EP0362573B1 - Messer zum Schneiden von Gut in Scheiben - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a knife disk for cutting material which is advanced in the direction of its longitudinal axis relative to the knife disk and which plastically deforms when a certain cutting pressure is exceeded, such as sausage or meat products to be cut into slices.
- the knife disc which is driven at constant speed, is provided with a cutting edge on its spiral circumference and is arranged on a shaft oriented perpendicular to its plane. The knife disc is driven by this about an axis of rotation essentially parallel to a longitudinal axis of the material.
- Knife slices of this type with a cutting edge running according to an Archimedean or logarithmic curve are generally known and make it possible, for example, to advance a length of sausage in cycles in the longitudinal direction by the thickness of a slice to be cut off, the feed stroke corresponding to the knife speed and in each case being carried out within a period of a knife rotation, during which the knife disc is overall outside the cross-section occupied by the sausage skein, so that a feed impediment can be excluded by a knife part.
- the known knife disks with a cutting edge course according to an Archimedean spiral lead to a constant feed rate of the cutting edge through the material with a constant distance between the axis of rotation of the knife disc and the central axis of the material to be cut and with a drive-dependent constant angular velocity of the knife disc.
- a high feed rate of the cutting edge has a negative effect in these cutting phases insofar as the cutting material is considerably deformed by the pressure of the cutting edge, so that disks with a very irregular geometry are incurred, in particular the thickness of the panes varies in their edge regions and there are sometimes wedge-shaped panes or panes with tab-shaped marginal strips.
- the known knife disks with a cutting edge course according to a logarithmic spiral lead to a disproportionate increase in the feed speed of the cutting edge under the conditions which otherwise correspond to the aforementioned conditions, since the feed speed is not constant like the angular speed, but corresponds to the peripheral speed which depends on the respective distance of the Cutting edge point depends on the axis of rotation.
- the feed speed of the cutting edge reaches its maximum at the end of a cut, so that in this edge area, which tends to be particularly deformed, the disadvantage described above occurs in the same way with regard to the disk geometry, and wedge-shaped or tab-shaped disks occur. It is therefore not enough to reduce the knife speed and the maximum cutting edge speed.
- the invention has for its object to form a knife disc of the type described in such a way that, at constant knife speed, the feed speed of the respectively active section of the cutting edge of the respective tendency to deform the material to be cut is adapted, ie the size of the feed rate should be increased or reduced in inverse proportion to the tendency of the material to deform.
- the feed rate at the beginning of a cut can be kept correspondingly low with a considerable tendency to deform the material, then increased correspondingly to the reduced tendency to deform the material, in order to be reduced again towards the end of the cut when the tendency to deform the material increases again.
- the feed speed of the cutting edge is at a during the first and third section critical with regard to deformation constant small size adjustable and during the second section, which is uncritical with regard to deformation, the feed speed of the Cutting edge can be accelerated to a size by which time losses during the first and third sections can be more than compensated for.
- a high productivity of a cutting device, which is equipped with the knife disk according to the invention, can therefore be ensured without impairing the shape accuracy of the disks cut from a sensitive good by overall high average cutting speeds.
- a further embodiment of the invention provides that the radius increase over the first section of the cutting edge is greater than the radius increase over the third section of the cutting edge, so that the constant feed speed of the cutting edge of the first section is greater than that of the third section.
- the feed speed of the cutting edge can be optimized for each section, so that a corresponding increase in the cutting performance while maintaining the shape accuracy of the resulting disks can easily be achieved.
- a particularly advantageous division of a cutting edge is carried out according to a further embodiment of the invention so that the first section over more than 45 ° and less than 90 °, the second section over more than 90 ° and less than 180 ° and the third section again extends over more than 45 ° and less than 90 °.
- an embodiment of the invention provides that the difference between the maximum radius of the third section of the cutting edge and the minimum radius of the first section of the cutting edge is adapted to the maximum diameter of the disks to be cut.
- FIG. 1 an exemplary embodiment of a knife disc according to the invention is shown in a top view in FIG. 1 and the feed speed of the respectively active cutting edge region of the knife disc is shown graphically as a time / angle function in FIG. 2.
- the cutter disc 1 which is fastened on a shaft (not shown), is provided with a spiral cutting edge 2 over 270 °. This is subdivided into a first section 4, a second section 5 and a third section 6 in the direction of rotation of the cutter disk 1, indicated by an arrow 3.
- the radius increase is smaller than the radius increase in the second section 5 arranged therebetween.
- the different radius increase occurs because the cutting edge 2 over section 4 after an Archimedean spiral, over section 5 after a cosine spiral and over section 6 again after an Archimedean spiral.
- the knife disc 1 in section 4 of the cutting edge 2 which extends over a total of 270 °, with a smallest radius of 44 mm and a largest Radius of 58 mm and in section 6 of the cutting edge 2 designed with a smallest radius of 137 mm and a largest radius of 150 mm, consequently for the cutting edge 2 of section 5, a smallest radius of 58 mm and a largest radius of 137 mm 2, curve 7, shown in solid lines in FIG. 2, shows a maximum gate feed speed of 300 mm / s and a maximum section feed speed of 100 mm / s.
- the feed rate is shown in mm / s on the ordinate and the cutting time in s or the angle of rotation of the knife disk 1 in degrees on the abscissa.
- the cut is made over the first horizontal part 7.1 at a constant feed speed of the cutting edge 2 according to an Archimedean spiral.
- part 7.2 which runs according to a cosine spiral, the increase factor of which can be varied between 1 and 99 in FIG. 2 is approximately 50 and leads to a maximum feed rate of 1954.55 mm / s.
- curve 7 merges into part 7.3, which in turn shows a constant feed speed of cutting edge 2, which, however, is lower than that of first part 7.1 and only coincides with it insofar as part 7.3 runs according to an Archimedean spiral.
- a dashed curve 8 and a dash-dotted curve 9 are shown in FIG. 2, which result from conventional knife designs in which the cutting edge extends over its entire extent according to an Archimedean spiral (8) or according to a logarithmic spiral (9). runs.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Messerscheibe zum Schneiden von in Richtung seiner Längsachse relativ zur Messerscheibe vorgeschobenem und beim Überschreiten eines bestimmten Schneiddruckes sich plastisch verformendem Gut, wie beispielsweise in Scheiben zu schneidenden Wurst- oder Fleischwaren. Die mit konstanter Drehzahl angetreibene Messerscheibe ist an ihrem spiralförmigen Umfang mit einer Schneidkante versehen und auf einer senkrecht zu ihrer Ebene ausgerichteten Welle angeordnet. Über diese ist die Messerscheibe um eine im wesentlichen zu einer Längsachse des Guts parallele Rotationsachse angetrieben.
- Derartige Messerscheiben mit einer nach einer archimedischen oder logarithmischen Kurve verlaufenden Schneidkante sind allgemein bekannt und ermöglichen es, beispielsweise einen Wurststrang in Längsrichtung taktweise um die Stärke einer abzuschneidenden Scheibe vorzuschieben, wobei der Vorschubtakt der Messerdrehzahl entspricht und jeweils innerhalb eines Zeitabschnittes einer Messerdrehung der Vorschub erfolgt, während dessen sich die Messerscheibe insgesamt außerhalb des vom Wurststrang eingenommenen Querschnitts befindet, so daß eine Vorschubbehinderung durch einen Messerteil ausgeschlossen werden kann.
- Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Wurststrang während des Schneidvorgangs kontinuierlich vorzuschieben, wenn in Abhängigkeit vom Verhältnis zwischen Vorschub- und Schneidgeschwindigkeit spitzwinklig zu der zur Längsachse des Wurststrangs senkrechten Ebene verlaufende Schnittflächen in Kauf genommen oder gar anstrebt werden.
- Die bekannten Messerscheiben mit einem Schneidkantenverlauf nach einer archimedischen Spirale führen bei konstantem Abstand zwischen der Rotationsachse der Messerscheibe und der Mittelachse des zu schneidenden Guts und bei antriebsbedingter konstanter Winkelgeschwindigkeit der Messerscheibe zu einer gleichfalls konstanten Vorschubgeschwindigkeit der Schneidkante durch das Gut. Da aber am Anfang und Ende eines Schnittes die Verformungsneigung eines Guts häufig erhöht ist, wirkt sich in diesen Schneidphasen eine große Vorschubgeschwindigkeit der Schneidkante insofern negativ aus, als durch den Druck der Schneide das Schneidgut erheblich verformt wird, so daß Scheiben mit einer sehr unregelmäßigen Geometrie anfallen, wobei insbesondere die Stärke der Scheiben in ihren Randbereichen variiert und teilweise keilförmige oder mit lappenförmigen Randstreifen versehene Scheiben anfallen. Um geometrisch exakte Scheiben zu erhalten, reicht es daher auch nicht aus, die Vorschubgeschwindigkeit der Schneidkante und die Messerdrehzahl entsprechend klein zu halten, was zudem die Produktivität einer mit einer derartigen Messerscheibe ausgestatteten Schneideinrichtung entsprechend beeinträchtigen würde, da es für einen möglichst verformungsfreien Schnitt auf das Verhältnis Vorschubgeschwindigkeit:Schnittgeschwindigkeit ankommt.
- Die bekannten Messerscheiben mit einem Schneidkantenverlauf nach einer logarithmischen Spirale führen unter den im übrigen mit den vorgenannten Bedingungen übereinstimmenden Bedingungen zu einer überproportionalen Zunahme der Vorschubgeschwindigkeit der Schneidkante, da die Vorschubgeschwindigkeit nicht wie die Winkelgeschwindigkeit konstant ist, sondern der Umfangsgeschwindigkeit entspricht, die vom jeweiligen Abstand des Schneidkantenpunktes zur Rotationsachse abhängt. Dadurch erreicht die Vorschubgeschwindigkeit der Schneidkante am Ende eines Schnittes ihr Maximum, so daß sich in diesem in der Regel besonders zur Verformung neigenden Randbereich bezüglich der Scheibengeometrie der zuvor beschriebene Nachteil in gleicher Weise einstellt und keilförmige oder mit einem lappenförmigen Rand versehene Scheiben anfallen. Somit reicht es auch hierbei nicht aus, die Messerdrehzahl und die maximale Schneidkantengeschwindigkeit zu senken.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messerscheibe der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß bei konstanter Messerdrehzahl die Vorschubgeschwindigkeit des jeweils aktiven Abschnitts der Schneidkante der jeweiligen Verformungsneigung des zu schneidenden Guts angepaßt ist, d. h. die Größe der Vorschubgeschwindigkeit soll umgekehrt proportional der Verformungsneigung des Guts zu steigern bzw. zu reduzieren sein.
- Zur Lösung dieser Aufgabe wird von einer Messerscheibe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten gattungsgemäßen Art ausgegangen, welche erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil desselben angegebenen Merkmale aufweist.
- Durch die erfindungsgemäßen drei unterschiedlichen Schneidkantenabschnitte läßt sich die Vorschubgeschwindigkeit am Anfang eines Schnittes bei erheblicher Verformungsneigung des Guts entsprechend gering halten, sodann entsprechend der reduzierten Verformungsneigung des Guts steigern, um schließlich wieder gegen Ende des Schnittes bei erneut zunehmender Verformungsneigung des Guts entsprechend verringert zu werden.
- Entspricht gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Radienzunahme des ersten und des dritten Abschnitts der Schneidkante einer archimedischen Spirale und die Radienzunahme des zweiten Abschnitts der Schneidkante einer Kosinusspirale, so ist während des bezüglich einer Verformung kritischen ersten und dritten Abschnitts die Vorschubgeschwindigkeit der Schneidkante auf eine konstant geringe Größe einstellbar und während des bezüglich einer Verformung unkritischen zweiten Abschnitts die Vorschubgeschwindigkeit der Schneidkante auf eine Größe beschleunigbar, durch die Zeitverluste während des ersten und dritten Abschnitts mehr als kompensiert werden können. Eine hohe Produktivität einer Schneideinrichtung, die mit der erfindungsgemäßen Messerscheibe ausgestattet ist, läßt sich daher gewährleisten, ohne die Formgenauigkeit der von einem empfindlichen Gut abgeschnittenen Scheiben durch insgesamt hohe durchschnittliche Schneidgeschwindigkeiten zu beeinträchtigen.
- Da die Verformungsempfindlichkeit des zu schneidenen Guts regelmäßig am Ende eines Schnitts noch ausgeprägter ist als am Anfang eines Schnitts, sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Radienzunahme über den ersten Abschnitt der Schneidkante größer ist als die Radienzunahme über den dritten Abschnitt der Schneidkante, so daß die konstante Vorschubgeschwindigkeit der Schneidkante des ersten Abschnitts größer ist als die des dritten Abschnitts.
- Durch diese Ausgestaltung läßt sich die Vorschubgeschwindigkeit der Schneidkante für jeden Abschnitt optimieren, so daß eine entsprechende Steigerung der Schneidleistung unter Beibehaltung der Formgenauigkeit der anfallenden Scheiben ohne weiteres erreicht werden kann.
- Eine besonders vorteilhafte Unterteilung einer Schneidkante erfolgt nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung so, daß der erste Abschnitt sich über mehr als 45° und weniger als 90°, der zweiten Abschnitt sich über mehr als 90° und weniger als 180° und der dritte Abschnitt sich wiederum über mehr als 45° und weniger als 90° erstreckt.
- Um die Messerscheibe so klein wie möglich auszubilden, sieht schließlich eine Ausgestaltung der Erfindung noch vor, daß die Differenz zwischen dem maximalen Radius des dritten Abschnitts der Schneidkante und dem minimalen Radius des ersten Abschnitts der Schneidkante dem maximalen Durchmesser der abzuschneidenden Scheiben angepaßt ist.
- In der Zeichnung sind in Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messerscheibe in einer Draufsicht und in Fig. 2 die Vorschubgeschwindigkeit des jeweils aktiven Schneidkantenbereichs der Messerscheibe als Zeit/Winkel-Funktion grafisch dargestellt.
- Die auf einer nicht dargestellten Welle befestigte Messerscheibe 1 ist über 270° mit einer spiralförmig verlaufenden Schneidkante 2 versehen. Diese ist in der durch einen Pfeil 3 gekennzeichneten Drehrichtung der Messerscheibe 1 in einen ersten Abschnitt 4, einen zweiten Abschnitt 5 und einen dritten Abschnitt 6 unterteilt.
- Bei dem ersten und dem dritten Abschnitt 4 bzw. 6 ist die Radienzunahme kleiner als die Radienzunahme bei dem dazwischen angeordneten zweiten Abschnitt 5. Die unterschiedliche Radienzunahme kommt dadurch zustande, daß die Schneidkante 2 über den Abschnitt 4 nach einer archimedischen Spirale, über den Abschnitt 5 nach einer Cosinus-Spirale und über den Abschnitt 6 wiederum nach einer archimedischen Spirale verläuft.
- Wird beispielsweise die Messerscheibe 1 im Abschnitt 4 der sich insgesamt über 270° erstreckenden Schneidkante 2 mit einem kleinsten Radius von 44 mm und einem größten Radius von 58 mm und im Abschnitt 6 der Schneidkante 2 mit einem kleinsten Radius von 137 mm und einem größten Radius vom 150 mm ausgelegt, wobei sich folglich für die Schneidkante 2 des Abschnitts 5 ein kleinster Radius von 58 mm und ein größter Radius von 137 mm ergibt, entsteht bei einer Messerdrehzahl von 180 U/min die in Fig. 2 ausgezogen dargestellte Kurve 7, die eine maximale Anschnittsvorschubgeschwindigkeit von 300 mm/s und eine maximale Abschnittsvorschubgeschwindigkeit von 100 mm/s ausweist. Über die Ordinate ist die Vorschubgeschwindigkeit in mm/s und über die Abszisse die Schneiddauer in s bzw. der Drehwinkel der Messerscheibe 1 in Grad dargestellt. Wie der Kurvenverlauf zeigt, erfolgt der Schnitt über den ersten horizontalen Teil 7.1 bei einer konstanten Vorschubgeschwindigkeit der Schneidkante 2 gemäß einer archimedischen Spirale. Daran schließt sich der nach einer Cosinus-Spirale verlaufende Teil 7.2 an, deren zwischen 1 bis 99 variierbarer Anstiegsfaktor in Fig. 2 etwa 50 beträgt und zu einer maximalen Vorschubgeschwindigkeit von 1954,55 mm/s führt. Schließlich geht die Kurve 7 in den Teil 7.3 über, der wiederum eine konstante Vorschubgeschwindigkeit der Schneidkante 2 ausweist, die jedoch niedriger ist als die des ersten Teils 7.1 und mit diesem nur insoweit übereinstimmt, als auch der Teil 7.3 nach einer archimedischen Spirale verläuft.
- Zum Vergleich ist in Fig. 2 eine gestrichelt dargestellte Kurve 8 und eine strichpunktiert dargestellte Kurve 9 eingezeichnet, die sich bei konventionellen Messerausbildungen ergeben, bei denen die Schneidkante über ihre Gesamterstreckung nach einer archimedischen Spirale (8) bzw. nach einer logarithmischen Spirale (9) verläuft.
- Trotz der hohen mittleren Vorschubgeschwindigkeit der erfindungsgemäßen Messerscheibe liegen bis auf die Anfangsgeschwindigkeit einer Messerscheibe mit einem Schneidkantenverlauf nach einer logarithmischen Spirale alle anderen Vorschubsanfangs- bzw. Vorschubsendgeschwindigkeiten deutlich höher als die der erfindungsgemäßen Messerscheibe, mit dem sich dennoch wesentlich größere Schnittleistungen als mit den konventionellen Messerscheiben erzielen lassen.
Claims (5)
- Messerscheibe (1) zum Schneiden von in Richtung seiner Längsachse relativ zur Messerscheibe (1) vorgeschobenem und beim Überschreiten eines bestimmten Schneiddrucks sich plastisch verformendem Gut in Scheiben, wobei die an ihrem spiralförmigen Umfang mit einer Schneidkante (2) versehene und mit konstanter Drehzahl angetriebene Messerscheibe (1) auf einer senkrecht zu ihrer Ebene ausgerichteten Welle angeordnet ist und über diese um eine im wesentlichen zu einer Längsachse des Guts parallele Rotationsachse angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die sich über 150 - 360° erstreckende Schneidkante (2) in mindestens drei Abschnitte (4, 5, 6) unterteilt ist, von denen in Drehrichtung der Messerscheibe (1) ein erster Abschnitt (4) und ein dritter Abschnitt (6) der Schneidkante (2) jeweils mit einer Radienzunahme verläuft, die kleiner ist als eine Radienzunahme eines zwischen diesen angeordneten zweiten Abschnitts (5) der Schneidkante (2), so daß die relative Vorschubgeschwindigkeit des ersten und dritten Abschnittes der Schneidkante (2) kleiner ist als die relative Vorschubgeschwindigkeit des zweiten Abschnittes.
- Messerscheibe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radienzunahme des ersten und des dritten Abschnitts (4 bzw. 6) der Schneidkante (2) einer archimedischen Spirale entspricht, bei der die Vorschubgeschwindigkeit der Schneidkante (2) konstant ist, und daß die Radienzunahme des zweiten Abschnitts (5) der Schneidkante (2) einer Cosinus-Spirale entspricht, bei der die Vorschubgeschwindigkeit der Schneidkante (2) eine Beschleunigung erfährt.
- Messerscheibe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Radienzunahme über den ersten Abschnitt (4) der Schneidkante (2) größer ist als die Radienzunahme über den dritten Abschnitt (6) der Schneidkante (2), so daß die konstante Vorschubgeschwindigkeit der Schneidkante (2) des ersten Abschnitts größer ist als die des dritten Abschnitts (6).
- Messerscheibe (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß von der Schneidkante (2) ihr erster Abschnitt (4) sich über mehr als 45° und weniger als 90°, ihr zweiter Abschnitt (5) sich über mehr als 90° und weniger als 180° und ihr dritter Abschnitt (6) sich wiederum über mehr als 45° und weniger als 90° erstreckt.
- Messerscheibe (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen dem maximalen Radius des dritten Abschnitts (6) der Schneidkante (2) und dem minimalen Radius des ersten Abschnitts (4) der Schneidkante (2) dem maximalen Durchmesser der abzuschneidenden Scheiben angepaßt ist.
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