 1, 7 und des Kuttermessers 11 handelt es sich um speziell ausgebildete Stützsysteme, die aus einem speziellen Werkstoff, einem hochfesten Werkstoff mit definierten Eigenschaften, hergestellt sind. Dies erfolgt vorzugsweise durch Aufschmelzen, Aufschweißen oder Aufkleben, wodurch eine stabile Verbindung zum jeweiligen Messergrundkörper gegeben ist.

Es wurde bereits erwähnt, daß die Flächenstabilisatoren in den jeweiligen Schneidbereichen durch Aufschmelzen, Aufschweißen oder Aufkleben zum jeweiligen Messergrundkörper verbunden werden, wobei durch das Aufschmelzen oder Aufschweißen eine innige Verbindung zum Messergrundkörper dadurch geschaffen wird, daß im weitesten Sinne die Werkstoffe ineinander diffundieren und so eine innige und porenfreie Verbindung zum jeweiligen Messergrundkörper gewährleisten. Dadurch wird gleichfalls eine glatte sowie harte und porenfreie Oberfläche geschaffen, was sich insbesondere positiv für die Herausbildung der jeweiligen Schneiden 3 an den rotierenden Scheibenmessern 1, 7 und dem Kuttermesser 11 auswirkt und deren Standzeiten wesentlich erhöht.

Als Material für die Flächenstabilisatoren kommen Werkstoffe der Güte CrV6 und CrV15 zum Einsatz, deren festigkeitsmäßigen und elastischen Stabilitätseigenschaften den Grund­ werkstoff der Messergrundkörper sehr gut ergänzen und in Verbindung mit den verschiedenartig an bzw. in den Messern vorgesehenen Flächenstabilisatoren, eine Zugkraftstabilisierung der Schneiden 3 der Scheibenmesser 1; 7 und Kuttermesser 11 verleihen und in den Messern 1; 7; 11 spannungsverleihende Stützsysteme herausbilden.

Claims (4)

1. Messer für Schneidmaschinen, insbesondere für Lebensmittelschneidmaschinen, die als Scheibenmesser oder Kuttermesser ausgebildet, auf Messerwellen gelagert sind und mit diesen umlaufen, wobei die Grundkörper der Messer vollständig oder in deren Schneidbereichen mit Platten aus pulvermetallurgischem Stahl bestückt sind, dadurch gekennzeichnet, daß auch auf den Seitenflächen, der Messerrückseite und an Konturen, die der Messerrückseite gleichsetzbar sind, beidseitig, dem Verlauf der auf oder in das Messer einwirkenden Kräfte entsprechend, Flächenstabilisatoren (5; 6; 9; 10; 13; 14; 15) angeordnet sind.

2. Messer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß symmetrische Scheibenmesser (1) in ihren Schneidbereichen (2) und im Bereich ihrer Aufnahmen (4) mit kreisförmig ausgebildeten Flächenstabilisatoren (6) und auf ihren Seitenflächen mit radial nach außen verlaufenden Flächenstabilisatoren (5) ausgebildet sind.

3. Messer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unsymmetrische Scheibenmesser (7) in ihren Schneidenbereichen (2; 16) segmentartig ausgebildete Flächenstabilisatoren (15) besitzen, im Bereich der Aufnahmen (4) beidseitig kreisförmige Flächenstabilisatoren (6) vorgesehen sind und den Seitenflächen beidseitig schrägverlaufende Flächenstabilisatoren (9) und/oder nach außen verlaufende Flächenstabilisatoren (10) zugeordnet sind.

4. Messer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Kuttermessern (11) in ihren Schneidenbereichen (2) zugkraftstabi­ lisierende und die Schneiden (3) herausbildend, gekrümmt verlaufende Flächenstabilisatoren (13) und auf der den Schneidenbereichen (2) abgewandten Rückseiten druckkraftstabilisierende, gleichfalls gekrümmt verlaufende Flächenstabilisatoren (13) angeordnet sind und die Seitenflächen der Kuttermesser (11) kreisförmige Flächenstabilisatoren (6) und sternförmig nach außen verlaufende Flächenstabilisatoren (14) aufweisen.