EP3411202A2 - Rotationskörper - Google Patents

Rotationskörper

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Publication number
EP3411202A2
EP3411202A2 EP17703675.3A EP17703675A EP3411202A2 EP 3411202 A2 EP3411202 A2 EP 3411202A2 EP 17703675 A EP17703675 A EP 17703675A EP 3411202 A2 EP3411202 A2 EP 3411202A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotary body
region
mold
foaming
receiving space
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17703675.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Frick
Alla Kasakewitsch
Gerd Lischinski
Steffen Martens
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Weber Food Technology SE and Co KG
Original Assignee
Weber Maschinenbau GmbH Breidenbach
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Weber Maschinenbau GmbH Breidenbach filed Critical Weber Maschinenbau GmbH Breidenbach
Publication of EP3411202A2 publication Critical patent/EP3411202A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B22F7/002—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of porous nature
    • B22F7/004—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of porous nature comprising at least one non-porous part
    • B22F7/006—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of porous nature comprising at least one non-porous part the porous part being obtained by foaming
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    • B22F3/1121—Making porous workpieces or articles by using decomposable, meltable or sublimatable fillers
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    • B26D2001/002—Materials or surface treatments therefor, e.g. composite materials
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    • B26D2210/00—Machines or methods used for cutting special materials
    • B26D2210/02—Machines or methods used for cutting special materials for cutting food products, e.g. food slicers

Definitions

  • the present invention relates to a rotary body for processing and / or processing of products, having at least one operating area rotating during operation and a supporting area connected to the functional area. Furthermore, the invention relates to a method for producing a rotating body, which has at least one operating area rotating in operation and a carrying area connected to the functional area.
  • the object of the invention is therefore to provide a reduced-weight rotary body and a method for its production, without impairing the functionality of the rotary body and its stability or rigidity required for the respective application.
  • This object is achieved by a rotary body having the features of claim 1 and by a method having the features of claim 20.
  • the support region consists at least partially of one
  • foam materials offer considerable weight savings, while generally retaining the mechanical properties of the starting material. They are therefore particularly suitable for constructions of lightweight construction.
  • the foam material comprises a ceramic foam or foamed ceramics and / or a plastic foam.
  • the foam material is a ceramic and / or plastic foam.
  • the foam material comprises a metal foam, in particular aluminum foam.
  • the foam material is preferably a metal foam, in particular aluminum foam.
  • Metal foams are metallic structures with a large volume fraction of gas-filled pores.
  • Metal foams can be divided into porous and closed-cell metal foams. Closed-cell metal foams have pores separated by thin metal films and may be substantially similar in structure to cork. Open-pored metal foams consist of a three-dimensional network of interconnected open pores that can be traversed by fluids. Open-cell metal foams have a very large internal surface area and can be substantially similar in structure to bone tissue or natural sponges. Therefore, they can also be called metal sponges.
  • the metal foam of the rotary body according to the invention is preferably an open-pore metal foam, but this embodiment is not mandatory.
  • the use of metal foam, which is in particular a porous material with a high rigidity and a low specific weight and which has a very good energy absorption and damping capacity, can achieve a significant weight reduction.
  • the metal foam is produced by a powder metallurgical process, preferably by a thermal treatment, in particular sintering, of a metallic starting material.
  • the powder metallurgical process may be, for example, the reaction of a metal powder with a powdered metal hydride. In this case, both powders are usually mixed together and compacted by sintering or extrusion to a starting material. The starting material is then heated to a temperature above the melting point of the metal powder, wherein the metal hydride releases gaseous hydrogen and foams the mixture.
  • the solid constituents may be, for example, silicon carbide, aluminum oxide or even calcium.
  • silicon carbide aluminum oxide
  • aluminum alloys to be foamed for example, 10 to 12% by volume of silicon carbide or alumina is added.
  • the solid components increase the viscosity of the melt and stabilize it.
  • a further, particularly preferred process for the production of metal foams used according to the invention is the slip reaction foam sintering process (SRSS process).
  • SRSS process the reaction of an acid, in particular phosphoric acid, with a metal powder, in particular iron, steel or nickel powder, formed in water and / or alcohol as a solvent hydrogen, which causes a foaming of the so-called slip.
  • Other reaction products formed in this reaction bind the
  • Foam structure of the slurry and lead to a "freezing" of the foam structure The result is first a precursor or green compact with a closed-pore structure. This starting material is then removed by a thermal treatment, in particular sintering, under a reducing atmosphere or in a vacuum to form an open-pored metal foam. The formation of the open-pored structure is based on the release of the solvent induced by the thermal treatment.
  • the rotary body according to the invention preferably comprises an iron, stainless steel and / or steel foam.
  • the starting material can be present as powder, granules or in solid, in particular pre-pressed, block-like form.
  • the starting material may be in the form of a strand from which discs or pieces (pads) can be sawed or cut as needed.
  • the cross-sectional shape of such a strand is basically arbitrary and can be adapted to the dimensions of the rotating body, in particular the dimensions of one or more receiving spaces to be filled with the metal foam.
  • a propellant is usually required. This can be added either in liquid form or as a powder to the unfoamed plastic. By converting the blowing agent into gas, a foam can be formed from the liquid or plastic-soft plastic.
  • Propellants can basically become gaseous by physical means or by chemical reaction.
  • low-boiling liquids can be used as blowing agents which act in a physical way to foam-form.
  • the blowing agent can evaporate and thereby foam the plastic.
  • Chemical blowing agents are usually those agents which decompose in a certain temperature range and thereby release the gas necessary for foaming.
  • one of the chemical blowing agents is ammonium bicarbonate, which can release CO2 when heated.
  • the rotating body is a cutting blade, a cutting wheel or a grinding wheel operated at more than 100 revolutions per minute.
  • the products to be processed or processed are, in particular, food products such as ham, sausage and cheese, which are sliced with a rotating body designed as a cutting blade. Furthermore, it may be products from the construction, metal, plastics and wood industries, such as bricks, tiles, boards, flooring, profiles, piping, fittings, etc.
  • the functional area of the rotating body is preferably its working area, i. the area that also causes the function of the rotating body such as cutting, cutting, crushing, pressing, depositing and / or grinding.
  • the functional area is one
  • Cutting area which may have a radially outwardly facing cutting edge.
  • a functional area may also be an optionally provided holding area, which serves in particular for fastening the rotational body to a corresponding device, for example a rotary drive. It is therefore preferred that the rotary body has at least two functional areas, in particular a radially outer and a radially inner.
  • the holding rich may belong to the support area, but need not necessarily include the foam material itself.
  • the support region of the rotation body may be materially bonded, for example by welding, soldering or gluing, or also releasably connected to the functional area.
  • the cohesive connection is effected by welding.
  • the support area is soldered to the functional area, screwed or riveted.
  • a substantially flush transition is provided between the support region and the functional region, so that edges and projections are avoided. An otherwise possible deposition of dirt and contamination on such edges and projections is thus prevented.
  • the rotary body is designed as a cutting blade with a cutting area forming the functional area.
  • it is designed as a cutting knife, preferably as a circular, sickle, spiral or cutter knife, for a device for slicing, cutting and / or shredding food products, in particular for a high-performance slicer.
  • High-performance slicers are used to cut up food products, such as ham, sausage or cheese, with a high cutting rate, whereby the cutting speed of the slicer and thus the speed of the cutting knife can be between 100 and 1 .200 slices per minute.
  • the cutting blade For the implementation of so-called idle cuts, which are possible with many slicers, the cutting blade must be moved within a very short time periods over a certain, relatively short disengagement or engagement distance in the axial direction and is thus exposed to high accelerations.
  • the rotational body is disc-shaped and rotates in operation about an axis of rotation which is perpendicular to a disc plane of the rotational body.
  • the axis of rotation corresponds in particular to a principal axis of inertia of the body of revolution.
  • a maximum radius of the rotary body is greater than about 150 mm and / or less than about 600 mm.
  • the weight of the rotating body is preferably greater than about 2 kg and / or less than about 50 kg.
  • the lightweight construction effect to be achieved by the use of the foam material has a marked effect, in particular in the case of rotary bodies of large diameter, which have a correspondingly high weight in a conventional construction method.
  • rotary bodies of large diameter which have a correspondingly high weight in a conventional construction method.
  • a weight saving of about 20% to 60% can be achieved by the use of the foam material, for example, a weight saving of about 20% to 60%.
  • the reduced weight of the rotary body according to the invention facilitates in particular its handling during transport and storage.
  • the rotary body is preferably designed for working speeds or rotational speeds of more than approximately 100 rpm, more preferably of more than approximately 600 rpm, in particular of more than approximately 1.200 rpm.
  • the reduced weight of the rotary body according to the invention compared with conventional rotary bodies has a particularly favorable effect on the wear behavior of the device at such operating speeds, at which the rotary body is solidified. For example, the life of the bearings of a rotary drive is significantly extended by the lightweight construction of the rotating body.
  • a functional area is formed by a radially outer cutting area.
  • the cutting area has a radially outwardly directed cutting edge.
  • the support region in this case comprises a central holding region as a further functional region for fastening the rotational body to a rotary drive and between the cutting region and the holding region an intermediate region consisting at least partially of the foam material.
  • the rotary body can thus have a three-part structure and in particular consist of an outer cutting area, a middle intermediate area and an inner holding area.
  • the holding region is preferably in the form of a disk, cup or bowl and may be e.g. a central recess through which a drive shaft or a mounting pin for the rotary body may extend, and / or a plurality of openings for fastening, in particular by screwing, on a rotary drive.
  • the holding region may have surfaces for non-positively fixing the rotational body to an associated receptacle.
  • the holding area can also serve for fastening the rotating body to a non-rotating part of a device.
  • a device can be, for example, a knife guard, a transport device or a grinding or sharpening device.
  • the holding area serves primarily to fasten the rotating body to a receptacle, in particular a hub, of a rotary drive.
  • the foam material with at least one outer cover element forms a composite component.
  • the cover element may in particular be an upper or lower or front or rear half-shell of the rotary body, in particular a cutting blade.
  • the composite component can be characterized by an intimate, material-locking connection between the cover element and the foam material, which arises during the foaming of the starting material.
  • the at least one cover element is preferably part of a foaming mold which comprises at least one receiving space into which the starting material is introduced before foaming.
  • the surface of the cover element to be bonded to the foam material is chemically and / or mechanically pretreated.
  • the mechanical pretreatment may, in particular, be roughening of the surface, for example by means of sandblasting.
  • the chemical pretreatment may in particular be a wet-chemical roughening of the surface by means of acids.
  • it may be a metallurgical treatment of the surface of the cover element to be joined to the foam material, in which the surface is coated with an additional metal layer, for example zinc.
  • the holding area and / or the cutting area may also have such a surface treatment.
  • the composite component has a sandwich structure of an upper or front cover element, the foam material and a lower or Hinte- Ren cover element, wherein it may be in the cover elements to the half-shells of at least a portion of a rotating body, in particular located between an outer cutting area and a central holding area intermediate portion of the rotary body forming cutting blade.
  • the support region comprises at least two outer cover elements, between which the foam material is arranged.
  • the support portion at least partially has a sandwich structure, as e.g. is described above, wherein an intimate, cohesive connection between the foam material and the cover elements may be provided, but need not necessarily be provided.
  • the two outer cover elements belong to an intermediate region, which is located between a radially outer cutting region and a central holding region.
  • the cover elements are preferably connected radially to the outside with the cutting area and radially inward to the holding area.
  • end faces of the intermediate region may be formed open or closed.
  • the end face is formed substantially from a surface of the foam material.
  • the two outer cover elements, between which the foam material is arranged form the end faces of the intermediate region.
  • the two outer cover elements for example, be pressed together touching each other.
  • a cover element or even both cover elements can be bent over an edge of the intermediate region.
  • At least one of the cover elements may be at least partially plate-shaped. It is preferred if both cover elements have plate-shaped sections which run in particular parallel to one another.
  • the intermediate region is particularly preferably a sandwich construction consisting of two at least partially at least substantially parallel, at least substantially flat outer cover elements and the foam material arranged between them.
  • At least one cover element can have one or more non-plate-shaped sections.
  • these may be sections that are curved outward or in the direction of the foam material.
  • an entire outer side of the intermediate region or the entire intermediate region may also be arched.
  • the two outer cover elements have non-plate-shaped sections that are complementary to each other, so that in particular the distance between the two outer cover elements remains substantially the same.
  • the intermediate area on a bowl is also conceivable.
  • a non-plate-like shape of a cover element can be realized by appropriate prefabrication or during foaming. In the latter case, the fact can be exploited that during the foaming of the primary material a volumetric expansion can occur or an increase in pressure in the corresponding foaming mold. This increase in pressure or this increase in volume can be exploited for a controlled deformation of at least one cover element. For this purpose, for example, during foaming, the intermediate region can be stretched into a molding component which permits expansion only in a certain direction.
  • the cover elements are preferably separate prefabricated parts which, in particular in the production of the rotary body, are connected to the cutting area and / or holding area, preferably by welding.
  • the cover elements in particular when it comes to separately prefabricated parts to sheets, for example, for use in the food industry made of stainless steel. It is also possible that at least one of the cover elements is formed integrally with the cutting and / or holding area. For example, one of the two cover elements may be integrally formed with the cutting area and the other cover element with the holding area, the prefabrication then preferably each consisting of a single workpiece, e.g. from a relatively thick sheet, takes place.
  • At least one outer cover element is formed by the functional area.
  • At least one of the outer cover elements may be formed by the functional region, in particular holding region and / or cutting region.
  • the cover elements may be supported against each other, in particular by one or more support elements.
  • the support elements can be projections, for example in the form of webs, ribs and / or hooks, which are attached to at least one of the cover elements. These projections can be fixed to the cover element, eg bolted, riveted, glued and / or welded. Furthermore, such protrusions can be formed on at least one cover element during its prefabrication.
  • the support elements may be deformations, in particular impressions, of at least one cover element. The deformations may be punctiform, strip-shaped, concentric, for example in the manner of a wave profile, and / or in the form of segments or surfaces.
  • an embossing may have the shape of a circle, a triangle, a circle segment, a sheet segment and / or quadrilateral, in particular a rectangle, a square, a trapezoid or a rhombus.
  • the stabilizing effect of the support elements may be based, on the one hand, on the fact that the projections and / or deformations of a cover element each extend to the other cover element.
  • the support elements can be arranged opposite one another on both cover elements, so that the support elements touch one another. In particular, it may also be a combination of both variants.
  • the support elements are parallel to the axis of rotation of the rotary body and in particular have a uniform distribution or symmetrical arrangement.
  • a plurality of support elements may be arranged concentrically and / or in the form of radial beams.
  • at least one cover element comprises an embossment which is designed to accommodate at least one microchip, in particular an RFID chip.
  • At least one cover element may comprise at least one embossment which is provided with a thread and serves in particular for fixing an external device, for example a knife guard or a handling device.
  • the support elements are preferably completely surrounded by the foam material and form with this preferably a composite material.
  • the foam material fills at least one receiving space, which is bounded at least by an outer cover element and an inner delimiting element.
  • the receiving space is preferably one or more open pockets, which are formed, in particular, by the arrangement of one or more boundary elements on an inner side of at least one cover element.
  • the inner boundary elements can be struts, webs, ribs and / or walls, which can be mounted, for example, on an inner side of the cover element, in particular by screwing, gluing, welding and / or riveting.
  • the limiting elements can be provided with openings, which can preferably be penetrated by the foam material.
  • the boundary elements can also be formed in the framework of a prefabrication of the cover member of this. It is also conceivable that the limiting elements are impressions of the cover element. With regard to the shape of the impressions can be made to the above statements on the support elements. By appropriate arrangements of such limiting elements can be in size and shape almost any, at least partially separated or in particular completely separate receiving spaces produce, each receiving space can absorb Aufschaum Bares starting material.
  • the pre-material is preferably adapted in its shape to the geometry of the receiving space.
  • these may be pads of the starting material, each of which corresponds in shape or at least similar to that of the receiving space in which they are introduced.
  • the starting material can be adapted in terms of its amount to the size of the respective receiving space, in particular such that the resulting from the starting material foam material at least substantially completely fills the receiving space and both underfilling and overfilling with the foam material is avoided.
  • the receiving space may also be a closed chamber, which is formed in particular during the production process of the rotary body by providing a corresponding foaming mold. According to a further embodiment it is provided that at least one cover element projects into the receiving space.
  • the cover element preferably comprises at least one structural element, for example one or more projections, in particular in the form of webs, ribs and / or hooks, which are connected to the cover element.
  • the cover element can also have deformations, for example impressions.
  • the at least one structural element is preferably surrounded by the foam material.
  • the protrusion of a cover element into the receiving space serves to increase the interface between the foam material and the cover element and can thus result in a particularly strong connection, in particular a particularly strong bond.
  • Advantageous embodiments of the rotary body may comprise a combination of support elements and structural elements. At least one support element can simultaneously be a structural element, and vice versa.
  • a strength member is provided, which is at least partially surrounded by the foam material.
  • the reinforcement is preferably in the manner of an insert, in particular reinforcement or reinforcement, formed and preferably at least partially disposed in a space filled by the foam material receiving space.
  • the strength carrier may be a structured sheet metal and / or a flat two- or three-dimensional grid.
  • the strength member is arranged loosely between the cover elements or on a cover element prior to foaming of the starting material.
  • the strength member may also be firmly connected to at least one cover element.
  • At least one strength element can simultaneously be a structural element and / or support element, and vice versa.
  • the functional region of the rotary body is provided with at least one connecting element which extends into the foam material or through the foam material.
  • the connecting element may be a projection which protrudes radially outwards from a central holding region or radially inward from an outer cutting region.
  • the connecting element may extend in this way into at least one receiving space and is preferably surrounded by the foam material.
  • the connecting elements in particular projections, may be formed, for example, as ring segments, pins, hooks and / or webs. It may also be hollow bodies such as e.g. Trade tubes.
  • the connecting elements are preferably arranged on a radially outer end side of the holding region and / or on a radially inner end side of the cutting region, preferably symmetrically.
  • the connecting elements can improve the connection between the functional and supporting area and bring about an optimization of the rotational body with regard to its rigidity and its deformation behavior. Furthermore, the connecting elements, in particular projections, exert a support function for the cover elements of the rotation body, in particular when their height corresponds approximately to the distance between the outer cover elements. It is also possible that the connecting elements perform the function of an inner limiting element and are involved in this way in the formation of the receiving space.
  • a connection element can simultaneously be a structural element, support element and / or strength element, and vice versa.
  • the functional area of the rotary body is connected in a form-fitting manner to the foam material.
  • the positive connection can be realized in particular by the above-described connecting elements which are arranged on the functional areas.
  • the functional area can have at least one pocket.
  • the pocket can be designed as a pocket concentrically surrounding the functional area. It can also be subdivided by limiting elements into several pockets.
  • the pocket of a central holding region is preferably open radially outward and the pocket of an outer cutting region preferably radially inwardly.
  • the bag may constitute a partial boundary of a receiving space and is preferably of the
  • Foamed material at least partially, preferably completely, filled.
  • a further aspect of the invention relates to a method for producing a rotational body, in particular a rotational body described above, which has at least one functional area rotating during operation and a bearing area connected to the functional area.
  • the method comprises the following steps:
  • Providing a foaming mold comprising at least one receiving space, wherein the receiving space is at least partially of at least one Form member is limited, which belongs to the later rotary body, and wherein the receiving space contains a foamable starting material,
  • Foaming of the primary material located in the receiving space in particular by a thermal treatment, for example sintering, and / or chemical treatment.
  • the molding component is preferably a cover element, an outer cutting area, a central holding area or a combination of at least two of these components.
  • the receiving space or the foaming mold can thus be filled with the starting material, covered and then, in particular by thermal treatment, foamed. If necessary, subsequent processing of the rotation body can follow the last method step.
  • the rotational body by bending processes and / or forming processes can be provided with a profiling, bale and / or curvature.
  • the post-processing may in particular also relate only to the functional area of the rotational body. For example, it can be a machining of the cutting area, in particular the forming and / or sharpening of a cutting edge.
  • the post-processing can be a straightening or balancing of the rotational body.
  • the provision of the foam mold may also include a metallurgical treatment of the rotary body or a part thereof.
  • the rotary body can be coated with an additional metal layer, in particular zinc.
  • for curing may be further followed by a further thermal treatment, in particular sintering.
  • the provision of the foaming mold can be followed by covering or closing the receiving space as a further method step. This step may be provided, in particular, if the foaming mold is not completely bounded by molded components that belong to the later rotary body.
  • the foaming of the starting material takes place when the receiving space is closed.
  • the covering or closing of the receiving space is preferably carried out with a tool or a holder.
  • the mold or parts of the foam mold are preferably clamped in the tool or the holder and preferably completely surrounded by the tool or the holder.
  • the tool or the holder may have a shape that corresponds to the contours of the mold or of the finished body of revolution.
  • the tool or the holder may be part of the receiving space of the foam mold. In this case, the tool or the holder can serve as a placeholder for a molded component, which is added only after foaming.
  • the at least one molding component is biased such that its shape does not change during the foaming.
  • the shape of the tool or the holder is adapted to the contours of the mold component or adapts to the contours of the foaming.
  • the pressure generated during foaming can be compensated.
  • an at least approximately uniform distribution of the resulting foaming pressure can be achieved.
  • the pressure arising during the foaming, at least locally, for a controlled deformation or deformation of the Molded part is used.
  • the mold component preferably by means of the tool or the holder, a shape design can be specified, in which the mold member can expand. Accordingly, it can be provided according to a further embodiment, that the mold component is prefabricated and / or biased in the foaming mold such that the shape of the mold component is changed during the foaming.
  • the closed receiving space may comprise at least one discharge or degassing opening.
  • a solvent released as a result of foaming and displaced air can escape through this opening.
  • the discharge or degassing has a very small compared to the volume of the receiving space cross-section.
  • From the discharge or degassing exiting foam material can also be used as an indicator that the receiving space is completely filled with foam material.
  • the exiting foam material should cool as directly as possible at the relatively small discharge or degassing opening, solidify and close the discharge or degassing opening.
  • the amount and shape of the starting material used and / or the intensity of the thermal treatment can be adjusted such that the receiving space is filled to a desired proportion, in particular 100%, by the foam material, in particular without changing its shape.
  • a targeted underfilling of the receiving space may be provided.
  • the starting material is divided into a plurality of separated receiving spaces of the foaming mold, wherein preferably the starting material in each case corresponds in its shape to the shape of the respective receiving space.
  • the starting material can be metered into the receiving spaces, in particular in the form of pads, pellets, granules or introduced in another way.
  • the receiving spaces can communicate with each other in terms of flow, so that at least one gas permeability or an overflow of gases is present.
  • the receiving space is limited exclusively by forming components belonging to the later rotational body.
  • the foam mold is made of several
  • Assembled mold components in particular all belong to the later rotary body.
  • the mold components are preferably connected to each other before foaming, in particular by welding, soldering, gluing and / or riveting. Particularly preferably, the connection of the mold components by welding takes place.
  • connection points are preferably formed at a predetermined safety distance from the primary material.
  • a molding component comprises an at least substantially plate-shaped portion, wherein at least one further molding component has a non-plate-like shape.
  • the further molded component preferably forms the functional area of the rotary body, in particular an outer cutting area and / or a central holding area.
  • the non-plate-like shape of the further molded component is preferably obtained by prefabrication.
  • a cutting blade is produced as a rotational body, wherein at least one molding component forms a radially outer cutting region and at least one molding component forms a central retaining region of the bearing region.
  • the cutting area and / or the holding area can each be formed by separate mold components.
  • both the cutting region and the holding region can each be formed by a single mold component, which can also form one of the outer cover elements of the intermediate region.
  • At least one molding component forms an outer cover element of an intermediate region, which is arranged between the cutting region and the retaining region.
  • the cover member may have a non-plate shape obtained by prefabrication.
  • cover elements disposed opposite one another can have a non-plate-shaped shape which is complementary to one another.
  • FIG. 1st shows a cross-sectional view of the rotating body of Fig. 1st
  • FIG. 3 shows a perspective cross-section of a functional region forming a cutting area of the embodiment according to FIG. 1.
  • FIG. 7 shows an enlarged perspective cross-sectional view of a holding area forming functional area of the embodiment according to FIG. 1.
  • Fig. 8 shows a plan view of another embodiment of a
  • Holding area forming functional area shows a plan view of another embodiment of a holding area forming functional area. shows an enlarged perspective cross-sectional view of cover elements of the embodiment of FIG. 1st 1 shows an enlarged perspective cross-sectional view of a metal foam-filled receiving space of the embodiment according to FIG. 1.
  • Fig. 12 is a cross-sectional view of the assembled rotational body shown in Fig. 12A. shows a cross-sectional view of another embodiment of a rotating body according to the invention prior to foaming. shows a cross-sectional view of another embodiment of a rotating body according to the invention before foaming.
  • FIGS. 15A-15G each show, purely schematically, a cross-sectional view of a possible embodiment of a foaming mold.
  • 16A shows a perspective top view of a wire representation of a further embodiment of a rotation body according to the invention.
  • FIG. 16B shows a perspective top view of the rotation body.
  • Fig. 16C shows a perspective bottom view of the rotating body
  • FIG. 1 shows a rotational body 10 according to the invention with an outer functional region 12 and a support region 14, which comprises a further inner functional region 12 formed as a holding region 20.
  • the rotary body 10 is designed as a cutting blade, in particular for a high-performance slicer, as a circular blade.
  • the outer functional region 12 is a cutting region 18, which has a cutting edge 19 pointing radially outward.
  • the holding portion 20 is cup-shaped and has a circular central recess 21, the attachment of the
  • an annular intermediate portion 22 is arranged, which comprises a plate-shaped portion 42 and a chamfered portion 44.
  • the chamfered portion 44 and the plate-shaped portion 42 are formed by a first outer cover member 26.
  • the cutting area 18, the intermediate area 22 and the holding area 20 are connected to each other at connection points 40.
  • the joints 40 are welds.
  • FIG. 2 shows a perspective cross-sectional view of the previously described cutting blade, from which it can be seen that the intermediate region 22 comprises a receiving space 32 extending between the first outer cover element 26 and a second outer cover member 28.
  • the receiving space 32 is completely filled by a metal foam 16.
  • a projection 48 of the cutting portion 18 In the radially outer direction of the receiving space 32 is limited by a projection 48 of the cutting portion 18.
  • the contour of the projection 48 is matched to a radially outer end face 23a of the intermediate region 22 in such a way that the cutting region 18 is connected flush with the intermediate region 22 and as seamlessly as possible through the connection points 40. A hygienically unfavorable accumulation of product residues can thus be prevented.
  • the radially inner side of the receiving space 32 is bounded by an end face 50 of the holding region 20.
  • the end face 50 is adapted to a radially inner end face 23b of the intermediate region 22 such that both elements are connected flush to one another at the connection points 40.
  • the end face 50 further comprises two ribs 52 concentrically encircling the holding region 20, each forming a stop surface 53 for the outer cover elements 26, 28.
  • FIG. 1 1 shows an enlarged cross-sectional view of the receiving space 32, which is completely filled by the metal foam 16.
  • Fig. 1 1 isolated the foam filling, ie a body formed by the metal foam 16 with end faces 23a, 23b.
  • the receiving space 32 is bounded on the one hand by the outer cover elements 26, 28, which are shown insulated in FIG.
  • the receiving space 32 is limited by the cutting area 18, which is shown in isolation in FIG. 5, and by the holding area 20, which is shown in isolation in FIG.
  • Fig. 3 shows a cross-sectional view of the cutting blade shown in Fig. 1.
  • the radially outwardly pointing cutting edge 19 defines a cutting plane E, which extends at right angles to a rotation axis R of the circular blade 10.
  • the axis of rotation R extends centrally through the recess 21 of the holding portion 20.
  • a radius D of the rotating body 10, which results from the length of a connecting line between the axis of rotation R and a point on the radially outwardly facing cutting edge 19, for example, is about 25 cm ,
  • FIG. 6 shows a plan view of a further embodiment of the cutting area 18. This has six symmetrically arranged and radially inwardly extending connecting elements 34.
  • the connecting elements 34 each have the shape of a ring segment and extend in the finished state of the rotary body 10 from an end face 51 of the cutting area into the metal foam 16 and are surrounded by it. This increases the stability of the connection between the cutting region 18 and the intermediate region 22.
  • FIG. 8 shows a plan view of an embodiment of the holding region 20, which has six symmetrically arranged and radially outwardly extending tab-like connecting elements 34 on its end face 50.
  • the connecting elements 34 each have the shape of a ring segment. In the finished state of the rotary body 10, the connecting elements 34 extend into the metal foam 16 and are surrounded by it. In this way, a particularly stable connection between the holding region 20 and the intermediate region 22 is achieved.
  • FIG. 9 shows a plan view of a further embodiment of the holding region 20, which has on its end face 50 six symmetrically arranged rod-shaped connections. has elements 34.
  • the connecting elements 34 extend comparatively far into the metal foam 16 in the finished state of the rotary body 10 and are surrounded by it.
  • the connecting elements 34 shown in FIGS. 6 and 9 are connected to the respective functional region 12, for example by welding or by threading.
  • the connecting elements 34 according to FIG. 8 are formed, for example, in one piece with the holding region 20 and were obtained, for example, by milling the entire holding region 20.
  • Both the holding region 20 and the cutting region 18 are made of steel or stainless steel, wherein other materials can be used for the connecting elements 34. 12 greatly simplifies the assembly of a rotary body 10.
  • a cutting area 18 and a holding area 20 and a composite component 30, which forms the intermediate area 22, are provided.
  • the composite component 30 consists of a first outer cover element 26 and a second outer cover element 28, each of which is a noble steel sheet.
  • the receiving space 32 located between the two outer cover elements 26, 28 is completely filled with metal foam 16.
  • the composite component 30 is produced by filling a foaming mold 36 (see Fig. 15) delimited by the outer cover elements 26, 28 with a foamable metallic starting material 24 (see Figures 13 and 14) and then subjecting it to a thermal treatment.
  • the starting material 24 is thereby transferred into the metal foam 16, and there is an intimate, materially bonded connection between the outer cover elements 26, 28 and the metal foam 16.
  • the intermediate portion 22 forming the composite part 30 also be cut or punched from a large composite panel as needed.
  • the inner surfaces of the outer cover elements 26, 28 adjoining the metal foam 16 are also subjected to a wet-chemical etching process for roughening and thus enlarging the surface prior to introduction of the starting material 24. As a result, the cohesive connection resulting after foaming is improved.
  • the cutting area 18 and the holding area 20 are produced separately in a prefabrication process.
  • the joining of the composite part 30 to the cutting region 18 and the holding region 20 takes place by welding at the joints 40. Since the metal foam 16 has already hardened, the local heat development caused by the welding at the connection points 40 is not critical.
  • Fig. 13 shows a rotary body according to the invention before foaming.
  • the receiving space 32 is at least partially filled with foamable metallic starting material 24.
  • the edge region 27 of the first outer cover element 26 is also bent such that it touches the edge region 29 of the second outer cover element 28 and closes the receiving space 32. Due to the mutually contacting edge regions 27, 29 of the outer cover elements 26, 28, a spatial distance A is created between the connection points 40 and the receiving space 32.
  • This distance A represents a safety distance in order to premature foaming of the starting material 24 by the heat development during the welding to avoid the joints 40.
  • the weld seam extending at the connection points 40 is thus offset radially outwards relative to the receiving space 32.
  • At least one of the outer cover elements 26, 28 has a small degassing opening (not shown) in order to compensate for the gas pressure occurring during foaming in the interior of the receiving space 32.
  • FIG. 14 shows a further embodiment of a rotational body 10 according to the invention prior to foaming of the starting material 24.
  • the first outer cover element 26 has both an outer plate-shaped section 42 and a radially inner curved section 46.
  • the second outer cover element 28 likewise has both a plate-shaped section 42 and a curved section 46.
  • the opposite plate-shaped sections run parallel to one another. Apart from the area at which the edge regions 27, 29 of the outer cover elements 26, 28 converge, the distance between the outer cover elements 26, 28 is substantially equal.
  • the holder 54 comprises two half parts 56, which may also be referred to as dies or adapters, and of which one of the contours of the first outer cover element 26 and one of the contours of the second outer cover element 28 is adapted.
  • the bracket 54 prevents in this way bulging or
  • FIG. 15 schematically shows various foaming molds 36, each of which comprises a receiving space 32.
  • the foam molds 36 are each made of molded parts limited len 38, which belong to the rotating body 10 to be produced.
  • the shaped components 38 can be designed differently and optionally comprise a plurality of regions of the rotary body 10 to be produced.
  • FIGS. 15A to 15E and 15G each show a foaming mold 36 having a receiving space 32 which is delimited exclusively by mold components 38 belonging to the later rotary body 10.
  • Fig. 15F shows a foaming mold 36 in which one side of the receiving space 32 is open or during the
  • Foaming process is limited by a holder (not shown here).
  • FIG. 15A shows a foaming mold 36 which is delimited by two mold components 38.
  • a mold component 38 forms the first outer cover element 26 and the holding region 20, while the other mold component 38 forms the second outer cover element 28 and the cutting region 18.
  • FIG. 15B shows a foaming mold 36 that is formed from three mold components 38.
  • One of the mold components 38 forms both the first outer cover element 26 and the holding region 20.
  • the other mold components 38 are, on the one hand, the cutting region 18 and, on the other hand, the second outer cover element 28.
  • FIG. 15C shows a foaming mold formed from three mold members 38.
  • a shaped component 38 forms the second outer cover element 28 and the holding region 20.
  • the other shaped components 38 are, on the one hand, the cutting region 18 and, on the other hand, the first outer cover element 26.
  • FIG. 15D shows a foaming mold formed from four mold members 38.
  • the shaped components 38 are the outer cover elements 26, 28, the cutting area 18 and the holding area 20.
  • FIG. 15E shows a foaming mold 36 that is formed from three mold components 38, wherein a mold component 38 forms the second outer cover element 28 and the cutting region 18.
  • the other shaped components 38 are, on the one hand, the holding region 20 and, on the other hand, the first outer cover element 26.
  • Fig. 15F shows a foaming mold 36 formed of two mold members 38 and open on the side where the second outer cover member 28 is disposed in the other foaming molds 36 described above.
  • One of the mold components 38 forms the first outer cover element 26 and the cutting region 18.
  • the other mold component 38 forms the holding region 20.
  • the open side can be closed by a holder (not shown) belonging to the later rotary body. This side of the metal foam formed after removal of the holder after the foaming can remain so or subsequently, for example. be closed by a cover member or sealed by suitable means.
  • FIG. 15G shows the foaming mold 36 according to FIG. 15E, with the difference that a strength support 58 in the form of a three-dimensional grid is arranged in the receiving space 32.
  • the receiving space 32 is first filled with the desired amount of the starting material 24. Subsequently, the receiving space 32 is closed by welding the mold components 38, wherein, for example, one of the outer cover elements 26, 28 is provided with a small pressure equalization or degassing opening (not shown).
  • the foaming of the starting material 24 takes place by thermal treatment. In this case, the obtained precursors of the rotary body are clamped in a holder 54 (see Fig. 14) to prevent deformation of the mold members 38 during foaming.
  • the production of the rotary body 10 by means of the foam mold 36 according to FIG. 15F is essentially analogous.
  • the closing of the foam mold 36 takes place by clamping into a holder.
  • the holder can serve as a placeholder for the still missing second outer cover element 28.
  • the rotary body 10 thus obtained then has a surface formed by the metal foam 16. If necessary, this surface can be closed or sealed afterwards.
  • a pressure equalization opening in a mold component 38 that belongs to the later rotation body can be dispensed with.
  • FIGS. 16A to 16C show a further embodiment of a rotary body 10 according to the invention, which is designed as a cutting blade.
  • the rotary body 10 has eight receiving spaces 32 separated from one another by connecting elements 34.
  • the representation of a foam material has been omitted.
  • the connecting elements 34 thus also exercise the function of a limiting element.
  • connection elements 34 project from the end face 50 of FIG Holding region 20 extend to the end face 51 of the cutting portion 18 and connect both functional areas 12 together.
  • the connecting elements 34 are integrally formed with the cutting area 18 and welded to the end face 50 of the holding portion 20 or vice versa.
  • the second outer cover element 28 is connected to the functional areas 12 connected via the connecting elements 34 welded.
  • the connecting elements 34 together with an inner side of the second outer cover element 28 and the end faces 50, 51 form receiving spaces 32 in the form of circular segment-like pockets 33.
  • metallic starting material 24 (not shown) is adapted as the shape of the pockets 33 Dosed pads.
  • the first outer cover element 26 is welded at the connection points 40 with the functional areas 12 and the receiving space 32 or the pockets 33 are closed. The metering takes place in such a way that after the subsequent thermal treatment, the eight receiving spaces 32 are completely filled with metal foam 16.
  • the outer cover elements 26, 28 can be provided with at least one pressure equalization opening (not shown).
  • a wide variety of types of rotary bodies can be produced by the method according to the invention.
  • the field of application of the rotary body 10 according to the invention can be determined by the configuration of the radially outer functional region 12.
  • different rotational bodies 10 can be obtained on the basis of a modular principle by the choice of different functional regions 12.
  • the radially outer functional region 12 may in particular be a grinding region or separating region.
  • the holding portion 20 can be adapted in this way the respective device to which the rotary body 10 is to be attached.
  • the rotational body 10 does not have to have rotational symmetry, as it is at least substantially given, for example, in a circular knife for a slicer.
  • a rotary body according to the invention may, for example, also be a sickle or spiral knife for a slicer.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotationskörper zur Bearbeitung und/oder Verarbeitung von Produkten, mit zumindest einem im Betrieb rotierenden Funktionsbereich und einem mit dem Funktionsbereich verbundenen Tragbereich, wobei der Tragbereich wenigstens teilweise aus einem Schaumwerkstoff besteht. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Rotationskörpers, der zumindest einen im Betrieb rotierenden Funktionsbereich und einen mit dem Funktionsbereich verbundenen Tragbereich aufweist. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Bereitstellen einer Schäumform, die wenigstens einen Aufnahmeraum umfasst, wobei der Aufnahmeraum zumindest teilweise von wenigstens einem Formbauteil begrenzt wird, das zu dem späteren Rotationskörper gehört, und wobei der Aufnahmeraum ein schäumbares Vormaterial enthält, und Aufschäumen des im Aufnahmeraum befindlichen Vormaterials.

Description

Rotationskörper
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotationskörper zur Bearbeitung und/oder Verarbeitung von Produkten, mit zumindest einem im Betrieb rotierenden Funktionsbereich und einem mit dem Funktionsbereich verbundenen Tragbereich. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Rotationskörpers, der zumindest einen im Betrieb rotierenden Funktionsbereich und einen mit dem Funktionsbereich verbundenen Tragbereich aufweist.
Zur Bearbeitung und Verarbeitung von Produkten eingesetzte Rotationskörper, beispielsweise Schneidmesser, Trenn- und Schleifscheiben, sind im Betrieb hohen Belastungen ausgesetzt, da sie in der Regel mit sehr hohen Drehzahlen betrieben werden. Je schwerer der Rotationskörper ist, umso größer ist die Belastung. Auch die zugehörige Vorrichtung, an welcher der Rotationskörper befestigt ist, kann aufgrund von Schwingungen während des Betriebes oder bereits aufgrund eines hohen Gewichts des Rotationskörpers hohen Belastungen ausgesetzt sein, die mit zunehmendem Gewicht des Rotationskörpers zunehmen. Ein hohes Gewicht ist allerdings in vielen Anwendungsfällen aufgrund der erforderlichen Größe des Ro- tationskörpers oder aufgrund des für den Rotationskörper einzusetzenden Materials bislang unvermeidbar, wenn eine ausreichende Stabilität bzw. Steifigkeit des Rotationskörpers gewährleistet werden soll.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Rotationskörper mit reduziertem Ge- wicht sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen, ohne die Funktionalität des Rotationskörpers sowie dessen für die jeweilige Anwendung erforderliche Stabilität bzw. Steifigkeit zu beeinträchtigen. Diese Aufgabe wird durch einen Rotationskörper mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 20 gelöst.
Erfindungsgemäß besteht der Tragbereich wenigstens teilweise aus einem
Schaumwerkstoff.
Als besondere Eigenschaft bieten Schaumwerkstoffe wegen ihrer sehr geringen Dichte eine erhebliche Gewichtseinsparung bei in der Regel annähernder Beibehaltung der mechanischen Eigenschaften des Ausgangsmaterials. Sie sind daher insbesondere für Konstruktionen der Leichtbauweise geeignet.
Der Einsatz von Schaumwerkstoffen bei der Konstruktion von Rotationskörpern führt zu statisch und dynamisch überaus belastbaren Rotationskörpern mit vergleichsweise geringem Gewicht, hoher Steifigkeit und sehr guter Formstabilität. Insbesondere können durch die günstige Massenverteilung Fliehkrafteinflüsse und das Risiko für ein Auftreten von Unwuchten verkleinert werden. Kommt es zu einem Auftreten von Unwuchten, führt die Leichtbauweise zu vergleichsweise kleinen Schwingungen. Dies wirkt sich positiv auf das Verschleißverhalten einer entsprechenden Vorrichtung aus, an welcher der Rotationskörper befestigt ist. Gene- rell führt die Gewichtersparnis des erfindungsgemäßen Rotationskörpers zu einer Entlastung der Lager einer solchen Vorrichtung, da diese eine geringere umlaufende Masse tragen müssen. Auch die Gefahr, dass sich der Rotationskörper während des Gebrauchs löst, ist stark herabgesetzt. Vorzugsweise umfasst der Schaumwerkstoff einen Keramikschaum bzw. Schaumkeramiken und/oder einen Kunststoffschaum. Insbesondere handelt es sich bei dem Schaumwerkstoff um einen Keramik- und/oder Kunststoffschaum. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schaumwerkstoff einen Metallschaum, insbesondere Aluminiumschaum. Bevorzugt handelt es sich bei dem Schaumwerkstoff um einen Metallschaum, insbesondere Aluminiumschaum. Vorzugsweise besteht zwischen dem Schaumwerkstoff und zumindest einem Bauteil des Rotationskörpers eine stoffschlüssige Verbindung. Umfasst der Schaumwerkstoff einen Metallschaum, kann es sich dabei insbesondere um eine metallische Bindung handeln.
Metallschäume sind metallische Strukturen mit einem großen Volumenanteil an gasgefüllten Poren. Metallschäume können in offenporige und geschlossenporige Metallschäume unterteilt werden. Geschlossenporige Metallschäume weisen Poren auf, die durch dünne Metallfilme voneinander getrennt sind, und können in ihrem Aufbau im Wesentlichen dem von Kork ähneln. Offenporige Metallschäume bestehen aus einem dreidimensionalen Netzwerk miteinander verknüpfter offener Poren, die von Fluiden durchströmt werden können. Offenporige Metallschäume weisen eine sehr große innere Oberfläche auf und können in ihrem Aufbau im Wesentlichen dem von Knochengewebe oder Naturschwämmen ähneln. Daher können sie auch als Metallschwämme bezeichnet werden.
Bei dem Metallschaum des erfindungsgemäßen Rotationskörpers handelt es sich vorzugsweise um einen offenporigen Metallschaum, wobei diese Ausgestaltung aber nicht zwingend ist. Durch die Verwendung von Metallschaum, bei dem es sich insbesondere um ein poröses Material mit einer hohen Steifigkeit und einem geringen spezifischen Gewicht handelt und das ein sehr gutes Energieabsorptions- und Dämpfungsvermögen besitzt, lässt sich eine erhebliche Gewichtsreduzierung erzielen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Metallschaum durch ein pulvermetallurgisches Verfahren hergestellt, vorzugsweise durch eine thermische Behandlung, insbesondere Sintern, eines metallischen Vormaterials. Bei dem pulvermetallurgischen Verfahren kann es sich beispielsweise um die Reaktion eines Metallpulvers mit einem pulverförmigen Metallhydrid handeln. Dabei werden in der Regel beide Pulver miteinander vermischt und durch Sintern oder Strangpressen zu einem Vormaterial verdichtet. Das Vormaterial wird dann auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Metallpulvers erhitzt, wobei das Metallhydrid gasförmigen Wasserstoff freisetzt und das Gemenge aufschäumt.
Eine weitere Möglichkeit der Metallschaumherstellung besteht darin, Gas in eine Metallschmelze einzublasen, die zuvor durch die Zugabe fester Bestandteile schäumbar gemacht wird. Bei den festen Bestandteilen kann es sich beispielsweise um Siliziumcarbid, Aluminiumoxid oder auch Calcium handeln. Für zu schäumende Aluminiumlegierungen werden zum Beispiel 10 bis 12 Vol.-% Siliziumcarbid oder Aluminiumoxid zugegeben. Die festen Bestandteile erhöhen die Viskosität der Schmelze und stabilisieren diese.
Ein weiteres, besonders bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von erfindungsgemäß eingesetzten Metallschäumen stellt das Schlickerreaktionsschaumsinter- Verfahren (SRSS-Verfahren) dar. Bei diesem Verfahren wird durch die Reaktion einer Säure, insbesondere Phosphorsäure, mit einem Metallpulver, insbesondere Eisen-, Stahl- oder Nickelpulver, in Wasser und/oder Alkohol als Lösungsmittel Wasserstoff gebildet, der ein Aufschäumen des sogenannten Schlickers bewirkt. Weitere Reaktionsprodukte, die bei dieser Reaktion entstehen, binden die
Schaumstruktur des Schlickers ab und führen zu einem "Einfrieren" der Schaumstruktur. Es entsteht zunächst ein Vorläufer oder auch Grünling mit geschlossen- poriger Struktur. Dieses Vormaterial wird dann durch eine thermische Behandlung, insbesondere Sintern, unter reduzierender Atmosphäre oder im Vakuum zu einem offenporigen Metallschaum. Die Bildung der offenporigen Struktur beruht dabei auf der durch die thermische Behandlung induzierten Freisetzung des Lösungsmittels. Der erfindungsgemäße Rotationskörper umfasst bevorzugt einen Eisen-, Edelstahl- und/oder Stahlschaum.
Das Vormaterial kann als Pulver, Granulat oder in fester, insbesondere vorge- presster, blockartiger Form vorliegen. Beispielsweise kann das Vormaterial die Form eines Stranges besitzen, aus welchem je nach Bedarf Scheiben oder Stücke (Pads) gesägt oder geschnitten werden können. Die Querschnittsform eines solchen Stranges ist grundsätzlich beliebig und kann den Abmessungen des Rotationskörpers, insbesondere den Abmessungen eines oder mehrerer mit dem Metallschaum auszufüllender Aufnahmeräume angepasst werden.
Zur Herstellung eines Kunststoffschaumes ist in der Regel ein Treibmittel erforderlich. Dieses kann entweder in flüssiger Form oder als Pulver dem ungeschäumten Kunststoff beigemischt werden. Durch Umwandlung des Treibmittels in Gas kann aus dem flüssigen oder plastisch-weichen Kunststoff ein Schaum entstehen.
Treibmittel können grundsätzlich auf physikalischem Weg oder durch chemische Reaktion gasförmig werden. Als Treibmittel, die auf physikalische Weise schaumbildend wirken, können beispielsweise niedrigsiedende Flüssigkeiten verwendet werden. Durch thermische Behandlung des Treibmittel-Kunststoffgemisches kann das Treibmittel verdampfen und dabei den Kunststoff aufschäumen. Chemische Treibmittel sind üblicherweise solche Mittel, die sich in einem bestimmten Temperaturbereich zersetzen und dabei das zum Aufschäumen notwendige Gas freisetzen. Beispielsweise gehört zu den chemischen Treibmitteln Ammoniumbicarbonat, dass unter Erwärmung CO2 freisetzen kann. Sowohl bei dem ungeschäumten Kunststoff als auch bei einem ungeschäumten keramischen Werkstoff, der mit speziellen Verfahren in einen Keramikschaum überführt werden kann, handelt es sich um ein Vormaterial. In Bezug auf die Form des Vormaterials kann auf die obigen Ausführungen zu dem metallischen Vorma- terial verwiesen werden. Insbesondere kann das Vormaterial bei der Herstellung von Kunststoff- und Keramikschäumen als Granulat vorliegen.
Bei dem Rotationskörper handelt es sich gemäß einer Ausführungsform um ein Schneidmesser, um eine Trennscheibe oder um eine Schleifscheibe, das bzw. die mit mehr als 100 Umdrehungen pro Minute betrieben werden.
Bei den zu verarbeitenden oder zu bearbeitenden Produkten handelt es sich insbesondere um Lebensmittelprodukte wie Schinken, Wurst und Käse, die mit einem als Schneidmesser ausgebildeten Rotationskörper in Scheiben geschnitten wer- den. Ferner kann es sich um Produkte aus der Bau-, Metall-, Kunststoff- und Holzindustrie handeln, beispielsweise Ziegelsteine, Fliesen, Bretter, Bodenbeläge, Profile, Rohrleitungen, Beschläge usw.
Der Funktionsbereich des Rotationskörpers ist vorzugsweise dessen Arbeitsbe- reich, d.h. der Bereich, der auch die Funktion des Rotationskörpers wie beispielsweise Schneiden, Zerteilen, Zerkleinern, Abdrücken, Ablegen und/oder Schleifen bedingt. Insbesondere handelt es sich bei dem Funktionsbereich um einen
Schneidenbereich, der eine radial nach außen weisende Schneidkante aufweisen kann.
Ein Funktionsbereich kann auch ein gegebenenfalls vorgesehener Haltebereich sein, welcher insbesondere der Befestigung des Rotationskörpers an einer entsprechenden Vorrichtung, beispielsweise einem Rotationsantrieb, dient. Es ist daher bevorzugt, dass der Rotationskörper zumindest zwei Funktionsbereiche auf- weist, insbesondere einen radial äußeren und einen radial inneren. Der Haltebe- reich kann zu dem Tragbereich gehören, muss selbst aber nicht notwendigerweise den Schaumwerkstoff umfassen.
Der Tragbereich des Rotationskörpers kann stoffschlüssig, beispielsweise durch Schweißen, Löten oder Kleben, oder auch lösbar mit dem Funktionsbereich verbunden sein. Vorzugsweise erfolgt die stoffschlüssige Verbindung durch Verschweißen. Es ist auch denkbar, dass der Tragbereich mit dem Funktionsbereich verlötet, verschraubt oder vernietet ist. Vorzugsweise ist zwischen dem Tragbereich und dem Funktionsbereich ein im Wesentlichen bündiger Übergang vorgesehen, so dass Kanten und Vorsprünge vermieden werden. Einer ansonsten möglichen Ablagerung von Schmutz und Verunreinigungen an derartigen Kanten und Vorsprüngen wird so vorgebeugt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rotationskörper als Schneidmesser mit einem den Funktionsbereich bildenden Schneidenbereich ausgebildet. Insbesondere ist er als Schneidmesser, bevorzugt als Kreis-, Sichel-, Spiral- oder Kuttermesser, für eine Vorrichtung zum Aufschneiden, Zerteilen und/oder Zerkleinern von Lebensmittelprodukten, insbesondere für einen Hochleistungs-Slicer, ausgebildet.
Hochleistungs-Slicer dienen dazu, Lebensmittelprodukte, wie Schinken, Wurst oder Käse, mit hoher Schnittfolge aufzuschneiden, wobei die Schneidgeschwindigkeit des Slicers und somit die Drehzahl des Schneidmessers z.B. zwischen 100 und 1 .200 Scheiben pro Minute liegen kann. Für die Durchführung so genannter Leerschnitte, die mit vielen Slicern möglich sind, muss das Schneidmesser innerhalb sehr kurzer Zeitspannen über eine bestimmte, vergleichsweise kurze Ausrück- bzw. Einrückstrecke in axialer Richtung bewegt werden und ist dabei folglich hohen Beschleunigungen ausgesetzt. Durch die erfindungsgemäße Leichtbauwei- se kann folglich die Durchführung von Leerschnitten vereinfacht werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Rotationskörper scheibenförmig ausgebildet und rotiert im Betrieb um eine Rotationsachse, die senkrecht zu einer Scheibenebene des Rotationskörpers verläuft. Die Rotationsachse entspricht da- bei insbesondere einer Hauptträgheitsachse des Rotationskörpers.
Vorzugsweise ist ein maximaler Radius des Rotationskörpers größer als etwa 150 mm und/oder kleiner als etwa 600 mm. Das Gewicht des Rotationskörpers ist vorzugsweise größer als etwa 2 kg und/oder kleiner als etwa 50 kg.
Der durch die Verwendung des Schaumwerkstoffs zu erzielende Leichtbaueffekt wirkt sich insbesondere bei Rotationskörpern großer Durchmesser deutlich aus, die bei einer herkömmlichen Konstruktionsweise ein entsprechend hohes Gewicht aufweisen. Im Vergleich zu auf herkömmliche Weise hergestellten Rotationskör- pern, die z.B. als Schneidmesser für Hochleistungs-Slicer dienen, lässt sich durch die Verwendung des Schaumwerkstoffs beispielsweise eine Gewichtsersparnis von ca. 20 % bis 60 % erzielen.
Das verringerte Gewicht des erfindungsgemäßen Rotationskörpers erleichtert ins- besondere dessen Handhabung bei Transport und Lagerung. Für den Anwender insbesondere von Vorteil ist ferner, dass sich der Austausch eines Rotationskörpers an einer entsprechenden Vorrichtung erheblich erleichtert.
Der Rotationskörper ist bevorzugt für Arbeitsgeschwindigkeiten bzw. Drehzahlen von mehr als etwa 100 U/min ausgebildet, besonders bevorzugt von mehr als etwa 600 U/min, insbesondere von mehr als etwa 1 .200 U/min. Das gegenüber herkömmlichen Rotationskörpern verringerte Gewicht der erfindungsgemäßen Rotationskörper wirkt sich bei solchen Arbeitsgeschwindigkeiten besonders günstig auf das Verschleißverhalten der Vorrichtung aus, an welcher der Rotationskörper be- festigt ist. Beispielsweise wird die Lebensdauer der Lager eines Rotationsantriebs durch die Leichtbauweise der Rotationskörper erheblich verlängert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein Funktionsbereich von einem radial äußeren Schneidenbereich gebildet. Vorzugsweise weist der Schneidenbereich eine radial nach außen gerichtete Schneidkante auf. Der Tragbereich umfasst dabei einen zentralen Haltebereich als einen weiteren Funktionsbereich zur Befestigung des Rotationskörpers an einem Rotationsantrieb sowie zwischen dem Schneidenbereich und dem Haltebereich einen zumindest teilweise aus dem Schaumwerkstoff bestehenden Zwischenbereich.
Der Rotationskörper kann demnach einen dreiteiligen Aufbau aufweisen und insbesondere aus einem äußeren Schneidenbereich, einem mittleren Zwischenbereich und einem inneren Haltebereich bestehen. Der Haltebereich ist vorzugswei- se Scheiben-, topf- oder schüsseiförmig ausgebildet und kann z.B. eine zentrale Aussparung, durch welche sich eine Antriebswelle oder ein Befestigungszapfen für den Rotationskörper erstrecken kann, und/oder mehrere Öffnungen zum Befestigen, insbesondere durch Verschrauben, an einem Rotationsantrieb aufweisen. Weiterhin kann der Haltebereich Flächen zum kraftschlüssigen fixieren des Rotationskörpers an einer zugeordneten Aufnahme aufweisen.
Der Haltebereich kann auch zur Befestigung des Rotationskörpers an einem nicht rotierenden Teil einer Vorrichtung dienen. Bei einer solchen Vorrichtung kann es sich beispielsweise um einen Messerschutz, eine Transportvorrichtung oder eine Schleif- bzw. Schärfvorrichtung handeln. Vorzugsweise dient der Haltebereich allerdings in erster Linie der Befestigung des Rotationskörpers an einer Aufnahme, insbesondere Nabe, eines Rotationsantriebs.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bildet der Schaumwerkstoff mit zu- mindest einem äußeren Deckelement ein Verbundbauteil. Bei dem Deckelement kann es sich insbesondere um eine obere oder untere bzw. vordere oder hintere Halbschale des Rotationskörpers, insbesondere Schneidmessers, handeln.
Das Verbundbauteil kann sich durch eine innige, stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Deckelement und dem Schaumwerkstoff auszeichnen, die während des Aufschäumens des Vormaterials entsteht. Vorzugsweise ist das zumindest eine Deckelement während des Aufschäumens Bestandteil einer Schäumform, die zumindest einen Aufnahmeraum umfasst, in welchen das Vormaterial vor dem Aufschäumen eingebracht wird.
Um die Verbindung zwischen dem Deckelement und dem Schaumwerkstoff zu verbessern, kann es vorteilhaft sein, wenn die mit dem Schaumwerkstoff zu ver- bindende Fläche des Deckelements chemisch und/oder mechanisch vorbehandelt ist. Bei der mechanischen Vorbehandlung kann es sich insbesondere um eine Auf- rauung der Oberfläche handeln, zum Beispiel mittels Sandstrahlen. Beispielsweise können Riefen und/oder Rillen in die Oberfläche eingebracht werden, um die Kontaktfläche zwischen Schaumwerkstoff und Deckelement zu vergrößern. Bei der chemischen Vorbehandlung kann es sich insbesondere um eine nass-chemische Aufrauung der Oberfläche mittels Säuren handeln. Ferner kann es sich um eine metallurgische Behandlung der mit dem Schaumwerkstoff zu verbindenden Oberfläche des Deckelements handeln, bei welcher die Oberfläche mit einer zusätzlichen Metallschicht, beispielsweise Zink, überzogen wird.
Gegebenenfalls können auch der Haltebereich und/oder der Schneidenbereich eine derartige Oberflächenbehandlung aufweisen.
Vorzugsweise weist das Verbundbauteil eine Sandwich-Struktur aus einem oberen bzw. vorderen Deckelement, dem Schaumwerkstoff und einem unteren bzw. hinte- ren Deckelement auf, wobei es sich bei den Deckelementen um die Halbschalen zumindest eines Teils eines Rotationskörpers, insbesondere eines zwischen einem äußeren Schneidenbereich und einem zentralen Haltebereich gelegenen Zwischenbereichs eines den Rotationskörper bildenden Schneidmessers handeln kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Tragbereich zumindest zwei äußere Deckelemente, zwischen denen der Schaumwerkstoff angeordnet ist. Vorzugsweise weist der Tragbereich zumindest teilweise eine Sandwich-Struktur auf, wie sie z.B. oben beschrieben ist, wobei eine innige, stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Schaumwerkstoff und den Deckelementen vorgesehen sein kann, aber nicht zwingend vorgesehen sein muss. Gemäß einer weiteren Ausführungsform gehören die beiden äußeren Deckelemente zu einem Zwischenbereich, der zwischen einem radial äußeren Schneidenbereich und einem zentralen Haltebereich gelegen ist.
Vorzugsweise sind die Deckelemente dabei radial außen mit dem Schneidenbe- reich und radial innen mit dem Haltebereich verbunden.
An den Haltebereich und/oder den Schneidenbereich gegebenenfalls angrenzende Stirnseiten des Zwischenbereichs können offen oder geschlossen ausgebildet sein. Unter "offen" ist dabei zu verstehen, dass die Stirnseite im Wesentlichen aus einer Oberfläche des Schaumwerkstoffs gebildet ist. Unter "geschlossen" ist dabei zu verstehen, dass die beiden äußeren Deckelemente, zwischen denen der Schaumwerkstoff angeordnet ist, die Stirnseiten des Zwischenbereichs bilden. Dazu können die beiden äußeren Deckelemente beispielsweise einander berührend zusammengepresst sein. Ferner kann ein Deckelement oder können auch beide Deckelemente über einen Rand des Zwischenbereichs umgebogen sein. Zumindest eines der Deckelemente kann wenigstens teilweise plattenförmig ausgebildet sein. Es ist bevorzugt, wenn beide Deckelemente plattenförmige Abschnitte aufweisen, die insbesondere parallel zueinander verlaufen.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Zwischenbereich um eine Sandwich-Konstruktion aus zwei wenigstens bereichsweise zumindest im Wesentlichen parallel verlaufenden, zumindest im Wesentlichen ebenen äußeren Deckelementen und dem zwischen diesen angeordneten Schaumwerkstoff.
Ferner kann zumindest ein Deckelement einen oder auch mehrere nicht-platten- förmige Abschnitte aufweisen. Beispielsweise kann es sich dabei um nach außen oder in Richtung des Schaumwerkstoffs gewölbte Abschnitte handeln. Gegebenenfalls kann auch eine gesamte äußere Seite des Zwischenbereichs oder der gesamte Zwischenbereich gewölbt sein. Es ist auch denkbar, dass die beiden äußeren Deckelemente nicht-plattenförmige Abschnitte aufweisen, die zueinander komplementär sind, so dass insbesondere der Abstand zwischen den beiden äußeren Deckelementen im Wesentlichen gleich bleibt. Bevorzugt weist der Zwischenbereich eine Schüsselung auf.
Eine nicht-plattenförmige Gestalt eines Deckelements kann durch eine entsprechende Vorfertigung oder während des Aufschäumens realisiert werden. Bei letzterem kann der Umstand ausgenutzt werden, dass es während des Aufschäumens des Vormaterials zu einer Volumenausdehnung kommen kann oder zu ei- nem Druckanstieg in der entsprechenden Schäumform. Dieser Druckanstieg oder diese Volumenzunahme können für eine kontrollierte Verformung zumindest eines Deckelements ausgenutzt werden. Dazu kann zum Beispiel während des Aufschäumens der Zwischenbereich in ein Formbauteil gespannt werden, das eine Ausdehnung nur in eine bestimmte Richtung zulässt. Bei den Deckelementen handelt es sich bevorzugt um separate vorgefertigte Teile, die insbesondere bei der Herstellung des Rotationskörpers mit dem Schneidenbereich und/oder Haltebereich, vorzugsweise durch Schweißen, verbunden werden.
Vorzugsweise handelt es sich bei den Deckelementen, insbesondere wenn es sich um separat vorgefertigte Teile handelt, um Bleche, beispielsweise für den Einsatz im Lebensmittelbereich aus Edelstahl. Es ist auch möglich, dass zumindest eines der Deckelemente einstückig mit dem Schneiden- und/oder Haltebereich ausgebildet ist. Beispielsweise kann eines der beiden Deckelemente mit dem Schneidenbereich und das andere Deckelement mit dem Haltebereich einstückig ausgebildet sein, wobei die Vorfertigung dann jeweils bevorzugt aus einem einzigen Werkstück, z.B. aus einem relativ dicken Blech, erfolgt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist nach dem vorstehend beschrieben Aufbauprinzip zumindest ein äußeres Deckelement von dem Funktionsbereich gebildet.
Wie oben beschrieben, kann zumindest eines der äußeren Deckelemente von dem Funktionsbereich, insbesondere Haltebereich und/oder Schneidenbereich, gebildet sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Deckelemente aneinander abgestützt sein, insbesondere durch ein oder mehrere Stützelemente.
Bei den Stützelementen kann es sich um Vorsprünge handeln, beispielsweise in Form von Stegen, Rippen und/oder Haken, die zumindest an einem der Deckele- mente angebracht sind. Dabei können diese Vorsprünge am Deckelement fixiert, z.B. verschraubt, vernietet, verklebt und/oder verschweißt sein. Ferner können derartige Vorsprünge an zumindest einem Deckelement während dessen Vorfertigung angeformt werden. Darüber hinaus kann es sich bei den Stützelementen um Verformungen, insbesondere Einprägungen, zumindest eines Deckelements handeln. Die Verformungen können punktuell, streifenförmig, konzentrisch, beispielsweise nach Art eines Wellenprofils, und/oder segmentartig bzw. flächig, ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine Einprägung die Form eines Kreises, Dreiecks, Kreissegments, Bo- gensegments und/oder Vierecks, insbesondere Rechtecks, Quadrats, Trapezes oder einer Raute, aufweisen.
Die Stabilisierungswirkung der Stützelemente kann zum einen darauf beruhen, dass sich die Vorsprünge und/oder Verformungen eines Deckelements jeweils bis zum anderen Deckelement hin erstrecken. Ferner können die Stützelemente an beiden Deckelementen einander gegenüberliegend angeordnet sein, so dass sich die Stützelemente berühren. Insbesondere kann es sich auch um eine Kombination beider Varianten handeln. Vorzugsweise verlaufen die Stützelemente parallel zur Rotationsachse des Rotationskörpers und weisen insbesondere eine gleichmäßige Verteilung bzw. symmetrische Anordnung auf. Beispielsweise können mehrere Stützelemente konzentrisch und/oder in Form von Radialstrahlen angeordnet sein. Es kann zudem vorgesehen sein, dass zumindest ein Deckelement eine Einprägung umfasst, die zur Aufnahme zumindest eines Mikrochips, insbesondere RFID- Chips, ausgebildet ist. Auf einem solchen Mikrochip können beispielsweise eine Kennung, Wartungsintervalle und/oder Betriebszeiten gespeichert werden. Ferner kann zumindest ein Deckelement zumindest eine Einprägung umfassen, die mit einem Gewinde versehen ist und insbesondere zur Fixierung einer externen Vorrichtung, beispielsweise eines Messerschutzes oder einer Handhabungsvorrichtung, dient.
Die Stützelemente sind vorzugsweise vollständig von dem Schaum Werkstoff umgeben und bilden mit diesem vorzugsweise einen Materialverbund.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform füllt der Schaumwerkstoff wenigstens einen Aufnahmeraum aus, der zumindest von einem äußeren Deckelement und einem inneren Begrenzungselement begrenzt ist.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Aufnahmeraum um eine oder mehrere offene Taschen, die insbesondere durch die Anordnung einer oder mehrerer Begren- zungselemente auf einer Innenseite zumindest eines Deckelements gebildet werden.
Bei den inneren Begrenzungselementen kann es sich um Streben, Stege, Rippen und/ oder Wände handeln, die beispielsweise auf einer inneren Seite des Deck- elements, insbesondere durch Verschrauben, Verkleben, Verschweißen und/oder Vernieten, angebracht sein können. Ergänzend können die Begrenzungselemente mit Durchbrechungen versehen sein, welche vorzugsweise vom Schaumwerkstoff durchdrungen werden können. Die Begrenzungselemente können auch im Rahmen einer Vorfertigung des Deckelements an dieses angeformt werden. Es ist auch denkbar, dass es sich bei den Begrenzungselementen um Einprägungen des Deckelements handelt. Hinsichtlich der Gestalt der Einprägungen kann auf die obigen Ausführungen zu den Stützelementen verwiesen werden. Durch entsprechende Anordnungen derartiger Begrenzungselemente lassen sich in ihrer Größe und Form nahezu beliebige, zumindest teilweise separierte oder insbesondere vollständig voneinander getrennte Aufnahmeräume erzeugen, wobei jeder Aufnahmeraum aufschäum bares Vormaterial aufnehmen kann. Das Vorma- terial ist dabei vorzugsweise in seiner Form an die Geometrie des Aufnahmeraumes angepasst. Beispielseise kann es sich um Pads des Vormaterials handeln, die jeweils in ihrer Form der jenes Aufnahmeraumes entsprechen oder zumindest ähneln, in den sie eingebracht werden. Des Weiteren kann das Vormaterial hinsichtlich seiner Menge an die Größe des jeweiligen Aufnahmeraumes angepasst sein, und zwar insbesondere derart, dass der aus dem Vormaterial entstehende Schaumwerkstoff den Aufnahmeraum zumindest im Wesentlichen vollständig ausfüllt und sowohl eine Unterfüllung als auch eine Überfüllung mit dem Schaumwerkstoff vermieden wird.
Bei dem Aufnahmeraum kann es sich auch um eine geschlossene Kammer handeln, die insbesondere während des Herstellungsprozesses des Rotationskörpers durch Bereitstellen einer entsprechenden Schäumform ausgebildet wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass zumindest ein Deckelement in den Aufnahmeraum hinein vorsteht.
Dazu umfasst das Deckelement vorzugsweise zumindest ein Strukturelement, beispielsweise einen oder mehrere Vorsprünge, insbesondere in Form von Ste- gen, Rippen und/oder Haken, die mit dem Deckelement verbunden sind. Alternativ oder zusätzlich kann das Deckelement ferner Verformungen, beispielsweise Ein- prägungen, aufweisen. In Bezug auf die Ausgestaltung der Strukturelemente und der Verformungen kann auf die vorstehenden Ausführungen zu den Stützelementen verwiesen werden. Das zumindest eine Strukturelement ist vorzugsweise von dem Schaumwerkstoff umgeben.
Das Vorstehen eines Deckelements in den Aufnahmeraum hinein dient einer Ver- größerung der Grenzfläche zwischen Schaum Werkstoff und Deckelement und kann so zu einer besonders festen Verbindung, insbesondere einem besonders festen Verbund, führen.
Vorteilhafte Ausführungsformen des Rotationskörpers können eine Kombination aus Stützelementen und Strukturelementen umfassen. Wenigstens ein Stützelement kann gleichzeitig ein Strukturelement sein, und umgekehrt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein Festigkeitsträger vorgesehen, der zumindest teilweise von dem Schaumwerkstoff umgeben ist.
Der Festigkeitsträger ist vorzugsweise nach Art einer Einlage, insbesondere Bewehrung oder Armierung, ausgebildet und bevorzugt zumindest teilweise in einem von dem Schaumwerkstoff ausgefüllten Aufnahmeraum angeordnet. Beispielsweise kann es sich bei dem Festigkeitsträger um ein strukturiertes Blech und/oder ein flächiges zwei- oder dreidimensionales Gitter handeln. Vorzugsweise ist der Festigkeitsträger vor dem Aufschäumen des Vormaterials lose zwischen den Deckelementen oder auf einem Deckelement liegend angeordnet. Der Festigkeitsträger kann auch mit zumindest einem Deckelement fest verbunden sein.
Wenigstens ein Festigkeitsträger kann gleichzeitig ein Strukturelement und/oder Stützelement sein, und umgekehrt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Funktionsbereich des Rotationskörpers mit zumindest einem Verbindungselement versehen, das sich in den Schaumwerkstoff hinein oder durch den Schaum Werkstoff hindurch erstreckt. Bei dem Verbindungselement kann es sich beispielsweise um einen Vorsprung handeln, der von einem zentralen Haltebereich radial nach außen oder von einem äußeren Schneidenbereich radial nach innen absteht. Das Verbindungselement kann sich auf diese Weise in zumindest einen Aufnahmeraum hinein erstrecken und ist vorzugsweise von dem Schaumwerkstoff umgeben.
Die Verbindungselemente, insbesondere Vorsprünge, können beispielsweise als Ringsegmente, Zapfen, Haken und/oder Stege ausgebildet sein. Es kann sich ferner um Hohlkörper wie z.B. Rohre handeln. Vorzugsweise sind die Verbindungselemente an einer radial äußeren Stirnseite des Haltebereichs und/oder an einer radial inneren Stirnseite des Schneidenbereichs, vorzugsweise symmetrisch, angeordnet. In Bezug auf die Verbindung zwischen dem Verbindungselement und dem Funktionsbereich kann auf die obigen Ausführungen verwiesen werden.
Die Verbindungselemente können die Verbindung zwischen Funktions- und Tragbereich verbessern und eine Optimierung des Rotationskörpers im Hinblick auf seine Steifigkeit und auf sein Verformungsverhalten bewirken. Des Weiteren können die Verbindungselemente, insbesondere Vorsprünge, eine Stützfunktion für die Deckelemente des Rotationskörpers ausüben, insbesondere dann, wenn ihre Höhe in etwa dem Abstand zwischen den äußeren Deckelementen entspricht. Ebenso ist es möglich, dass die Verbindungselemente die Funktion eines inneren Begrenzungselements ausüben und auf diese Weise an der Ausbildung des Aufnahmeraumes beteiligt sind. Generell kann ein Verbindungselement gleichzeitig ein Strukturelement, Stützelement und/oder Festigkeitsträger sein, und umgekehrt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Funktionsbereich des Rotationskörpers mit dem Schaumwerkstoff formschlüssig verbunden.
Die formschlüssige Verbindung kann dabei insbesondere durch die vorstehend beschriebenen Verbindungselemente, die an den Funktionsbereichen angeordnet sind, realisiert werden. Des Weiteren kann der Funktionsbereich zumindest eine Tasche aufweisen. Die Tasche kann insbesondere als eine den Funktionsbereich konzentrisch umgebende Tasche ausgebildet sein. Sie kann ferner durch Begrenzungselemente in mehrere Taschen untergliedert sein. Die Tasche eines zentralen Haltebereichs ist dabei vorzugsweise radial nach außen und die Tasche eines äußeren Schneidenbe- reichs vorzugsweise radial nach innen offen. Die Tasche kann eine Teilbegrenzung eines Aufnahmeraumes darstellen und wird vorzugsweise von dem
Schaumwerkstoff zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, ausgefüllt.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Ro- tationskörpers, insbesondere eines vorstehend beschriebenen Rotationskörpers, der zumindest einen im Betrieb rotierenden Funktionsbereich und einen mit dem Funktionsbereich verbundenen Tragbereich aufweist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- Bereitstellen einer Schäumform, die wenigstens einen Aufnahmeraum um- fasst, wobei der Aufnahmeraum zumindest teilweise von wenigstens einem Formbauteil begrenzt wird, das zu dem späteren Rotationskörper gehört, und wobei der Aufnahmeraum ein schäumbares Vormaterial enthält,
- Aufschäumen des im Aufnahmeraum befindlichen Vormaterials, insbesondere durch eine thermische Behandlung, beispielsweise Sintern, und/oder chemi- sehe Behandlung.
Bei dem Formbauteil handelt es sich vorzugsweise um ein Deckelement, einen äußeren Schneidenbereich, einen zentralen Haltebereich oder eine Kombination aus zumindest zweien dieser Bestandteile.
Der Aufnahmeraum bzw. die Schäumform kann somit mit dem Vormaterial gefüllt, abgedeckt und anschließend, insbesondere durch thermische Behandlung, ausgeschäumt werden. An den letzten Verfahrensschritt kann sich gegebenenfalls eine Nachbearbeitung des Rotationskörpers anschließen. Beispielsweise kann der Rotationskörper durch Biegeprozesse und/oder Umform prozesse mit einer Profilierung, Schüsselung und/oder Wölbung versehen werden. Die Nachbearbeitung kann sich insbesondere auch nur auf den Funktionsbereich des Rotationskörpers beziehen. Beispiels- weise kann es sich um ein Bearbeiten des Schneidenbereichs handeln, insbesondere um das Ausbilden und/oder Schärfen einer Schneidkante. Ferner kann es sich bei der Nachbearbeitung um ein Richten oder Auswuchten des Rotationskörpers handeln. Ferner kann das Bereitstellen der Schäumform auch eine metallurgische Behandlung des Rotationskörpers oder eines Teils davon umfassen. Beispielsweise kann der Rotationskörper mit einer zusätzlichen Metallschicht, insbesondere Zink, überzogen werden. Insbesondere zur Härtung kann sich ferner eine weitere thermische Behandlung, insbesondere Sintern, anschließen. Des Weiteren kann sich an das Bereitstellen der Schäumform als ein weiterer Verfahrensschritt ein Abdecken oder ein Verschließen des Aufnahmeraumes anschließen. Dieser Schritt kann insbesondere dann vorgesehen sein, wenn die Schäumform nicht vollständig von Formbauteilen begrenzt wird, die zu dem späte- ren Rotationskörper gehören.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Aufschäumen des Vormaterials bei geschlossenem Aufnahmeraum. Das Abdecken oder Verschließen des Aufnahmeraumes erfolgt vorzugsweise mit einem Werkzeug oder einer Halterung. Das oder die Formbauteile der Schäumform werden dazu bevorzugt in das Werkzeug oder die Halterung eingespannt und vorzugsweise vollständig von dem Werkzeug oder der Halterung umgeben. Insbesondere kann das Werkzeug oder die Halterung eine Formgestaltung aufweisen, die den Konturen des oder der Formbauteile oder des fertigen Rotationskörpers entspricht. Insbesondere kann das Werkzeug oder die Halterung Teil des Aufnahmeraumes der Schäumform sein. Dabei kann das Werkzeug oder die Halterung als Platzhalter für ein Formbauteil dienen, welches erst nach dem Aufschäumen hinzugefügt wird.
Vorzugsweise wird das zumindest eine Formbauteil derart vorgespannt, dass sich dessen Gestalt während des Aufschäumens nicht verändert. Die Formgestaltung des Werkzeugs oder der Halterung ist dabei an die Konturen des Formbauteils angepasst oder passt sich während des Aufschäumens dessen Konturen an. Hierdurch kann der während des Aufschäumens entstehende Druck kompensiert werden. Es kann insbesondere eine zumindest näherungsweise Gleichverteilung des entstehenden Schäumdrucks erzielt werden.
Es kann auch vorgesehen sein, dass der bei dem Aufschäumen entstehende Druck, zumindest lokal, für eine kontrollierte Verformung oder Umformung des Formbauteils genutzt wird. Dazu kann dem Formbauteil, vorzugsweise mittels des Werkzeugs oder der Halterung, eine Formgestaltung vorgegeben werden, in die sich das Formbauteil ausdehnen kann. Entsprechend kann es gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen sein, dass das Formbauteil derart vorgefertigt und/oder in der Schäumform vorgespannt ist, dass die Gestalt des Formbauteils während des Aufschäumens verändert wird.
Der geschlossene Aufnahmeraum kann zumindest eine Entlastungs- bzw. Entga- sungsoffnung umfassen. Durch diese Öffnung können insbesondere ein durch das Aufschäumen freigesetztes Lösungsmittel sowie verdrängte Luft entweichen. Vorzugsweise besitzt die Entlastungs- bzw. Entgasungsöffnung einen im Vergleich zum Volumen des Aufnahmeraumes sehr kleinen Querschnitt. Aus der Entlastungs- bzw. Entgasungsöffnung austretender Schaumwerkstoff kann ferner als Indikator dafür herangezogen werden, dass der Aufnahmeraum vollständig mit Schaumwerkstoff ausgefüllt ist. Vorzugsweise soll austretender Schaumwerkstoff möglichst direkt an der relativ kleinen Entlastungs- bzw. Entgasungsöffnung abkühlen, erstarren und die Entlastungs- bzw. Entgasungsöffnung verschließen.
Mit besonderem Vorteil lassen sich Menge und Form des eingesetzten Vormaterials und/oder die Intensität der thermischen Behandlung derart anpassen, dass der Aufnahmeraum bis zu einem gewünschten Anteil, insbesondere 100 %, durch den Schaumwerkstoff ausgefüllt wird, insbesondere ohne dabei seine Gestalt zu verändern. Gegebenenfalls kann eine gezielte Unterfüllung des Aufnahmeraumes vorgesehen sein. Ebenso ist es möglich, eine Überfüllung des Aufnahmeraumes vorzusehen, insbesondere wie oben beschrieben um den Schäumdruck für eine Umformung des Formbauteils auszunutzen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Vormaterial auf eine Mehrzahl von separierten Aufnahmeräumen der Schäumform aufgeteilt, wobei vorzugsweise das Vormaterial jeweils in seiner Form der Form des betreffenden Aufnahmeraumes entspricht. Das Vormaterial kann dazu insbesondere in Form von Pads, Pellets, Granulat oder auf eine andere Art dosiert in die Aufnahmeräume eingebracht werden.
Um ein Entgasen während des Aufschäumens zu erleichtern, können die Aufnahmeräume untereinander strömungstechnisch in Verbindung stehen, so dass zu- mindest eine Gasdurchlässigkeit bzw. ein Überströmen von Gasen gegeben ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Aufnahmeraum ausschließlich von zu dem späteren Rotationskörper gehörenden Formbauteilen begrenzt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Schäumform aus mehreren
Formbauteilen zusammengesetzt, die insbesondere alle zu dem späteren Rotationskörper gehören.
Vorzugsweise werden die Formbauteile vor dem Aufschäumen miteinander ver- bunden, insbesondere durch Schweißen, Löten, Kleben und/oder Nieten. Besonders bevorzugt erfolgt die Verbindung der Formbauteile durch Verschweißen.
Erfolgt die Verbindung der Formbauteile unter Wärmeeinwirkung, werden die vorgesehenen Verbindungsstellen bevorzugt in einem vorgegebenen Sicherheitsab- stand zu dem Vormaterial gebildet.
Ein solcher Sicherheitsabstand kann angezeigt sein, um ein gegebenenfalls durch die Wärmeeinwirkung des Verbindungsprozesses induziertes vorzeitiges Aufschäumen des Vormaterials zu verhindern. Die Größe des Sicherheitsabstands ist insbesondere abhängig von der Verbindungsart und dem Verbindungsverfahren. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Formbauteil einen zumindest im Wesentlichen plattenförmigen Abschnitt, wobei zumindest ein weiteres Formbauteil eine nicht-plattenförmige Gestalt aufweist.
Das weitere Formbauteil bildet dabei vorzugsweise den Funktionsbereich des Rotationskörpers, insbesondere einen äußeren Schneidenbereich und/oder einen zentralen Haltebereich. Die nicht-plattenförmige Gestalt des weiteren Formbauteils wird vorzugsweise in Vorfertigung erhalten.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird als Rotationskörper ein Schneidmesser hergestellt, wobei zumindest ein Formbauteil einen radial äußeren Schneidenbereich und wenigstens ein Formbauteil einen zentralen Haltebereich des Tragbereichs bildet.
Der Schneidenbereich und/oder der Haltebereich können dabei jeweils durch separate Formbauteile gebildet werden. Alternativ kann sowohl der Schneidenbereich als auch der Haltebereich jeweils durch ein einziges Formbauteil, das zudem eines der äußeren Deckelemente des Zwischenbereichs bilden kann, gebildet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform bildet zumindest ein Formbauteil ein äußeres Deckelement eines Zwischenbereichs, der zwischen dem Schneidenbereich und dem Haltebereich angeordnet ist.
Das Deckelement kann eine durch Vorfertigung erhaltene nicht-plattenförmige Gestalt aufweisen. Insbesondere können einander gegenüberliegend angeordnete Deckelemente eine zueinander komplementäre nicht-plattenförmige Gestalt aufweisen. Mögliche Weiterbildungen der Erfindung sind auch in den abhängigen Ansprüchen, der Zeichnung sowie der Beschreibung angegeben.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrie- ben. zeigt eine perspektivische Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Rotationskörper. zeigt eine perspektivische Querschnittsansicht des Rotationskörpers aus Fig. 1 . zeigt eine Querschnittsansicht des Rotationskörpers aus Fig. 1 . zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 3. zeigt einen perspektivischen Querschnitt eines einen Schneidenbereich bildenden Funktionsbereichs der Ausführungsform gemäß Fig. 1 . zeigt eine perspektivische Draufsicht einer weiteren Ausführungsform eines einen Schneidenbereich bildenden Funktionsbereichs. Fig. 7 zeigt eine vergrößerte perspektivische Querschnittsansicht eines einen Haltebereich bildenden Funktionsbereichs der Ausführungsform gemäß Fig. 1 .
Fig. 8 zeigt eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform eines einen
Haltebereich bildenden Funktionsbereichs. zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines einen Haltebereich bildenden Funktionsbereichs. zeigt eine vergrößerte perspektivische Querschnittsansicht von Deckelementen der Ausführungsform gemäß Fig. 1 . zeigt eine vergrößerte perspektivische Querschnittsansicht eines mit Metallschaum gefüllten Aufnahmeraumes der Ausführungs- form gemäß Fig. 1 . zeigt eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Rotationskörpers vor dessen Zusammenfügung. zeigt eine Querschnittsansicht des zusammengefügten Rotationskörpers gemäß Fig. 12A. zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotationskörpers vor dem Aufschäumen. zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform- eines erfindungsgemäßen Rotationskörpers vor dem Aufschäumen.
Fig. 15A-15G zeigen jeweils rein schematisch eine Querschnittsansicht einer möglichen Ausgestaltung einer Schäumform. Fig. 16A zeigt eine perspektivische Draufsicht einer Drahtdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotationskörpers. Fig. 16B zeigt eine perspektivische Draufsicht des Rotationskörpers aus
Fig. 16A mit abgenommenem Deckelement.
Fig. 16C zeigt eine perspektivische Untersicht des Rotationskörpers aus
Fig. 16A mit abgenommenem Deckelement.
Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Rotationskörper 10 mit einem äußeren Funktionsbereich 12 und einem Tragbereich 14, der einen als Haltebereich 20 ausgebildeten weiteren inneren Funktionsbereich 12 umfasst. Der Rotationskörper 10 ist als Schneidmesser, insbesondere für einen Hochleistungs-Slicer, ausgebil- det, und zwar als ein Kreismesser. Bei dem äußeren Funktionsbereich 12 handelt es sich um einen Schneidenbereich 18, der eine radial nach außen weisende Schneidkante 19 aufweist. Der Haltebereich 20 ist topfförmig ausgebildet und weist eine kreisrunde mittige Aussparung 21 auf, die der Befestigung des
Schneidmessers an einer Schneidvorrichtung dient. Zwischen dem Haltebereich 20 und dem Schneidenbereich 18 ist ein ringförmiger Zwischenbereich 22 angeordnet, der einen plattenformigen Abschnitt 42 und einen abgeschrägten Abschnitt 44 umfasst. Der abgeschrägte Abschnitt 44 und der plattenförmige Abschnitt 42 werden von einem ersten äußeren Deckelement 26 gebildet. Der Schneidenbereich 18, der Zwischenbereich 22 und der Haltebereich 20 sind an Verbindungs- stellen 40 miteinander verbunden. Bei den Verbindungsstellen 40 handelt es sich um Schweißnähte.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Querschnittsansicht des zuvor beschriebenen Schneidmessers, aus der ersichtlich ist, dass der Zwischenbereich 22 einen Auf- nahmeraum 32 umfasst, der sich zwischen dem ersten äußeren Deckelement 26 und einem zweiten äußeren Deckelement 28 befindet. Der Aufnahmeraum 32 ist von einem Metallschaum 16 vollständig ausgefüllt. In radial äußerer Richtung wird der Aufnahmeraum 32 durch einen Ansatz 48 des Schneidenbereichs 18 begrenzt. Die Kontur des Ansatzes 48 ist auf eine radial äußere Stirnseite 23a des Zwischenbereichs 22 derart abgestimmt, dass der Schneidenbereich 18 mit dem Zwischenbereich 22 bündig und möglichst nahtlos durch die Verbindungsstellen 40 verbunden ist. Einer hygienisch ungünstigen Ansammlung von Produktresten kann so vorgebeugt werden. Die radial innere Seite des Aufnahmeraumes 32 wird durch eine Stirnseite 50 des Haltebereichs 20 begrenzt. Die Stirnseite 50 ist an eine radial innere Stirnseite 23b des Zwischenbereichs 22 derart angepasst, dass beide Elemente an den Verbindungsstellen 40 bündig miteinander verbunden sind. Wie in den Detaildarstellungen gemäß den Fig. 4 und 7 zu erkennen ist, umfasst die Stirnseite 50 ferner zwei um den Haltebereich 20 konzentrisch umlaufende Rippen 52, die jeweils eine Anschlagfläche 53 für die äußeren Deckelemente 26, 28 bilden. Ein Zusammenfügen des Zwischenbereichs 22 mit dem Haltebereich 20 wird dadurch erleichtert, denn z.B. für ein Verschweißen ist die Verbindungsstelle 40 auf einer jeweiligen Außenseite der äußeren Deckelemente 26, 28 gut zugänglich.
Fig. 1 1 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht des Aufnahmeraumes 32, der von dem Metallschaum 16 vollständig ausgefüllt ist. Mit anderen Worten zeigt Fig. 1 1 isoliert die Schaumfüllung, d.h. einen von dem Metallschaum 16 gebildeten Körper mit Stirnseiten 23a, 23b. Wie bereits erläutert, ist der Aufnahmeraum 32 einerseits begrenzt durch die äußeren Deckelemente 26, 28, die in der Fig. 10 isoliert gezeigt sind. Andererseits ist der Aufnahmeraum 32 begrenzt durch den Schneidenbereich 18, der isoliert in der Fig. 5 gezeigt ist, sowie durch den Halte- bereich 20, der isoliert in der Fig. 7 dargestellt ist. Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht des in Fig. 1 dargestellten Schneidmessers. Es ist erkennbar, dass die radial nach außen weisende Schneidkante 19 eine Schneidebene E definiert, die sich rechtwinklig zu einer Rotationsachse R des Kreismessers 10 erstreckt. Die Rotationsachse R verläuft mittig durch die Aussparung 21 des Haltebereichs 20. Ein Radius D des Rotationskörpers 10, der sich aus der Länge einer Verbindungslinie zwischen der Rotationsachse R und einem Punkt auf der radial nach außen weisenden Schneidkante 19 ergibt, beträgt beispielsweise ca. 25 cm.
Fig. 6 zeigt eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform des Schneidenbereichs 18. Dieser weist sechs symmetrisch angeordnete und sich radial nach innen erstreckende Verbindungselemente 34 auf. Die Verbindungselemente 34 haben jeweils die Form eines Ringsegments und erstrecken sich im fertigen Zustand des Rotationskörpers 10 von einer Stirnseite 51 des Schneidenbereichs in den Metallschaum 16 hinein und werden von diesem umgeben. Dadurch erhöht sich die Stabilität der Verbindung zwischen dem Schneidenbereich 18 und dem Zwischenbereich 22. Fig. 8 zeigt eine Draufsicht einer Ausführungsform des Haltebereichs 20, der an seiner Stirnseite 50 sechs symmetrisch angeordnete und sich radial nach außen erstreckende, laschenartige Verbindungselemente 34 aufweist. Die Verbindungselemente 34 haben jeweils die Form eines Ringsegments. Im fertigen Zustand des Rotationskörpers 10 erstrecken sich die Verbindungselemente 34 in den Metall- schäum 16 hinein und werden von diesem umgeben. Auf diese Weise wird eine besonders stabile Verbindung zwischen dem Haltebereich 20 und dem Zwischenbereich 22 erzielt.
Fig. 9 zeigt eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform des Haltebereichs 20, der an seiner Stirnseite 50 sechs symmetrisch angeordnete stabförmige Verbin- dungselemente 34 aufweist. Die Verbindungselemente 34 erstrecken sich im fertigen Zustand des Rotationskörpers 10 vergleichsweise weit in den Metallschaum 16 hinein und werden von diesem umgeben. Die in den Fig. 6 und 9 dargestellten Verbindungselemente 34 sind mit dem jeweiligen Funktionsbereich 12 beispielsweise durch Schweißen oder über Gewinde verbunden. Die Verbindungselemente 34 gemäß Fig. 8 sind z.B. einstückig mit dem Haltebereich 20 ausgebildet und wurden z.B. durch Fräsen des gesamten Haltebereichs 20 erhalten.
Sowohl der Haltebereich 20 als auch der Schneidenbereich 18 sind aus Stahl oder Edelstahl gefertigt, wobei für die Verbindungselemente 34 auch andere Materialien verwendet werden können. Fig. 12 zeigt stark vereinfacht das Zusammenfügen eines Rotationskörpers 10. Gemäß Fig. 12A werden zunächst ein Schneidenbereich 18 und ein Haltebereich 20 sowie ein Verbundbauteil 30, welches den Zwischenbereich 22 bildet, bereitgestellt. Das Verbundbauteil 30 besteht aus einem ersten äußeren Deckelement 26 und einem zweiten äußeren Deckelement 28, bei denen es sich jeweils um Edel- Stahlbleche handelt. Der zwischen den beiden äußeren Deckelementen 26, 28 gelegene Aufnahmeraum 32 ist vollständig mit Metallschaum 16 ausgefüllt.
Das Verbundbauteil 30 wird hergestellt, indem eine von den äußeren Deckelementen 26, 28 begrenzte Schäumform 36 (vgl. Fig. 15) mit einem schäumbaren metallischen Vormaterial 24 (vgl. Fig. 13 und 14) befüllt und anschließend einer thermischen Behandlung unterzogen wird. Das Vormaterial 24 wird dadurch in den Metallschaum 16 überführt, und es resultiert eine innige, stoffschlüssige Verbindung zwischen den äußeren Deckelementen 26, 28 und dem Metallschaum 16. Insbesondere kann das den Zwischenbereich 22 bildende Verbundteil 30 auch aus einer großflächigen Verbundplatte je nach Bedarf ausgeschnitten oder ausgestanzt werden.
Die an den Metallschaum 16 angrenzenden Innenflächen der äußeren Deckele- mente 26, 28 werden außerdem vor dem Einbringen des Vormaterials 24 einem nass-chemischen Ätzprozess zur Aufrauung und damit Vergrößerung der Oberfläche unterzogen. Dadurch wird die nach dem Aufschäumen resultierende stoffschlüssige Verbindung verbessert. Der Schneidenbereich 18 und der Haltebereich 20 werden separat in einem Vor- fertigungsprozess hergestellt.
Gemäß Fig. 12B erfolgt das Verbinden des Verbundteils 30 mit dem Schneidenbereich 18 und dem Haltebereich 20 durch Verschweißen an den Verbindungsstellen 40. Da der Metallschaum 16 bereits ausgehärtet ist, ist die durch das Schweißen hervorgerufene lokale Hitzeentwicklung an den Verbindungspunkten 40 unkritisch.
Fig. 13 zeigt einen erfindungsgemäßen Rotationskörper vor dem Aufschäumen. Im Gegensatz zu dem in Fig. 12B dargestellten Rotationskörper 10 ist der Aufnah- meraum 32 mit schäumbarem metallischem Vormaterial 24 zumindest teilweise gefüllt. Der Randbereich 27 des ersten äußeren Deckelements 26 ist zudem derart gebogen, dass er den Randbereich 29 des zweiten äußeren Deckelements 28 berührt und den Aufnahmeraum 32 verschließt. Durch die einander berührenden Randbereiche 27, 29 der äußeren Deckelemente 26, 28 entsteht zwischen den Verbindungsstellen 40 und dem Aufnahmeraum 32 ein räumlicher Abstand A. Dieser Abstand A stellt einen Sicherheitsabstand dar, um ein vorzeitiges Aufschäumen des Vormaterials 24 durch die Hitzeentwicklung während der Verschweißung an den Verbindungsstellen 40 zu vermeiden. Die an den Verbindungsstellen 40 verlaufende Schweißnaht ist somit gegenüber dem Aufnahmeraum 32 radial nach außen versetzt. Für das Aufschäumen der in Fig. 13 dargestellten Vorstufe eines Rotationskörpers 10 kann vorgesehen sein, dass zumindest eines der äußeren Deckelemente 26, 28 eine kleine Entgasungsöffnung (nicht gezeigt) aufweist, um den während des Aufschäumens entstehenden Gasdruck im Inneren des Aufnahmeraumes 32 auszugleichen.
Fig. 14 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotationskörpers 10 vor dem Aufschäumen des Vormaterials 24. Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Fig. 13 weist das erste äußere Deckelement 26 sowohl einen äußeren plattenformigen Abschnitt 42 als auch einen radial inneren gewölbten Abschnitt 46 auf. Komplementär dazu weist das zweite äußere Deckelement 28 ebenfalls sowohl einen plattenformigen Abschnitt 42 als auch einen gewölbten Abschnitt 46 auf. Die sich gegenüberliegenden plattenformigen Abschnitte verlau- fen zueinander parallel. Abgesehen von dem Bereich, an welchem die Randbereiche 27, 29 der äußeren Deckelemente 26, 28 zusammenlaufen, ist der Abstand zwischen den äußeren Deckelementen 26, 28 im Wesentlichen gleich.
Um zu verhindern, dass sich die Gestalt des Zwischenbereichs 22 während des Aufschäumens durch den sich im Innern des Aufnahmeraumes 32 entwickelnden
Gasdruck ändert, ist vorgesehen, zumindest den Zwischenbereich 22 in eine schematisch durch gestrichelte Linien angedeutete Halterung 54 einzuspannen.
Die Halterung 54 umfasst zwei Halbteile 56, die auch als Matrizen oder Adapter bezeichnet werden können und von denen eines der Kontur des ersten äußeren Deckelements 26 und eines der Kontur des zweiten äußeren Deckelements 28 angepasst ist. Die Halterung 54 verhindert auf diese Weise ein Aufwölben oder
Ausbeulen der äußeren Deckelemente 26, 28.
Fig. 15 zeigt schematisch verschiedene Schäumformen 36, die jeweils einen Auf- nahmeraum 32 umfassen. Die Schäumformen 36 werden jeweils von Formbautei- len 38 begrenzt, die zu dem herzustellenden Rotationskörper 10 gehören. Die Formbauteile 38 können unterschiedlich gestaltet sein und gegebenenfalls mehrere Bereiche des herzustellenden Rotationskörpers 10 umfassen. Die Fig. 15A bis 15E und 15G zeigen jeweils eine Schäumform 36 mit einem Aufnahmeraum 32, der ausschließlich von zu dem späteren Rotationskörper 10 gehörenden Formbauteilen 38 begrenzt ist. Dagegen zeigt Fig. 15F eine Schäumform 36, bei der eine Seite des Aufnahmeraumes 32 offen ist oder während des
Schäumvorgangs von einer Halterung (hier nicht gezeigt) begrenzt wird.
Fig. 15A zeigt eine Schäumform 36, die von zwei Formbauteilen 38 begrenzt ist. Dabei bildet ein Formbauteil 38 das erste äußere Deckelement 26 und den Haltebereich 20, während das andere Formbauteil 38 das zweite äußere Deckelement 28 und den Schneidenbereich 18 bildet.
Fig. 15B zeigt eine Schäumform 36, die aus drei Formbauteilen 38 gebildet ist. Eines der Formbauteile 38 bildet sowohl das erste äußere Deckelement 26 als auch den Haltebereich 20. Bei den anderen Formbauteilen 38 handelt es sich zum einen um den Schneidenbereich 18 und zum anderen um das zweite äußere Deckelement 28.
Fig. 15C zeigt eine Schäumform, die aus drei Formbauteilen 38 gebildet ist. Dabei bildet ein Formbauteil 38 das zweite äußere Deckelement 28 sowie den Haltebereich 20. Bei den anderen Formbauteilen 38 handelt es sich zum einen um den Schneidenbereich 18 und zum anderen um das erste äußere Deckelement 26.
Fig. 15D zeigt eine Schäumform, die aus vier Formbauteilen 38 gebildet ist. Bei den Formbauteilen 38 handelt es sich um die äußeren Deckelemente 26, 28, den Schneidenbereich 18 sowie den Haltebereich 20. Die Fig. 15E zeigt eine Schäumform 36, die aus drei Formbauteilen 38 gebildet ist, wobei ein Formbauteil 38 das zweite äußere Deckelement 28 sowie den Schneidenbereich 18 bildet. Bei den übrigen Formbauteilen 38 handelt es sich zum einen um den Haltebereich 20 sowie zum anderen um das erste äußere Deckelement 26.
Fig. 15F zeigt eine Schäumform 36, die aus zwei Formbauteilen 38 gebildet ist und an der Seite, an der bei den anderen vorstehend beschriebenen Schäumformen 36 das zweite äußere Deckelement 28 angeordnet ist, offen ist. Eines der Formbauteile 38 bildet das erste äußere Deckelement 26 und den Schneidenbereich 18. Das andere Formbauteil 38 bildet den Haltebereich 20. Während des Schäumvorgangs kann die offene Seite von einer nicht zu dem späteren Rotationskörper gehörenden Halterung (nicht gezeigt) geschlossen sein. Diese nach Wegnahme der Halterung nach dem Schäumvorgang von dem Metallschaum ge- bildete Seite kann so bleiben oder nachträglich z.B. durch ein Deckelement verschlossen oder durch geeignete Mittel versiegelt werden.
Fig. 15G zeigt die Schäumform 36 gemäß der Fig. 15E mit dem Unterschied, dass ein Festigkeitsträger 58 in Form eines dreidimensionalen Gitters im Aufnahme- räum 32 angeordnet ist.
Zur Herstellung der Rotationskörper 10 mittels der Schäumformen gemäß den Fig. 15A bis 15E und 15G wird zunächst der Aufnahmeraum 32 mit der gewünschten Menge des Vormaterials 24 befüllt. Anschließend wird der Aufnahmeraum 32 durch Verschweißen der Formbauteile 38 verschlossen, wobei z.B. eines der äußeren Deckelemente 26, 28 mit einer kleinen Druckausgleichs- oder Entgasungsöffnung (nicht gezeigt) versehen ist. Das Aufschäumen des Vormaterials 24 erfolgt durch thermische Behandlung. Dabei werden die erhaltenen Vorstufen des Rotationskörpers in eine Halterung 54 (vgl. Fig. 14) eingespannt, um ein Verformen der Formbauteile 38 während des Aufschäumens zu verhindern. Die Herstellung des Rotationskörpers 10 mittels der Schäumform 36 gemäß der Fig. 15F erfolgt im Wesentlichen analog. Wie bereits erwähnt, erfolgt das Verschließen der an einer Seite offenen Schäumform 36 durch das Einspannen in eine Halterung. Dabei kann die Halterung als Platzhalter für das noch fehlende zweite äußere Deckelement 28 dienen. Der auf diese Weise erhaltene Rotationskörper 10 weist dann eine Fläche auf, die durch den Metallschaum 16 gebildet ist. Gegebenenfalls kann diese Fläche nachträglich verschlossen oder versiegelt werden. Eine Druckausgleichsöffnung in einem zu dem späteren Rotationskörper ge- hörenden Formbauteil 38 kann dabei entfallen.
Die Fig. 16A bis 16C zeigen eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotationskörpers 10, der als Schneidmesser ausgebildet ist. Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Fig. 1 weist der Rotationskörper 10 acht voneinander durch Verbindungselemente 34 separierte Aufnahmeräume 32 auf. Auf die Darstellung eines Schaumwerkstoffs wurde verzichtet. Die Verbindungselemente 34 üben demnach auch die Funktion eines Begrenzungselements aus.
In den Fig. 16B und 16C, bei denen das erste äußere Deckelement 26 (Fig. 16B) bzw. das zweite äußere Deckelement 28 (Fig. 16C) nicht dargestellt ist, ist gut erkennbar, dass sich die Verbindungselemente 34 von der Stirnseite 50 des Haltebereichs 20 bis hin zu der Stirnseite 51 des Schneidenbereichs 18 erstrecken und beide Funktionsbereiche 12 miteinander verbinden. Die Verbindungselemente 34 sind mit dem Schneidenbereich 18 einstückig ausgebildet und mit der Stirnseite 50 des Haltebereichs 20 verschweißt oder umgekehrt. Eine gänzlich einstückige
Ausbildung von Schneidenbereich 18, Verbindungselementen 34 und Haltebereich 20, realisierbar z.B. durch Stanzen, ist ebenfalls denkbar.
Bei der Herstellung des Rotationskörpers 10 wird das zweite äußere Deckelement 28 mit den über die Verbindungselemente 34 verbundenen Funktionsbereichen 12 verschweißt. Dabei bilden die Verbindungelemente 34 zusammen mit einer Innenseite des zweiten äußeren Deckelements 28 und den Stirnseiten 50, 51 Aufnahmeräume 32 in Form von kreissegmentartigen Taschen 33. In diese Taschen 33 wird metallisches Vormaterial 24 (nicht gezeigt) als der Form der Taschen 33 an- gepasste Pads dosiert. Anschließend wird das erste äußere Deckelement 26 an den Verbindungsstellen 40 mit den Funktionsbereichen 12 verschweißt und der Aufnahmeraum 32 bzw. die Taschen 33 verschlossen. Die Dosierung erfolgt dabei derart, dass nach der sich anschließenden thermischen Behandlung die acht Aufnahmeräume 32 vollständig mit Metallschaum 16 ausgefüllt sind. Zum Druckaus- gleich können die äußeren Deckelemente 26, 28 mit zumindest einer Druckausgleichsöffnung (nicht gezeigt) versehen sein.
Grundsätzlich können durch das erfindungsgemäße Verfahren die verschiedensten Arten von Rotationskörpern hergestellt werden. Beispielhaft zu nennen sind neben Schneidmessern insbesondere Trennscheiben und Schleifscheiben. Mit besonderem Vorteil lässt sich das Einsatzgebiet des erfindungsgemäßen Rotationskörpers 10 durch die Ausgestaltung des radial außen liegenden Funktionsbereichs 12 bestimmen. Bei einem vorgefertigten Zwischenbereich 22 können so nach einem Baukastenprinzip durch die Wahl verschiedenartiger Funktionsberei- che 12 verschiedenartige Rotationskörper 10 erhalten werden. Neben einem Schneidenbereich 18 kann es sich bei dem radial äußeren Funktionsbereich 12 insbesondere um einen Schleifbereich oder Trennbereich handeln. Auch der Haltebereich 20 kann auf diese Weise der jeweiligen Vorrichtung, an welcher der Rotationskörper 10 befestigt werden soll, angepasst werden.
Der Rotationskörper 10 muss keine Rotationssymmetrie besitzen, wie sie z.B. bei einem Kreismesser für einen Slicer zumindest im Wesentlichen gegeben ist. Ein Rotationskörper gemäß der Erfindung kann z.B. auch ein Sichel- oder Spiralmesser für einen Slicer sein. Bezuqszeichenliste
10 Rotationskörper
12 Funktionsbereich
14 Tragbereich
16 Metallschaum
18 Schneidenbereich
19 Schneidkante
20 Haltebereich
21 Aussparung
22 Zwischenbereich
23a äußere Stirnseite
23b innere Stirnseite
24 Vormaterial
26 Deckelement
27 Randbereich
28 Deckelement
29 Randbereich
30 Verbundbauteil
32 Aufnahmeraum
33 Tasche
34 Verbindungselement
36 Schäumform
38 Formbauteil
40 Verbindungsstellen
42 plattenförmiger Abschnitt
44 abgeschrägter Abschnitt
46 gewölbter Abschnitt
48 Ansatz
50 Stirnseite
51 Stirnseite
52 Rippe
53 Anschlagfläche
54 Halterung
56 Halbteil
58 Festigkeitsträger
R Rotationsachse
E Schneidebene
D Radius
A Abstand

Claims

Patentansprüche
Rotationskörper (10) zur Bearbeitung und/oder Verarbeitung von Produkten, mit zumindest einem im Betrieb rotierenden Funktionsbereich (12) und einem mit dem Funktionsbereich verbundenen Tragbereich (14), wobei der Tragbereich (14) wenigstens teilweise aus einem Schaumwerkstoff (16) besteht.
Rotationskörper nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumwerkstoff (16) einen Metallschaum umfasst.
Rotationskörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schaumwerkstoff (16) und zumindest einem Bauteil des Rotationskörpers (10) eine stoffschlüssige Verbindung besteht.
Rotationskörper nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallschaum (16) durch ein pulvermetallurgisches Verfahren hergestellt ist, insbesondere durch thermische Behandlung eines metallischen Vormaterials (24).
Rotationskörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskörper (10) als Schneidmesser mit einem den Funktionsbereich (12) bildenden Schneidenbereich (18) ausgebildet ist, insbesondere als Schneidmesser, bevorzugt als Kreis-, Sichel-, Spiral- oder Kuttermesser, für eine Vorrichtung zum Aufschneiden von Lebensmittelprodukten, insbesondere für einen Hochleistungs-Slicer.
Rotationskörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskörper (10) scheibenförmig ausgebildet ist und im Betrieb um eine Rotationsachse (R) rotiert, die senkrecht zu einer Scheibenebene des Rotationskörpers (10) verläuft.
Rotationskörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein maximaler Radius des Rotationskörpers (10) größer ist als etwa 150 mm und/oder kleiner ist als etwa 600 mm.
Rotationskörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskörper (10) für Arbeitsgeschwindigkeiten von mehr als etwa 100 U/min ausgebildet ist, bevorzugt von mehr als etwa 600 U/min, besonders bevorzugt von mehr als etwa 1 .200 U/min.
Rotationskörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Funktionsbereich (12) von einem radial äußeren Schneidenbereich (18) gebildet ist, und dass der Tragbereich (14) einen zentralen Haltebereich (20) als einen weiteren Funktionsbereich (12) zur Befestigung des Rotationskörpers (10) an einem Rotationsantrieb sowie zwischen dem Schneidenbereich (18) und dem Haltebereich (20) einen zumindest teilweise aus einem Schaumwerkstoff (16) bestehenden Zwischenbereich (22) umfasst.
Rotationskörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumwerkstoff (16) mit zumindest einem äußeren Deckelement (26, 28) ein Verbundbauteil (30) bildet.
Rotationskörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragbereich (14) zumindest zwei äußere Deckelemente (26, 28) umfasst, zwischen denen der Schaumwerkstoff (16) angeordnet ist.
12. Rotationskörper nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die beiden äußeren Deckelemente (26, 28) zu einem Zwischenbereich (22) gehören, der zwischen einem radial äußeren Schneidenbereich (18) und einem zentralen Haltebereich (20) gelegen ist.
13. Rotationskörper nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein äußeres Deckelement (26, 28) von dem Funktionsbereich (12) gebildet ist.
14. Rotationskörper nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelemente (26, 28) aneinander abgestützt und/oder fixiert sind.
Rotationskörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaum Werkstoff (16) wenigstens einen Aufnahmeraum (32) ausfüllt, der zumindest von einem äußeren Deckelement (26, 28) und einem inneren Begrenzungselement begrenzt ist.
16. Rotationskörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Deckelement (26, 28) in einen von dem Schaumwerkstoff (16) ausgefüllten Aufnahmeraum (32) hinein vorsteht.
17. Rotationskörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Festigkeitsträger (58) vorgesehen ist, der zumindest teilweise von dem Schaumwerkstoff (16) umgeben ist.
18. Rotationskörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Funktionsbereich (12) des Rotationskörpers (10) mit zumindest einem Verbindungselement (34) versehen ist, das sich in den Schaumwerkstoff (16) hinein oder durch den Schaumwerkstoff (16) hindurch erstreckt.
19. Rotationskörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Funktionsbereich (12) des Rotationskörpers (10) mit dem Schaumwerkstoff (16) formschlüssig verbunden ist.
20. Verfahren zur Herstellung eines Rotationskörpers, insbesondere eines Rotationskörpers (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der zumindest einen im Betrieb rotierenden Funktionsbereich (12) und einen mit dem Funktionsbereich (12) verbundenen Tragbereich (14) aufweist,
umfassend die Schritte:
- Bereitstellen einer Schäumform (36), die wenigstens einen Aufnahmeraum (32) umfasst,
wobei der Aufnahmeraum (32) zumindest teilweise von wenigstens einem Formbauteil (38) begrenzt wird, das zu dem späteren Rotationskörper (10) gehört, und
wobei der Aufnahmeraum (32) ein schäumbares Vormaterial (24) enthält,
- Aufschäumen des im Aufnahmeraum (32) befindlichen Vormaterials (24).
21 . Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschäumen bei geschlossenem Aufnahmeraum (32) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das Vormaterial (24) auf eine Mehrzahl von separierten Aufnahmeräumen (32) der Schäumform (36) aufgeteilt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (32) ausschließlich von zu dem späteren Rotationskörper (10) gehörenden Formbauteilen (38) begrenzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Schäumform (36) aus mehreren Formbauteilen (38) zusammengesetzt wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass alle Formbauteile (38) zu dem späteren Rotationskörper (10) gehören.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Formbauteile (38) vor dem Aufschäumen miteinander verbunden werden.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Formbauteile (38) unter Wärmeeinwirkung miteinander verbunden werden, wobei die Verbindungsstellen (40) in einem vorgegebenen Sicherheitsabstand von dem Vormaterial (24) gebildet werden.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Formbauteil (38) einen zumindest im Wesentlichen plattenförmigen Abschnitt (42) umfasst, und dass zumindest ein weiteres Formbauteil (38) eine nicht-plattenförmige Gestalt aufweist.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass als Rotationskörper (10) ein Schneidmesser hergestellt wird, wobei zumindest ein Formbauteil (38) einen radial äußeren Schneidenbereich (18) und wenigstens ein Formbauteil (38) einen zentralen Haltebereich (20) des Tragbereiches (14) bildet.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Formbauteil (38) ein äußeres Deckelement (26, 28) eines Zwischenbereiches (22) bildet, der zwischen dem Schneidenbereich (18) und dem Haltebereich (20) angeordnet ist.
31 . Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelement (26, 28) eine durch Vorfertigung erhaltene nicht-plattenförmige Gestalt aufweist.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass das Formbauteil (38) derart in der Schäumform (36) vorgespannt wird, dass die Gestalt des Formbauteils (38) während des Aufschäumens nicht verändert wird.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass das Formbauteil (38) derart vorgefertigt ist und/oder in der Schäumform (36) vorgespannt wird, dass die Gestalt des Formbauteils (38) während des Aufschäumens verändert wird.
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