FR2855448A1 - DEVICE FOR CUTTING A PRODUCT, FOR EXAMPLE A FOOD MAT - Google Patents
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Abstract
Il est proposé un dispositif destiné à la coupe d'un produit 12, notamment la coupe d'un tapis de produit, comprenant au moins une lame de coupe 18 précontrainte axialement, reliée à une unité d'actionnement 22 plus particulièrement piézoélectrique, qui engendre des vibrations longitudinales de la lame de coupe 18. Conformément à l'invention, le dispositif comprend au moins un générateur de vibrations 26 destiné à engendrer des vibrations transversales de la lame de coupe 18.A device is proposed for cutting a product 12, in particular the cutting of a product mat, comprising at least one cutting blade 18 axially prestressed, connected to an actuation unit 22 more particularly piezoelectric, which generates longitudinal vibrations of the cutting blade 18. According to the invention, the device comprises at least one vibration generator 26 intended to generate transverse vibrations of the cutting blade 18.
Description
L'invention se base sur un dispositif destiné à la coupe d'un produit,The invention is based on a device intended for cutting a product,
notamment la coupe d'un tapis de produit, 5 comprenant au moins une lame de coupe précontrainte in particular the cutting of a mat of product, 5 comprising at least one pre-stressed cutting blade
axialement, reliée à une unité d'actionnement plus particulièrement piézoélectrique, qui engendre des vibrations longitudinales de la lame de coupe. axially, connected to a more particularly piezoelectric actuation unit, which generates longitudinal vibrations of the cutting blade.
Un tel dispositif est connu dans la pratique et sert par exemple de dispositif de coupe à ultrasons, destiné à la coupe d'un tapis de produit constitué d'un produit alimentaire. Le tapis de produit, qui représente une couche de grande surface du produit alimentaire et 15 repose sur une bande de transport, est découpé transversalement à sa direction de transport, au moyen dudit dispositif. Such a device is known in practice and serves, for example, as an ultrasonic cutting device, intended for cutting a carpet of product consisting of a food product. The product mat, which represents a large surface layer of the food product and rests on a conveyor belt, is cut transversely to its direction of transport, by means of said device.
Le dispositif connu est d'une construction telle qu'il 20 comporte une lame de coupe qui est disposée dans un châssis et est précontrainte axialement. La mise en précontrainte de la lame de coupe est effectuée au moyen d'un dispositif de mise en tension agissant à une extrémité de la lame de coupe. A l'autre extrémité de la 25 lame de coupe, agit un dispositif d'actionnement piézoélectrique au moyen duquel la lame de coupe est excitée en vibrations longitudinales pour couper le tapis de produit. Les vibrations longitudinales ont une fréquence qui se situe dans le domaine des ultrasons, 30 avec par exemple une valeur d'environ 40 kHz. The known device is of a construction such that it comprises a cutting blade which is arranged in a chassis and is axially prestressed. The cutting blade is preloaded by means of a tensioning device acting at one end of the cutting blade. At the other end of the cutting blade, there is a piezoelectric actuator by means of which the cutting blade is excited in longitudinal vibrations to cut the product carpet. Longitudinal vibrations have a frequency which lies in the ultrasound range, for example with a value of around 40 kHz.
Sur une telle lame de coupe se forment d'une manière équidistante, lors de la vibration, des noeuds de vibration. Les noeuds de vibration constituent des zones 35 libres de vibrations, dans lesquelles des particules de produit, notamment dans le cas de produits collants ou adhérents, peuvent localement se déposer ou s'accumuler sur la lame de coupe. Ces dépôts peuvent désavantageusement entraver la qualité du processus de coupe. On such a cutting blade, vibration nodes are formed in an equidistant manner. The vibration nodes constitute vibration-free zones, in which particles of product, in particular in the case of sticky or adherent products, can locally deposit or accumulate on the cutting blade. These deposits can disadvantageously affect the quality of the cutting process.
Pour cette raison, les lames de coupe par ultrasons sont utilisées, dans le domaine des produits alimentaires ou produits de consommation de luxe, essentiellement pour couper des produits présentant un potentiel d'adhérence 10 relativement faible, tel que par exemple pour couper des pâtisseries et des produits surgelés. Pour couper des masses plus collantes ou adhérentes, l'utilisation de lames de coupe par ultrasons a, jusqu'ici, été problématique, en raison du potentiel d'adhérence 15 évoqué. For this reason, ultrasonic cutting blades are used, in the field of food products or luxury consumer products, essentially to cut products having a relatively low adhesion potential, such as for example to cut pastries and frozen products. To cut more sticky or adherent masses, the use of ultrasonic cutting blades has hitherto been problematic, because of the adhesion potential mentioned.
L'invention vise à réaliser un dispositif destiné à la coupe d'un produit, du type de celui mentionné en introduction, qui remédie au problème évoqué plus haut. 20 L'on y parvient grâce à un dispositif destiné à la coupe d'un produit, notamment la coupe d'un tapis de produit, comprenant au moins une lame de coupe précontrainte axialement, reliée à une unité d'actionnement plus 25 particulièrement piézoélectrique, qui engendre des vibrations longitudinales de la lame de coupe, et caractérisé, conformément à l'invention, par au moins un générateur de vibrations destiné à engendrer des vibrations transversales de la lame de coupe; ce 30 dispositif présente l'avantage suivant par rapport à celui existant, à savoir qu'il permet de couper également des masses collantes ou adhérentes, sans dépôts de résidus, parce que l'on superpose aux noeuds de vibrations apparaissant sur la lame de coupe suite aux 35 vibrations longitudinales, une vibration dirigée transversalement à ladite vibration longitudinale et empêchant le dépôt et l'accumulation de produit sur la lame de coupe. Des résidus de produits s'accrochant ou adhérant éventuellement, sont immédiatement à nouveau éliminés par les vibrations transversales s'effectuant transversalement à la direction de coupe. The invention aims to provide a device for cutting a product, of the type mentioned in the introduction, which overcomes the problem mentioned above. This is achieved by a device intended for cutting a product, in particular the cutting of a product mat, comprising at least one axially preloaded cutting blade, connected to a more particularly piezoelectric actuating unit. , which generates longitudinal vibrations of the cutting blade, and characterized, in accordance with the invention, by at least one vibration generator intended to generate transverse vibrations of the cutting blade; this device has the following advantage over that which exists, namely that it makes it possible to also cut sticky or adherent masses, without deposits of residue, because the vibration knots appearing on the cutting blade are superimposed following the longitudinal vibrations, a vibration directed transversely to said longitudinal vibration and preventing the deposition and accumulation of product on the cutting blade. Residues of products that cling or possibly adhere are immediately eliminated again by transverse vibrations taking place transversely to the cutting direction.
D'après un mode de réalisation avantageux du dispositif selon l'invention, le générateur de vibrations comprend un entraînement piézoélectrique. En service, l'entraînement piézoélectrique est simplement alimenté par une tension alternative haute-fréquence, de sorte qu'une vibration ainsi exercée par un actionneur piézoélectrique est transmise à la lame de coupe. Au moyen de l'entraînement piézoélectrique, il est possible 15 d'atteindre sur la lame de coupe, des valeurs d'accélération d'environ 5000 g, de sorte que des particules de produit ou résidus qui adhèrent éventuellement à la lame de coupe, sont tout bonnement détachés par les secousses. According to an advantageous embodiment of the device according to the invention, the vibration generator comprises a piezoelectric drive. In service, the piezoelectric drive is simply supplied by a high-frequency alternating voltage, so that a vibration thus exerted by a piezoelectric actuator is transmitted to the cutting blade. By means of the piezoelectric drive, acceleration values of about 5000 g can be achieved on the cutting blade, so that product particles or residues which eventually adhere to the cutting blade, are simply detached by the tremors.
D'après un mode de réalisation favorable du dispositif selon l'invention, l'entraînement piézoélectrique est relié à la lame de coupe par l'intermédiaire d'une sonotrode agissant en tant que convertisseur 25 d'amplitude. La sonotrode garantit également que le système vibre avec sa fréquence propre, de sorte que l'amplitude de la lame de coupe peut prendre une valeur maximale. L'amplitude des vibrations transversales de la lame de coupe vaut par exemple quelques centièmes de 30 millimètre. L'amplitude de la vibration transversale est d'un ordre de grandeur de l'amplitude des vibrations longitudinales qu'effectue la lame de coupe. According to a favorable embodiment of the device according to the invention, the piezoelectric drive is connected to the cutting blade by means of a sonotrode acting as an amplitude converter. The sonotrode also guarantees that the system vibrates with its natural frequency, so that the amplitude of the cutting blade can take a maximum value. The amplitude of the transverse vibrations of the cutting blade is for example a few hundredths of 30 millimeter. The amplitude of the transverse vibration is of an order of magnitude of the amplitude of the longitudinal vibrations that the cutting blade makes.
La fréquence des vibrations transversales avec 35 lesquelles le générateur de vibrations excite la lame de coupe, se situe par exemple dans une plage entre 30 kHz et 50 kHz, de préférence à environ 40 kHz. The frequency of the transverse vibrations with which the vibration generator excites the cutting blade is, for example, in a range between 30 kHz and 50 kHz, preferably around 40 kHz.
Selon un mode de réalisation particulièrement simple du dispositif conforme à l'invention, le générateur de 5 vibrations est fixé directement sur la lame de coupe. According to a particularly simple embodiment of the device according to the invention, the vibration generator is fixed directly to the cutting blade.
Cela peut par exemple être effectué par une liaison à vis. Ce mode de configuration peut être réalisé par l'équipement ultérieur d'un dispositif de coupe par ultrasons d'une configuration usuelle, avec une lame de 10 coupe modifiée en conséquence. This can for example be done by a screw connection. This configuration mode can be carried out by retrofitting an ultrasonic cutting device of a usual configuration, with a cutting blade modified accordingly.
En variante, le générateur de vibrations peut toutefois également être fixé sur un châssis destiné à recevoir la lame de coupe. Dans ce cas, seule la sonotrode, qui est 15 en liaison avec l'entraînement piézoélectrique, est reliée par adhérence à la lame de coupe. Alternatively, the vibration generator can however also be fixed on a frame intended to receive the cutting blade. In this case, only the sonotrode, which is in connection with the piezoelectric drive, is connected by adhesion to the cutting blade.
D'autres avantages et configurations avantageuses de l'objet de l'invention apparaîtront dans la description 20 qui va suivre, et dans les dessins annexés. Other advantages and advantageous configurations of the object of the invention will appear in the description which follows, and in the appended drawings.
Trois exemples de réalisation du dispositif selon l'invention sont représentés de manière schématique, simplifiée, sur les dessins annexés, et vont être 25 explicités plus en détail dans la description qui va suivre. Les dessins montrent: Fig. 1 une vue en perspective fortement schématisée d'un dispositif de coupe par ultrasons pour 30 un tapis de produit constitué d'une masse collante ou adhérente; Fig. 2 une variante de mode de réalisation d'un dispositif de coupe par ultrasons pour un tapis de produit constitué d'une masse 35 collante, selon une représentation en perspective, simplifiée; et Fig. 3 un troisième mode de réalisation d'un dispositif de coupe par ultrasons pour un tapis de produit constitué d'une masse collante, selon une représentation correspondant à celle des figures 2 et 3. Three embodiments of the device according to the invention are shown schematically, simplified, in the accompanying drawings, and will be explained in more detail in the description which follows. The drawings show: Fig. 1 is a highly diagrammatic perspective view of an ultrasonic cutting device for a product carpet consisting of a sticky or adherent mass; Fig. 2 an alternative embodiment of an ultrasonic cutting device for a product mat consisting of an adhesive mass, according to a simplified perspective representation; and Fig. 3 a third embodiment of an ultrasonic cutting device for a product mat consisting of an adhesive mass, according to a representation corresponding to that of FIGS. 2 and 3.
Sur la figure 1 est représenté un dispositif de coupe par ultrasons 10, qui sert à couper un tapis de produit 12 de grande surface, en portions individuelles. Le 10 tapis de produit 12 est constitué dans le cas présent, d'une masse sucrée collante, qui repose sur un dispositif de transport ici non représenté plus en détail, en étant transporté sur celui-ci dans la direction d'une flèche X. Le tapis de produit 12 comporte un grand nombre de bandes individuelles 14 orientées parallèlement les unes aux autres, qui ont été engendrées au moyen d'un dispositif de coupe à roulettes usuel, à partir d'un 20 tapis de produit continu. Le dispositif de coupe par ultrasons 10 coupe les bandes de produit individuelles 14 déplacées en continu, perpendiculairement à leur direction de transport X. Pendant l'opération de coupe, en vue de réaliser une coupe propre, perpendiculaire, le dispositif de coupe par ultrasons 10 est déplacé, au moyen d'un entraînement approprié, de manière synchronisée avec le tapis de produit 12, c'est à dire avec la même vitesse que le 30 tapis de produit 12 dans la direction de transport X, tel que cela est indiqué à l'aide de la flèche Y. Par ailleurs, pour effectuer l'opération de coupe, le dispositif de coupe par ultrasons 10 peut être déplacé au moyen d'un autre entraînement, perpendiculairement au 35 tapis de produit 12, selon la flèche double Z. Le dispositif de coupe par ultrasons 10 comprend un châssis ou chassis de mise en tension 16, stable, sensiblement en forme de U, qui sert à recevoir une lame de coupe 18 ou lame tranchante. A une extrémité 5 latérale, la lame de coupe est reliée, par exemple par une liaison à vis, avec un dispositif de mise en tension 20, qui traverse une aile 17 du châssis de mise en tension 16, et assure une précontrainte de la lame de coupe 18. A son autre extrémité latérale, la lame de 10 coupe 18 est ici reliée à une unité d'actionnement 22 fonctionnant dans le cas présent par voie piézoélectrique, et traversant l'autre aile 19 du châssis de mise en tension 16 en forme de U. La liaison entre l'unité d'actionnement piézoélectrique 22 et la 15 lame de coupe 18 est ici effectuée par l'intermédiaire d'une liaison par vis 24. In Figure 1 is shown an ultrasonic cutting device 10, which is used to cut a product mat 12 of large area, in individual portions. The product mat 12 consists in this case of a sticky sweet mass, which rests on a transport device here not shown in more detail, being transported thereon in the direction of an arrow X. The product belt 12 has a large number of individual strips 14 oriented parallel to each other, which have been generated by means of a conventional roller cutter, from a continuous product carpet. The ultrasonic cutting device 10 cuts the continuously displaced individual product strips 14 perpendicular to their direction of transport X. During the cutting operation, in order to make a clean, perpendicular cut, the ultrasonic cutting device 10 is moved, by means of a suitable drive, in synchronization with the product belt 12, i.e. with the same speed as the product belt 12 in the transport direction X, as indicated in using the arrow Y. Furthermore, to carry out the cutting operation, the ultrasonic cutting device 10 can be moved by means of another drive, perpendicular to the product belt 12, according to the double Z arrow The ultrasonic cutting device 10 comprises a chassis or tensioning chassis 16, stable, substantially U-shaped, which serves to receive a cutting blade 18 or cutting blade. At a lateral end 5, the cutting blade is connected, for example by a screw connection, with a tensioning device 20, which passes through a wing 17 of the tensioning frame 16, and provides a prestressing of the blade of cutting 18. At its other lateral end, the cutting blade 18 is here connected to an actuation unit 22 operating in the present case by piezoelectric path, and passing through the other wing 19 of the tensioning frame 16 in U-shaped. The connection between the piezoelectric actuating unit 22 and the cutting blade 18 is here effected by means of a screw connection 24.
L'unité d'actionnement piézoélectrique 22 comprend un actionneur piézoélectrique en couches céramiques 20 piézoélectriques, ainsi qu'une sonotrode, au moyen de laquelle des vibrations axiales de l'actionneur sont transmises à la lame de coupe 18, de sorte que l'on confère des vibrations longitudinales à la lame de coupe 18. The piezoelectric actuation unit 22 comprises a piezoelectric actuator in piezoelectric ceramic layers 20, as well as a sonotrode, by means of which axial vibrations of the actuator are transmitted to the cutting blade 18, so that imparts longitudinal vibrations to the cutting blade 18.
Sur la lame de coupe 18 est disposé, transversalement à la direction de coupe, un générateur de vibrations 26, qui comprend un entraînement de préférence piézoélectrique avec une un empilement de couches 30 céramiques piézoélectriques. L'entraînement est relié à la lame de coupe 18, par l'intermédiaire d'une sonotrode intégrée. Par ailleurs, le générateur de vibrations 26 est fixé à la lame de coupe 18 par une liaison à vis. On the cutting blade 18 is arranged, transversely to the cutting direction, a vibration generator 26, which comprises a preferably piezoelectric drive with a stack of piezoelectric ceramic layers. The drive is connected to the cutting blade 18, by means of an integrated sonotrode. Furthermore, the vibration generator 26 is fixed to the cutting blade 18 by a screw connection.
Le générateur de vibrations 26, disposé dans la zone d'extrémité de la lame de coupe 18, qui est voisine de l'unité d'actionnement piézoélectrique 22, sert à produire des vibrations transversales de la lame de coupe 18 avec une fréquence d'environ 40 kHz et une amplitude de quelques centièmes de millimètre. Les 5 vibrations transversales permettent d'empêcher que, lors de la coupe du tapis de produit 12, des particules de produit collent ou adhèrent sur la lame de coupe, dans la zone des noeuds de vibration engendrées par les vibrations longitudinales de la lame de coupe 18. 10 Les unités d'actionnement piézoélectriques 22 et le générateur de vibrations 26 sont reliés respectivement par des conducteurs appropriés, à une source de tension alternative ici non représentée plus en détail. 15 Sur la figure 2 est représentée une variante de mode de réalisation d'un dispositif de coupe par ultrasons 30, dont le mode de construction correspond dans une large mesure à celui du dispositif de coupe par ultrasons 20 selon la figure 1, mais se distingue toutefois de celuici par le fait qu'il présente un premier générateur de vibrations 26A et un second générateur de vibrations 26B, qui servent à produire des vibrations transversales de la lame de coupe 18. The vibration generator 26, disposed in the end region of the cutting blade 18, which is adjacent to the piezoelectric actuating unit 22, serves to produce transverse vibrations of the cutting blade 18 with a frequency of about 40 kHz and an amplitude of a few hundredths of a millimeter. The transverse vibrations make it possible to prevent, when cutting the product carpet 12, particles of product sticking or adhering to the cutting blade, in the area of the vibration nodes generated by the longitudinal vibrations of the cutting blade 18. The piezoelectric actuating units 22 and the vibration generator 26 are connected respectively by suitable conductors, to an alternating voltage source here not shown in more detail. FIG. 2 shows an alternative embodiment of an ultrasonic cutting device 30, the construction method of which corresponds to a large extent to that of the ultrasonic cutting device 20 according to FIG. 1, but is distinguished however, because of the fact that it has a first vibration generator 26A and a second vibration generator 26B, which serve to produce transverse vibrations of the cutting blade 18.
Les générateurs de vibrations 26A et 26B sont disposés chacun sur la lame de coupe 18, transversalement à la direction de coupe de celle-ci, et sont pourvus chacun, conformément au générateur de vibrations selon la figure 30 1, d'un entraînement piézoélectrique et d'une sonotrode intégrée. Le premier générateur de vibrations 26A est disposé dans la zone d'extrémité de la lame de coupe 18, qui est voisine de l'unité d'actionnement piézoélectrique 22. Le second générateur de vibrations 35 26B est disposé dans la zone de l'extrémité de la lame de coupe 18, voisine du dispositif de mise en tension 20. Pour le reste, le dispositif de coupe par ultrasons 30 présente le même mode de construction et le même fonctionnement que le dispositif de coupe par ultrasons selon la figure 1. The vibration generators 26A and 26B are each arranged on the cutting blade 18, transverse to the cutting direction thereof, and are each provided, in accordance with the vibration generator according to FIG. 30 1, with a piezoelectric drive and of an integrated horn. The first vibration generator 26A is disposed in the end region of the cutting blade 18, which is adjacent to the piezoelectric actuation unit 22. The second vibration generator 26B is disposed in the region of the end of the cutting blade 18, adjacent to the tensioning device 20. For the rest, the ultrasonic cutting device 30 has the same construction mode and the same operation as the ultrasonic cutting device according to FIG. 1.
Sur la figure 3 est représenté un autre mode de réalisation d'un dispositif 40 pour la coupe d'un tapis de produit 12 constitué d'une masse collante ou adhérente, telle que par exemple du nougat. In Figure 3 is shown another embodiment of a device 40 for cutting a mat of product 12 consisting of a sticky or adherent mass, such as for example nougat.
Le dispositif 40 est également réalisé en tant que dispositif de coupe par ultrasons, et correspond dans une large mesure au dispositif de coupe par ultrasons selon la figure 2. Il s'en distingue toutefois par le 15 fait qu'il comprend deux générateurs de vibrations 26A et 26B, qui sont fixés sur le châssis de mise en tension 16 recevant la lame de coupe 18. La fixation est effectuée de façon à ce que les entraînements piézoélectriques des générateurs de vibrations 26A et 20 26B traversent des évidements 42A et 42B de pattes 44A et 44B, qui font saillie de la base ou de l'âme du châssis de mise en tension 16 sensiblement en forme de U, en direction du tapis de produit 12, et qui sont orientées perpendiculairement à celui-ci. La sonotrode 25 de chaque générateur de vibrations 26A et respectivement 26B est reliée par adhérence à la lame de coupe 18. Les générateurs de vibrations 26A et 26B sont d'un mode de construction correspondant à celui des générateurs de vibrations du mode de réalisation selon la figure 2. 30 The device 40 is also produced as an ultrasonic cutting device, and corresponds to a large extent to the ultrasonic cutting device according to FIG. 2. It is distinguished from it, however, by the fact that it comprises two vibration generators 26A and 26B, which are fixed on the tensioning frame 16 receiving the cutting blade 18. The fixing is carried out so that the piezoelectric drives of the vibration generators 26A and 20BB pass through recesses 42A and 42B of legs 44A and 44B, which project from the base or from the core of the tensioning frame 16 substantially U-shaped, in the direction of the product belt 12, and which are oriented perpendicular thereto. The sonotrode 25 of each vibration generator 26A and respectively 26B is connected by adhesion to the cutting blade 18. The vibration generators 26A and 26B are of a construction mode corresponding to that of the vibration generators of the embodiment according to the figure 2. 30
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