DE2504019C3 - Vorrichtung zum Trennen von bahnförmigen Nahrungsmitteln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen von bahnförmigen Nahrungsmitteln mit mindestens einem Schneidewerkzeug, das an einem im Ultraschallbereich arbeitenden Schwingungsgeber befestigt ist.

Die DT-AS 10 53 151 beschreibt ganz allgemein eine Vorrichtung zum Schneiden von weichem Material, die mit beliebigen Schneidewerkzeugen arbeiten soll. Als Beispiel für ein Schneidewerkzeug wird ein gespannter Draht angegeben, dessen Halterung am Schwingungsgeber befestigt ist. Dabei treten zwangsläufig Biegewellen im Draht auf. An den Knoten dieser Biegewellen bleibt der Draht bewegungslos, so daß hier keine Schneidleistung erzielt wird. Dies beeinträchtigt den gesamten Schneidvorgang. Weiterhin wird der Draht durch die Biegewellen in ungünstiger Weise beansprucht, so daß mit geringen Standzeiten gerechnet werden muß.

In der US-PS 24 52 211 wird das heute im Werkzeugmaschinenbau allgemein gebräuchliche Bohren mit Ultraschall beschrieben, bei dem der Schwingungsgeber das an seiner Stirnseite befestigte Werkzeug unter Zugabe von Schleifmitteln in Schwingungsrichtung in das Werkstück hineinwandern läßt. Als weiteres Anwendungsbeispiel wird eine Schneidvorrichtung angegeben, bei der das an der Stirnseite des Schwingungsgebers sitzende Schneidwerkzeug seitliche Zähne trägt. Hier liegt also die Schwingungsrichtung senkrecht zur Vorschubrichtung, so daß der eigentliche Effekt der Ultraschallschwingungen, nämlich die Zerstörung der Bindungen zwischen den Molekülen durch Eintragung von Schwingungsenergie, verloren geht. Es handelt sich bei dieser bekannten Vorrichtung vielmehr um eine Säge, deren Taktfrequenz im Ultraschallbereich liegt.

Diesen bekannten Vorrichtungen ist gemeinsam, daß sie sich nicht zum Schneiden von bahnförmigen insbesondere spröden Backwaren eignen.

Ferner beschreibt die DT-AS 11 07 612 eine nicht mit Ultraschall arbeitende Vorrichtung zum Schneiden von stetig fortbewegten, gebackenen, bandförmigen Massen, insbesondere Waffelbahnen, bei der ein geneigt zur Schnittbahn stehendes Schneidwerkzeug von einem Transportband durch das zu schneidende Material hindurch bewegt wird. Diese Vorrichtung ist platzaufwendig und kompliziert in ihrer Konstruktion. Ferner eignet sie sich lediglich für weiche Materialien, keinesfalls für spröde Knäckebrotbahnen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der unter Erzielung hoher Standzeiten bahnförmige, insbesondere spröde Backwaren geschnitten werden können.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Schwingungsgeber mit seiner in Schwingungsrichtung liegenden Achse gegen die Schnittbahn geneigt ist und daß das Schneidwerkzeug geneigt zur Schwingungsrichtung vom Schwingungsgeber absieht.

Es wurde gefunden, daß sich diese Vorrichtung tatsächlich zum Schneiden von Bahnen für Waffeln, Kekse oder dergleichen und insbesondere Knäckebrot eignet. Die bahnen können kontinuierlich oder diskontinuierlich geschnitten werden. Weiterhin besieht die Möglichkeit, die Bahnen direkt nach dem Austritt aus dem Ofen bzw. dem Nachtrockenofen oder aber in abgelagertem Zustand zu schneiden.

Die Standzeiten des Schneidwerkzeuges sind überraschend hoch. Man wählt die Länge des Schneidwerkzeuges unter Berücksichtigung der erforderlichen Schneidaniplitude und Lebensdauer möglichst gering und vorzugsweise derart, daß sich innerhalb des Schneidwerkzeuges keine Biegewellen ausbilden. Dabei wird dann das Schneidwerkzeug mit der Amplitude der Dehnwellen aes Schwingungsgebers hin und her bewegt. Als besonders günstige Materialien für das Schneidwerkzeug haben sich Stahl- und Titanlegierungen erwiesen, und zwar im Hinblick auf ihre Widerstandsfähigkeit gegen Biege-Wechselbeanspruchungen.

Der Neigungswinkel des Schwingungsgebers gegenüber der Schnittbahn sollte möglichst klein sein, da die Wirkung der Ultraschallschwingungen ihren optimalen Wert erreicht, wenn die Schwingungsrichtung des Schwingungsgebers parallel zu Bahn liegt. Die Wahl des Neigungswinkels ist abhängig von verschiedenen Parametern, unter anderem von den konstruktiven Gegebenheiten, von der Dicke der Bahn, von der Schwingungsampiitude und von der Länge des Schneidwerkzeuges. Diesen Faktoren unterliegt auch die Wahl desjenigen Winkels, um den das Schneidwerkzeug gegenüber der Schwingungsrichtung des Schwingungsgebers geneigt ist.

Als bevorzugte Schwingungsfrequenz hat sich der Bereich um 20 000 Hz erwiesen. Die Art des Schwingungsgebers spielt keine wesentliche Rolle. Im Einsatz wurden sehr gute Ergebnisse mit einem piezoelektrischen Wandler erzielt. Trotz extremer Schnittleistungen war der Energieverbrauch gering.

Man kann die Bahn und/oder die Vorrichtung verschieben. Beim Schneiden von breiten Bahnen, wie sie insbesondere bei der kontinuierlichen Knäckebrotherstellung vorliegen, verwendet man vorzugsweise eine größere Anzahl von Schneidwerkzeugen, die die

Bahn in einzelne Streifen trennen. Zusätzlich dazu kann man mit einem Satz von Schneidwerkzeugen arbeiten, die sich gemeinsam mit der Bahn und gleichzeitig quer zur Bahn bewegen. Man erhalt auf diese Weise verpackungsfertige Knäckebrotscheiben. Sämtliche Schwingungsgeber der einzelnen Schneidwerkzeuge können an einen gemeinsamen Hochfrequenzgenerator angeschlossen werden, sofern man es nicht vorzieht, jeweils gesonderte Generatoren zn verwenden. Es wurde gefunden, daß mit extrem geringen Schnittbreiten gearbeitet werden kann. Dies vermindert die Verschnittverluste. Außerdem ergeben sich sehr glatte und saubere Schnitte. Die Vorschubgeschwindigkeit, das heißt, die Schnittgeschwindigkeit, übersteigt alle bisher in der Backindustrie erzielten Werte.

Insbesondere beim Schneiden von Knäckebrot kann man die Anordnung so treffen, daß die Bahn lediglich eingeritzt wird. Daraus ergibt sich eine weitere Steigerung der Schnittgeschwindigkeit. Auch wird die Belastung des Schneidwerkzeuges vermindert, so daß dieses noch dünner ausgebildet werden kann. Damit sinkt die Schnittbreite und dementsprechend der Verschnitt. Die geritzte Bahn zerfällt später beim Abnehmen von ihrer Unterlage in die einzelnen, unterteilten Segmente.

Besonders vorteilhaft ist es, mindestens ein Paar von beidseitig der Bahn einander gegenüberliegenden Schneidwerkzeugen vorzusehen, deren Schnitt.efe auf maximal die Hälfte der Bahndicke eingestellt ist. Dies führt zu einer weiteren Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit und zu einer weiteren Verminderung des Verschnittes.

Besonders günstige Verhältnisse hinsichtlich der Schnittbreite ergeben sich, wenn das Schneidwerkzeug als in Schneidrichtung liegendes Blatt mit gerundetem freien Ende ausgebildet ist, dessen Querschnitt zum freien Fnde hin keilförmig, vorzugsweise mit kurvenförmigen Flanken, abnimmt. Dadurch erzielt man eine sehr dünne Spitze, insbesondere wenn die Kurven der Flanken Exponentialkurven sind. Gleichzeitig bringt eine derartige Ausbildung die für hohe Standzeiten erforderliche Festigkeit mit sich.

Um kontinuierlich arbeiten zu können, ist es von wesentlicher Bedeutung, daß sich das Schneidwerkzeug rasch und mühelos austauschen läßt. Dieser Anforderung wird dadurch Genüge getan, daß der Schwingungsgeber in Längsrichtung verschiebbar befestigt ist und einen auswechselbaren Kopf trägt, in dessen Querbohrung das Schneidwerkzeug sitzt. Man muß also lediglich den Schwingungsgeber von der Bahn abziehen und kann sodann ohne weiteres dessen Kopf samt Schneidwerkzeug austauschen.

Insgesamt wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine wesentliche Senkung der Herstellungskosten in den Brot- und Backwarenbetrieben erzielt, und zwar durch Rationalisierung des Produktionsablaufes, durch Verringerung des Schneidabfalls sowie durch Steigerung der Arbeitsgeschwindigkeit.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung,

Fig.2 in verkleinertem Maßstab einen schematischen Grundriß der Vorrichtung,

F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie A-A in F i g. 1.

Gemäß Fig. 1 sind zwei Schwingungsgeber 1 vorgesehen, die jeweils einen piezoelektrischen Wandler enthalten. Beide Wandler stehen über ihre Kabel 2 mit einem gemeinsamen Hochfrequenzgenerator in Verbindung. Jeder Schwingungsgeber trägt einen Anschlag Γ und sitzt längsverschiebbar in einer Halterung 3, die ihrerseits schwenkbar gelagert ist. Weiterhin trägt jeder Schwingungsgeber einen Kopf 4, in dem ein Schneidwerkzeug 5 sitzt. Wird der piezoelektrische Wandler erregt, so schwingt das Schneidwerkzeug 5 in Richtung der Achse 6 des Schwingungsgebers hin und her und schneidet dabei in eine kontinuierlich in Pfeilrichtung bewegte Knäckebrotbahn 7 ein. Die Schnittiefe beträgt im vorliegenden Falle weniger als die Hälfte der Bahndicke. Die Knäckebrotbahn wird also von beiden Seiten lediglich geritzt.

Durch Längsverschiebung des Schwingungsgebers besteht die Möglichkeit, den Abstand des Schneidwerkzeuges 5 von der Bahn 7 so zu vergrößern, daß sich der Kopf 4 schnell und mühelos austauschen läßt. Durch eine Verschwenkung des Schwingungsgebers kann der Winkel α zwischen der Achse 6 und der Schnittbahn verändert werden. Auch kann man den Schwingungsgeber in seiner Halterung drehen, so daß abgewinkelte Schnittkanten entstehen.

Das Schneidwerkzeug 5 ist um einen rechten Winkel β gegenüber der Achse 6 des Schwingungsgebers geneigt. Es besteht aus Titan und ist in den aus Stahl hergestellten Kopf 4 eingepreßt. In seinem vorstehenden Abschnitt besitzt das Schneidwerkzeug im Längsschnitt die Form eines Keils, dessen Flanken einer Exponentialkurve folgen (siehe Fig. 3). Die Spitze des Schneidwerkzeuges, gesehen von der Seite her, ist gerundet ausgebildet.

Gemäß F i g. 2 kann eine Mehrzahl von Schwingungsgebern mit zugehörigen Schneidvorrichtungen oberhalb der Knäckebrotbahn 7 angeordnet werden, um letztere in einzelne Streifen 9 zu zerlegen.

Im übrigen besteht auch die Möglichkeit, kurvenförmige Schnitte durch die Bahn zu führen.

Mit einer Vorrichtung der beschriebenen Art wurden in betriebsmäßigem Einsatz Knäckebrotbahnen mit einer Dicke von 5,7 — 8 mm zerschnitten, wobei die Schnittgeschwindigkeit 0,1 — 1,5 m/s betrug. Die Schnittbreite war kleiner als 0,5 mm.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   I. Vorrichtung /um Trennen von bahnförmigen Nahrungsmitteln mil mindestens einem Schneidwerkzeug, das an einem im Ultraschallbereich arbeitenden Schwingungsgeber befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsgeber (1) mit seiner in Schwingungsrichtung liegenden Achse (6) gegen die Schnittbahn geneigt ist und daß das Schneidwerkzeug (5) geneigt zur Schwingungsrichtung vom Schwingungsgeber absteht.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Paar von beidseitig der Bahn (7) einander gegenüberliegenden Schneidwerkzeugen (5) vorgesehen ist, deren Schnittiefe auf maximal die Hälfte der Bahndicke eingestellt ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidwerkzeug (5) als in Schneidrichtung liegendes Blatt mit gerundetem freien Ende ausgebildet ist, dessen Querschnitt zum freien Ende hin keilförmig, vorzugsweise mit kurvenförmigen Flanken, abnimmt.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsgeber (1) in Längsrichtung verschiebbar befestigt ist und einen auswechselbaren Kopf (4) trägt, in dessen Querbohrung das Schneidwerkzeug (5) sitzt.

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