ES2258378A1 - Piezo-electric knife has pre-tensioned blade coupled via a sonotrode to oscillator and applied to sticky food mass - Google Patents

Piezo-electric knife has pre-tensioned blade coupled via a sonotrode to oscillator and applied to sticky food mass

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ES2258378A1 ES200400786A ES200400786A ES2258378A1 ES 2258378 A1 ES2258378 A1 ES 2258378A1 ES 200400786 A ES200400786 A ES 200400786A ES 200400786 A ES200400786 A ES 200400786A ES 2258378 A1 ES2258378 A1 ES 2258378A1
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    • B26D7/086Means for treating work or cutting member to facilitate cutting by vibrating, e.g. ultrasonically

Abstract

A piezo-electric actuator (22) has a generator (26) that sets up longitudinal oscillations in a knife (18) which is axially pre-tensioned and applied to a sticky carpet-like food mass. The piezo-electric drive is linked to the knife blade (18) by a sonotrode. The oscillator (26) is fixed to the knife and a base frame (16), and operates at about 40 kHz.

Description

Instalación para cortar un producto.Installation to cut a product.

Estado de la técnicaState of the art

La invención parte de un dispositivo para cortar un producto, especialmente para cortar una base de producto, según el tipo definido en detalle en el preámbulo de la reivindicación 1 de la patente.The invention starts from a device for cutting a product, especially for cutting a product base, according to the type defined in detail in the preamble of claim 1 of the patent.

Se conoce por la práctica un dispositivo de este tipo y sirve, por ejemplo, como instalación de corte por ultrasonido para cortar una base de producto a partir de un producto alimenticio. La base de producto, que representa una capa de superficie grande del producto alimenticio y que se coloca sobre una cinta transportadora, es cortada por medio de un dispositivo transversalmente a su dirección de transporte.A device of this type is known in practice. type and serves, for example, as a cutting installation by ultrasound to cut a product base from a food product. The product base, which represents a layer of large surface area of the food product and placed on a conveyor belt, is cut by means of a device transversely to its transport direction.

El dispositivo conocido está constituido de tal forma que comprende una cuchilla de corte, que está dispuesta en un bastidor y que está pretensada axialmente. La tensión previa de la cuchilla de corte se realiza por medio de una instalación de sujeción que incide en un extremo de la cuchilla de corte. En el otro extremo de la cuchilla de corte incide una instalación de activación piezoeléctrica, por medio de la cual la cuchilla de corte es excitada en oscilaciones longitudinales para cortar la base de producto. Las oscilaciones longitudinales tienen una frecuencia, que está en la región ultrasónica y tiene, por ejemplo, un valor absoluto de aproximadamente 40 kHz.The known device is constituted of such shape comprising a cutting blade, which is arranged in a frame and that is axially prestressed. The previous tension of the cutting blade is performed by means of an installation of clamp that hits one end of the cutting blade. At other end of the cutting blade impacts an installation of piezoelectric activation, by means of which the blade of cutting is excited in longitudinal oscillations to cut the product base. Longitudinal oscillations have a frequency, which is in the ultrasonic region and has, for example, an absolute value of approximately 40 kHz.

En una cuchilla de corte de este tipo se configuran, durante la oscilación, los llamados nodos de oscilación de manera equidistante. Los nodos de oscilación representan zonas libres de oscilación, en los que se pueden acumular, especialmente en el caso de productos pegajosos, localmente partículas de producto en la cuchilla de corte. Estas acumulaciones pueden perjudicar de una manera desfavorable la calidad del proceso de corte.In such a cutting blade you configure, during the oscillation, the so-called oscillation nodes in an equidistant way. The swing nodes represent zones free of oscillation, in which they can accumulate, especially in the case of sticky products, locally product particles on the cutting blade. These accumulations can harm In an unfavorable way the quality of the cutting process.

Por este motivo, se emplean cuchillas de corte por ultrasonido en el sector de los productos alimenticios o estimulantes con preferencia para cortar productos con potencial de adherencia relativamente reducido, como por ejemplo para cortar productos de panificación y alimentos refrigerados a baja temperatura. Para cortar masas pegajosas es hasta ahora problemático el empleo de cuchillas de corte por ultrasonido en virtud del potencial de adherencia descrito.For this reason, cutting blades are used by ultrasound in the sector of food products or stimulants with preference to cut products with potential relatively low adhesion, such as for cutting bakery products and refrigerated food at low temperature. To cut sticky dough is so far problematic the use of ultrasound cutting blades in virtue of the adhesion potential described.

Ventajas de la invenciónAdvantages of the invention

El dispositivo según la invención para cortar un producto, especialmente para cortar una base de producto, con las características según el preámbulo de la reivindicación 1 de la patente, cuyo dispositivo presenta al menos un generador de oscilaciones para la generación de oscilaciones transversales de la cuchilla de corte, tiene, en cambio, la ventaja de que con él se pueden cortar también masas pegajosas sin dejar restos, puesto que se superpone a los nodos de oscilación, que se producen a través de las oscilaciones longitudinales en la cuchilla de corte, una oscilación dirigida transversalmente a ellas, que impide las deposiciones de producto en la cuchilla de corte. Los restos de producto que se adhieren, dado el caso, son eliminados de nuevo a través de las oscilaciones transversales que se producen transversalmente a la dirección de corte.The device according to the invention for cutting a product, especially for cutting a product base, with characteristics according to the preamble of claim 1 of the patent, whose device has at least one generator oscillations for the generation of transverse oscillations of the cutting blade, however, has the advantage that with it they can also cut sticky doughs without leaving any residue, since it overlaps the swing nodes, which occur through the longitudinal oscillations in the cutting blade, a swing directed transversely to them, which prevents product depositions on the cutting blade. The remains of product that adhere, if necessary, are removed back to through the transverse oscillations that occur transversely to the cutting direction.

En una forma de realización ventajosa del dispositivo según la invención, el generador de oscilaciones comprende un accionamiento piezoeléctrico. El accionamiento piezoeléctrico es impulsado, durante el funcionamiento del dispositivo, simplemente con una tensión alterna de alta frecuencia, de manera que se transmite una oscilación ejercida de esta manera por un dispositivo de accionamiento piezoeléctrico sobre la cuchilla de corte. Por medio del accionamiento piezoeléctrico se pueden conseguir en la cuchilla de corte valores de aceleración de aproximadamente 5000 g, de manera que las partículas o residuos de productos eventualmente adherentes son eliminados por vibración de manera regular.In an advantageous embodiment of the device according to the invention, the oscillation generator It comprises a piezoelectric drive. Drive piezoelectric is driven, during the operation of the device, simply with a high frequency alternating voltage, so that an oscillation exerted in this way is transmitted by a piezoelectric drive device on the cutting blade By means of the piezoelectric drive, Acceleration values of approximately 5000 g, so that particles or residues of eventually adherent products are eliminated by vibration of regular way.

En una forma de realización conveniente del dispositivo según la invención, el accionamiento piezoeléctrico está conectado con la cuchilla de corte a través de un sonotrodo que actúa como transformador de amplitudes. El sonotrodo garantiza también que el sistema oscile con su frecuencia propia, para que la amplitud de la cuchilla de corte pueda adoptar un valor máximo. La amplitud de las oscilaciones transversales de la cuchilla de corte es, por ejemplo, algunas centésimas de milímetro. La amplitud de la oscilación transversal está en el orden de magnitud de la amplitud de las oscilaciones longitudinales, que realiza la cuchilla de corte.In a convenient embodiment of the device according to the invention, the piezoelectric drive is connected to the cutting blade through a sonotrode which acts as an amplitude transformer. The sonotrode guarantees also that the system oscillates with its own frequency, so that the amplitude of the cutting blade can adopt a maximum value. The amplitude of the transverse oscillations of the cutting blade It is, for example, a few hundredths of a millimeter. The breadth of the transverse oscillation is in the order of magnitude of the amplitude of longitudinal oscillations, which performs the blade of cut.

La frecuencia de las oscilaciones transversales, a las que el generador de oscilaciones excita la cuchilla de corte, está, por ejemplo, en un intervalo entre 30 kHz y 50 kHz, con preferencia en 40 kHz aproximadamente.The frequency of transverse oscillations, to which the oscillation generator excites the cutting blade, it is, for example, in a range between 30 kHz and 50 kHz, with preference at approximately 40 kHz.

En una forma de realización especialmente sencilla del dispositivo según la invención, el generador de oscilaciones está fijado directamente en la cuchilla de corte. Esto se puede realizar, por ejemplo, a través de una unión roscada. Esta forma de realización se puede llevar a la práctica después del reequipamiento de un dispositivo de corte ultrasónico configurado de forma convencional con una cuchilla de corte modificada de forma correspondiente.In an embodiment especially of the device according to the invention, the generator Oscillations is fixed directly on the cutting blade. This it can be done, for example, through a threaded joint. This embodiment can be implemented after retrofitting of a configured ultrasonic cutting device of conventional shape with a modified cutting blade correspondent.

Pero, de manera alternativa, el generador de oscilaciones puede estar fijado también en un bastidor para el alojamiento de la cuchilla de corte. En este caso, entonces sólo el sonotrodo, que está en conexión con el accionamiento piezoeléctrico, está conectado por aplicación de fuerza con la cuchilla de corte.But, alternatively, the generator oscillations can also be fixed in a frame for the cutting blade housing. In this case, then only the sonotrode, which is in connection with the drive piezoelectric, is connected by force application with the cutting blade

Otras ventajas y configuraciones ventajosas del objeto según la invención se pueden deducir a partir de la descripción, del dibujo y de las reivindicaciones de la patente.Other advantages and advantageous configurations of object according to the invention can be deduced from the description, drawing and claims of the patent.

Dibujo He drew

En el dibujo se han representado tres ejemplos de realización del dispositivo según la invención, de forma esquemática simplificada, y se explican en detalle en la descripción siguiente. En este caso:In the drawing three examples of embodiment of the device according to the invention, so simplified schematic, and are explained in detail in the following description. In this case:

La figura 1 muestra una vista en perspectiva muy esquemática de un dispositivo de corte por ultrasonido para una base de producto, que está constituido por una masa pegajosa.Figure 1 shows a very perspective view schematic of an ultrasound cutting device for a product base, which consists of a sticky dough.

La figura 2 muestra una forma de realización alternativa de un dispositivo de corte por ultrasonido para una base de producto, que está constituida por una masa pegajosa, en representación en perspectiva; yFigure 2 shows an embodiment alternative of an ultrasound cutting device for a product base, which consists of a sticky dough, in perspective representation; Y

La figura 3 muestra una tercera forma de realización de un dispositivo de corte por ultrasonido para una base de producto que está constituida por una masa pegajosa en una representación que corresponde a las figuras 2 y 3.Figure 3 shows a third form of realization of an ultrasound cutting device for a product base consisting of a sticky dough in a representation corresponding to figures 2 and 3.

Descripción de los ejemplos de realizaciónDescription of the embodiments

En la figura 1 se representa un dispositivo de corte 10 por ultrasonido, que sirve para cortar una base de producto plana 12 en piezas individuales. La base de producto 12 está constituida en el presente caso por una masa dulce pegajosa, que descansa sobre una instalación de transporte no representada en detalle y que es transportada sobre ésta en la dirección de una flecha X.A device of 10 ultrasound cutting, used to cut a base of 12 flat product in individual pieces. The product base 12 it is constituted in the present case by a sticky sweet dough, resting on a transport facility not represented in detail and that is transported on it in the direction of a arrow X.

La base de producto 12 comprende aquí una pluralidad de tiras individuales 14 alineadas en paralelo, que están generadas por medio de una instalación de corte con rodillo habitual a partir de una base de producto cerrada. El dispositivo de corte por ultrasonido 10 corta las tiras de producto 14 individuales, que se mueven de forma continua, transversalmente a su dirección de transporte.Product base 12 comprises here a plurality of individual strips 14 aligned in parallel, which are generated by means of a roller cutting installation usual from a closed product base. The device of  ultrasonic cutting 10 cuts the product strips 14 individual, which move continuously, transversely to Your transport address.

Durante el proceso de corte, el dispositivo de corte por ultrasonido 10 es movido, para la generación de un trazado de corte rectangular limpio, por medio de un accionamiento correspondiente de forma sincronizada con la base de producto 12, es decir, a la misma velocidad que la base de producto 12 en la dirección de transporte X, como se representa con la ayuda de una flecha Y. Además, el dispositivo de corte por ultrasonido 10 puede ser movido, para la realización del proceso de corte, por medio de otro accionamiento en ángulo recto con respecto a la base de producto 12 según una flecha doble Z.During the cutting process, the device Ultrasound cutting 10 is moved, for the generation of a clean rectangular cutting path, by means of a drive corresponding synchronously with product base 12, that is, at the same speed as product base 12 in the transport address X, as represented with the help of a arrow Y. In addition, the ultrasound cutting device 10 can be moved, for the realization of the cutting process, by means of another drive at right angles to the base of product 12 according to a double arrow Z.

El dispositivo de corte por ultrasonido 10 comprende un bastidor o bastidor de sujeción 16 estable, esencialmente en forma de U, que sirve para el alojamiento de una cuchilla de corte 18 configurada de manera que resuena. En un extremo lateral, la cuchilla de corte está unida, por ejemplo por medio de una unión roscada, con una instalación de sujeción 20, que atraviesa un brazo 17 del bastidor de sujeción 16 y que pretensa la cuchilla de corte 18. En su otro extremo lateral, la cuchilla de corte 18 está unida en el presente caso con una unidad de activación 22 accionada aquí con medios piezoeléctricos, que atraviesa el otro brazo 19 del bastidor de sujeción 16 en forma de U. La unión entre la unidad de activación piezoeléctrica 22 y la cuchilla de corte 18 se realiza aquí a través de una unión roscada 24.The ultrasonic cutting device 10 comprises a stable frame or holding frame 16, essentially U-shaped, which serves to accommodate a cutting blade 18 configured so that it resonates. In a side end, the cutting blade is attached, for example by means of a threaded joint, with a fastening installation 20, which crosses an arm 17 of the clamping frame 16 and which pretends the cutting blade 18. On its other side end, the blade of cut 18 is connected in the present case with an activation unit 22 operated here with piezoelectric means, which crosses the other arm 19 of the U-shaped clamping frame 16. The joint between the piezoelectric activation unit 22 and the cutting blade 18 it is done here through a threaded joint 24.

La unidad de activación piezoeléctrica 22 comprende un dispositivo de actuación piezoeléctrico que está constituido por capas cerámicas piezoeléctricas, así como un sonotrodo, por medio del cual se transmiten las oscilaciones axiales del dispositivo de actuación sobre la cuchilla de corte 18, de manera que se desplaza la cuchilla de corte 18 en oscilaciones longitudinales.The piezoelectric activation unit 22 comprises a piezoelectric actuation device that is constituted by piezoelectric ceramic layers, as well as a sonotrode, by means of which axial oscillations are transmitted  of the actuator on the cutting blade 18, of so that the cutting blade 18 moves in oscillations Longitudinal

Transversalmente a la dirección de corte está dispuesto en la cuchilla de corte 18 un generador de oscilaciones 26, que comprende un accionamiento con preferencia piezoeléctrico con una pila de capas cerámicas piezoeléctricas. El accionamiento está conectado con la cuchilla de corte 18 a través de un sonotrodo integrado. Por lo demás. El generador de oscilaciones 26 está fijado en la cuchilla de corte 18 a través de una unión roscada.Transversally to the cutting direction is arranged in the cutting blade 18 an oscillation generator 26, which comprises a drive with piezoelectric preference with a stack of piezoelectric ceramic layers. Drive is connected to the cutting blade 18 through a sonotrode integrated. Otherwise. The oscillation generator 26 is fixed on the cutting blade 18 through a threaded joint.

El generador de oscilaciones 26, que está dispuesto en la zona extrema de la cuchilla de corte 18, que está adyacente a la unidad de activación piezoeléctrica 22, sirve para la generación de oscilaciones transversales de la cuchilla de corte 18 con una frecuencia de aproximadamente 40 kHz y una amplitud de algunas centésimas de milímetros. A través de las oscilaciones transversales se garantiza que durante el corte de la base de producto 12 no se adhieran partículas de producto en la zona de los nodos de oscilación generados a través de la oscilación longitudinal de la cuchilla de corte 18.The oscillation generator 26, which is arranged in the extreme area of the cutting blade 18, which is adjacent to the piezoelectric activation unit 22, serves to the generation of transverse oscillations of the cutting blade 18 with a frequency of approximately 40 kHz and an amplitude of Some hundredths of millimeters. Through the oscillations Transversal guarantees that during the cutting of the base of product 12 does not adhere product particles in the area of the oscillation nodes generated through longitudinal oscillation of the cutting blade 18.

Las unidades de activación piezoeléctrica 22 y el generador de oscilaciones 26 están conectados en este caso, a través de líneas correspondientes, con una fuente de tensión alterna no representada aquí en detalle.Piezoelectric activation units 22 and the oscillation generator 26 are connected in this case, to through corresponding lines, with a voltage source alternate not shown here in detail.

En la figura 2 se representa una forma de realización alternativa de un dispositivo de corte por ultrasonido 30, cuya estructura corresponde en gran medida a la estructura del dispositivo de corte por ultrasonido según la figura 1, pero se diferencia de éste porque presenta un primer generador de oscilaciones 26A y un segundo generador de oscilaciones 26B, que sirven para la generación de oscilaciones transversales de la cuchilla de corte 18.A form of alternative embodiment of an ultrasound cutting device 30, whose structure corresponds largely to the structure of the ultrasound cutting device according to figure 1, but difference from this one because it presents a first generator of oscillations 26A and a second oscillation generator 26B, which they serve to generate transverse oscillations of the cutting blade 18.

Los generadores de oscilaciones 26A y 26B están dispuestos en la cuchilla de corte 18, en cada caso transversalmente a la dirección de corte de ésta y están provistos, de una manera correspondiente al generador de oscilaciones según la figura 1, respectivamente, con un accionamiento piezoeléctrico y un sonotrodo integrado. El primer generador de oscilaciones 26A está dispuesto en la región extrema de la cuchilla de corte 18, que está adyacente a la unidad de activación piezoeléctrica 22. El segundo generador de oscilaciones 26B está dispuesto en la zona extrema de la cuchilla de corte 18 que está adyacente a la instalación de sujeción 20. Por lo demás, el dispositivo de corte por ultrasonido 30 tiene la misma estructura y la misma función que la instalación de corte por ultrasonido según la figura 1.The 26A and 26B oscillation generators are arranged in the cutting blade 18, in each case transversely to the cutting direction of the latter and are provided, in a manner corresponding to the oscillation generator according to the Figure 1, respectively, with a piezoelectric drive and a integrated sonotrode. The first oscillation generator 26A is arranged in the extreme region of the cutting blade 18, which is adjacent to the piezoelectric activation unit 22. The second 26B oscillation generator is arranged in the extreme area of the cutting blade 18 that is adjacent to the installation of fastener 20. Otherwise, the ultrasonic cutting device 30 has the same structure and the same function as the installation ultrasound cutting according to figure 1.

En la figura 3 se representa otra forma de realización de un dispositivo 40 para cortar una base de producto 12, que está constituida por una masa pegajosa, como por ejemplo Nougat.Figure 3 shows another form of realization of a device 40 for cutting a product base 12, which consists of a sticky dough, such as Nougat

El dispositivo 40 está configurado igualmente como un dispositivo de corte por ultrasonido y corresponde en gran medida al dispositivo de corte por ultrasonido según la figura 2. Pero se diferencia de éste porque presenta dos generadores de oscilaciones 26A y 26B, que están fijados en el bastidor de sujeción 16 para el alojamiento de la cuchilla de corte 18. La fijación se realiza de tal forma que el accionamiento piezoeléctrico de los generadores de oscilaciones 26A y 26B atraviesan escotaduras 42A y 42B de pestañas 44A y 44B, que se proyectan desde la base del bastidor de sujeción 16 esencialmente en forma de U en la dirección de la base de producto 12 y están alineadas en ángulo recto con respecto a ésta. El sonotrodo del generador de oscilaciones 26A y 26B respectivo está conectado por aplicación de fuerza con la cuchilla de corte 18. Los generadores de oscilaciones 26A y 26B están constituidos de acuerdo con los generadores de oscilaciones de la forma de realización según
la figura 2.
The device 40 is also configured as an ultrasound cutting device and corresponds largely to the ultrasound cutting device according to Figure 2. But it differs from this because it has two oscillation generators 26A and 26B, which are fixed on the frame of clamping 16 for the accommodation of the cutting blade 18. The fixing is carried out in such a way that the piezoelectric drive of the oscillation generators 26A and 26B pass through recesses 42A and 42B of flanges 44A and 44B, which project from the base of the holding frame 16 essentially U-shaped in the direction of the product base 12 and are aligned at right angles to it. The sonotrode of the respective oscillation generator 26A and 26B is connected by force application with the cutting blade 18. The oscillation generators 26A and 26B are constituted according to the oscillation generators of the embodiment according to
Figure 2

Claims (6)

1. Dispositivo para cortar un producto (12), especialmente para cortar una base de producto, que comprende al menos una cuchilla de corte (18) pretensada axialmente, que está conectada con una unidad de activación (22) especialmente piezoeléctrica, que genera oscilaciones longitudinales de la cuchilla de corte (18), caracterizado porque comprende, al menos, un generador de oscilaciones (26; 26A, 26B) para la generación de oscilaciones transversales de la cuchilla de corte (18).1. Device for cutting a product (12), especially for cutting a product base, comprising at least one axially prestressed cutting blade (18), which is connected to an especially piezoelectric activation unit (22), which generates oscillations lengths of the cutting blade (18), characterized in that it comprises at least one oscillation generator (26; 26A, 26B) for generating transverse oscillations of the cutting blade (18). 2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el generador de oscilaciones (26; 26A, 26B) comprende un accionamiento piezoeléctrico.2. Device according to claim 1, characterized in that the oscillation generator (26; 26A, 26B) comprises a piezoelectric drive. 3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque el accionamiento piezoeléctrico está conectado con la cuchilla de corte (18) a través de un sonotrodo.3. Device according to claim 2, characterized in that the piezoelectric drive is connected to the cutting blade (18) through a sonotrode. 4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el generador de oscilaciones (26; 26A, 26B) está fijado en la cuchilla de corte.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the oscillation generator (26; 26A, 26B) is fixed in the cutting blade. 5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el generador de oscilaciones (26A, 26B) está fijado en un bastidor (16) para el alojamiento de la cuchilla de corte (18).Device according to one of the claims 1 to 4, characterized in that the oscillation generator (26A, 26B) is fixed in a frame (16) for housing the cutting blade (18). 6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el generador de oscilaciones (26; 26A, 26B) excita la cuchilla de corte (18) a oscilaciones transversales de una frecuencia de aproximadamente 30 kHz a 50 kHz, con preferencia de aproximadamente 40 kHz.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the oscillation generator (26; 26A, 26B) excites the cutting blade (18) at transverse oscillations of a frequency of approximately 30 kHz to 50 kHz, preferably approximately 40 kHz
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