JP4708690B2 - スライサーナイフおよび該スライサーナイフを製造する方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、市販の食品スライサーにおいて使用されているような回転する円形状のスライサーナイフ(薄切りナイフ)であって、特に、第一材料がナイフの内側部分を形成し、第二材料がスライサーナイフの連続する切削縁部を形成する円形状の複合物スライサーナイフに関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
円形状のスライサーナイフは、肉およびその他の食品を薄切りするために使用される。作業においては、スライサーナイフは、市販の食品を薄切りにする装置上で回転するように取り付けられ、往復運動する受け皿または運搬台に置かれた食品は、ナイフを通過する受け皿または運搬台の動きを介して、回転するナイフに接触する。スライサーナイフの回転する切削縁部が食品に接触するとき、食品の一部分が、消費または包装のために切り取られる。模範的な食品スライサーは公知である(特許文献1、2参照)。
【0003】
現状の入手可能なスライサーナイフは一般的に単一材料から作られており、該材料は、ナイフが最大負荷および摩耗を受ける場合においても良好な切削縁部を提供するために必要とされるような適当な靭性と耐食性を呈する。それに反して、スライサーナイフの内側本体は、主にナイフをスライサーに結合するための取付台として機能し、それゆえに、切削縁部よりも小さな負荷および摩耗しか受けず、ナイフの内側本体の靭性は切削縁部ほど高いものを必要としない。靭性が増すと、成形性および機械加工性がさらに困難になる可能性がある。よって、スライサーナイフの切削縁部とスライサーナイフの内側本体との両方の製作において単一材料を使用している現状入手可能なスライサーナイフは、切削縁部に対して適する特性を有した材料を使用することと、商業的に実現性があり経済的な方法で製造されることが可能な材料を使用することとの間で相互の折り合いにより妥協されている。スライサーナイフの切削縁部および内側本体の両方の製作において高性能な単一の材料を使用することは加工費を増す結果をもたらす可能性がある。例えば、多くの製造メーカは、耐食性のために、高炭素鋼、硬化鋼、メッキ鋼を使用した円形状のナイフを製作している。加工には、所望の形状を実現するために実質的にナイフの半径方向全体に沿ったナイフの機械加工が含まれる可能性がある。
【0004】
公知(特許文献3参照)である二つの材料からなるナイフにおいては、該ナイフは、ナイフ運搬台のシート部分に当接して張力により保持される切削リングを有する。この二つの部分を有するナイフ構造は、薄切り作業の間において切削リングがナイフ運搬台からはずれてしまう問題と、二つのナイフ部分の境界面での衛生性および洗浄性における問題とを引き起こす。
【0005】
よって、改良されたスライサーナイフを提供することは有益となりうる。
【0006】
【特許文献1】
米国特許第6,119,566号明細書
【特許文献2】
米国特許第5,970,840号明細書
【特許文献3】
和蘭特許第75570号明細書
【0007】
【課題を解決するための手段】
一つの態様においては、第一材料からなる内側ベース部分と、第二材料からなり且つスライサーナイフの切削縁部を形成する外側縁部分とを有する、スライサーナイフが提供される。外側縁部分は内側ベース部分に金属結合されている。第二材料は、例えば、第一材料と比較し、ナイフ縁部に適するような優れた特性を有してもよい。
【0008】
もう一つの態様におけるスライサーナイフの製造方法は、第一材料のナイフベースを提供することと、第二材料をナイフベースに金属結合するための溶接加工によって第二材料をナイフベースへ適用(付着)させナイフブランクを形成することと、第二材料により形成される連続する切削縁部を形成するようにナイフブランクを機械加工することとを含む。
【0009】
さらにもう一つの態様における実質的に円形状のスライサーナイフの製作方法は、第一材料のナイフベース部分を提供することと、第二材料のナイフ縁部分を提供することと、ナイフ縁部分をナイフベース部分に恒久的に固定するためにナイフ縁部分をナイフベース部分へ金属結合することとを含む。
【0010】
さらにもう一つの態様における円形状のスライサーナイフの製造に使用可能な複合物ナイフブランクは、第一材料で作られ且つベース部分の実質的に円形状の縁部づたいに走る連続する溝部を有するベース部分と、該連続する溝部内で第一材料に金属結合される第二材料部分とを有する。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1から図3を参照すると、実質的に円形状のスライサーナイフ10が示されている。スライサーナイフ10は、第一材料から作られる内側ベース部分12と、第二材料から作られ且つ例えば環状である外側縁部分(またはナイフ縁部分)14とを有する。外側縁部分14は内側ベース部分12に金属結合される。外側縁部分14は、鋭利な状態を長期間可能にするために、単なる被覆加工以上に被覆加工され且つ半径方向に沿って十分な幅を有する。一実施例においては、外側縁部分の半径方向の幅は少なくとも6.35mm(0.25インチ)である。
【0012】
内側ベース部分の第一材料は、例えば、304L SSTのような300シリーズのステンレス鋼である。この材料は、良好な耐食性を提供し、比較的容易に切断、成形および機械加工される。もちろん、他の材料がベース部分12に使用されることも可能である。第二材料は、例えば、第一材料よりも強靭で且つ第一材料よりも(化学的にも機械的にも)耐摩耗性の優れているような、優れたナイフ縁部性質または特性を有する材料である。満足する材料の一例としては、ミズーリ州のセントルイス(St.Louis)のDeloro Stellite社によりステライト(STELLITE)商標で販売されているコバルト系合金である。単にステライト(Stellite)6とも称されるステライト(登録商標)(Stellite)合金6が、特に、第二材料としての使用に適しており、ステライト(登録商標)(Stellite)合金6は、表1に示されているような化学組成を有している。
【0013】
【表1】
【0014】
ステライト(登録商標)(Stellite)6は、比較的高い引張り強さ(8.34×108Pa(121KSI))で、高硬度(HRC38-50(ロックウエルC硬さ))で、優れた耐食性を有する。もちろん、食品を薄切りにする用途またはナイフが使用されるべき他の用途を許容できる特性を材料が呈するという条件で、他の材料がスライサーナイフ10の実質的に円形状の切削縁部16を形成する外側縁部分14に使用されてもよい。ステライト(STELLITE(登録商標))合金の代替物としては、Deloro Stellite社から販売されているTRIBALOY(登録商標)合金がある。
【0015】
より適当なナイフ構造は、第一材料より質的に優れた強度、硬度および靭性を組み合わせて有する第二材料の外側縁部分14を形成することにより提供されることが可能であることは一般的に認められている。材料の”靭性”は、破断または亀裂が入ることなしに機械エネルギーを吸収する材料の能力として規定され、また、破断に至るまでに散逸された単位体積あたりのエネルギーとしても規定されることが可能である。より適当な構造は、しばしば、第一材料よりも高い引っ張り強さおよび硬度である第二材料を使用することにより提供されることが可能であることは認められている。一つの構造においては、第二材料は、15×106J/m3以上の靭性を有し、6.9×108Pa(100KSI)以上の引っ張り強さを有し、38HRC(ロックウエルC硬さ)以上の硬度を有する。
【0016】
スライサーナイフ10の内側ベース部分12は外側縁部分14よりも大いに大きな領域であり、加工および機械加工が容易な第一材料から作られる。切削縁部16を形成するスライサーナイフ10の外側縁部分14は、第一材料よりも高い強度と耐久力を呈する第二材料から作られる。スライサーナイフ10を製作するために二つの材料を組み合わせることにより、且つ、スライサーナイフ10の切削縁部16の近くに、より強度があり、より耐久性のある第二材料を配置させることにより、スライサーナイフ10は、高品質性を有し、且つ、単一の材料から製作されるスライサーナイフよりも製造コスト効率がさらによくなる。
【0017】
好適なナイフの製造方法が下記に詳細に説明される。複合物スライサーナイフ10を製作するために、図4から図6に示されているナイフベース18は第一材料のシート材から切り出される。打ち抜き加工、レーザー切削加工または他の切削方法により切削工程が成し遂げられる。ナイフベース18は、実質的に円形状または円板形状を有するように切断され、且つ、中央穴部20を有するように切断される。穴部20は、例えば、ナイフベース18が、追加機械加工作業のためにシャフトに取り付けられるか、または、薄切り作業に使用するために食品の薄切り装置に取り付けられることを可能にするように使用される。ナイフベースの形状は、円形状または円板状であることが最も利便性があるが、円形状以外の形状であることも可能であることは認められる。
【0018】
溝部22のような連続する溶接を受け入れるポケットは、ナイフベース18の実質的に円周上の縁部の近くに形成される。溝部は環状で、打ち込み加工、切削加工または他の加工により形成される。図6に最もよく示されているような図示された実施例においては、溝部22の横壁24,26は、溝部22の頂部で露出される開口部の幅が溝部22の底部分28の幅よりも大きくなるように、溝部22のベースまたは底部分28から外側へ角度付けられる。一実施例においては、溝部22の各横壁24,26と、溝部22の底面28との間の角度Θは約135°±10°(約125°から約145°)である。よって、溝部22の各横壁24,26の間で形成される角度Φは、約90°±20°(約70°から約110°)である。溝部22の底部分28が平坦でない代替の実施例においては、溝部22の各横壁24,26は、連続する溝部22の底部により形成される平面と約125°から約145°の間の範囲内でそれぞれの角度Θを形成する。上述の形態の溝部22を使用目的は下記に説明される。
【0019】
図7に参照されるように、第二材料15は、結果としてもたらされるナイフの内側ベース部分12と外側縁部分14との間の金属結合をもたらすように、溝部22内へ適用(供給)される。よって、結果としてもたらされるナイフの外側縁部分14は、通常の固定具によりナイフベース18に機械的に取り付けられる必要はない。第二材料は、任意の適当な溶接加工によって溝部22内へ適用(供給)されることが可能である。例えば、第二材料が第一材料へ金属結合される場合においては、移行性プラズマアークまたは融解を伴う溶射のような溶着溶接加工が使用される。他の溶接技術には、ナイフベース部分12と外側(ナイフ)縁部分14とを金属結合するための第三材料の使用が含まれる。移行性プラズマアーク溶着溶接の場合、例えば、連続する溝部周りの単一の通路を介して第二材料が溝部22内へ適用(供給)されるか、または、溝部周りの複数の通路を介して第二材料が溝部22内へ適用(供給)され、溝部周りの複数の通路を介する場合においては、第二材料は溝部22内の複数の層内で形成される。図示された実施例においては、第二材料15は、適用(供給)された後にナイフベースの表面のわずかに上で延在する。
【0020】
粉末状の第二材料と溝部22との間の間隙を減じ、第二材料とナイフベース18との間の結合を改良するために、溝部22は、上記に記載されたような、溝部22の底部分28から外側に角度付けられた平行でない横壁24,26により形成される。横壁24,26と溝部22の底部分28との間の鋭利な角度を除去することにより、溶着溶接加工が遂行されるときにおいて間隙またはエアーポケットを減じることによって、第二材料は、より完全に溝部22内に固着されることが可能となる。しかし、他の溝部またはポケット形態が使用されることも可能である。例えば、結果としてもたらせるナイフベース部分12と外側(ナイフ)縁部分14との間の表面積を増大させ、あるいは、これらの間の結合を強固なものとする、一連の半径方向の切り欠き、または、任意の他の形態が提供される。図7に参照されるように、複合物ナイフブランク29は、第二材料をナイフベース18の溝部22内へ適用(供給)することにより製造される。
【0021】
図8および図9を参照すると、ナイフブランク29は、内部側部30と外部側部32とを有するキャップ形状に形成される。図8および図9に示された形状へナイフブランクを成形することにより、結果としてもたらされるスライサーナイフの強度を高め、且つ、ナイフブランクの周辺縁部近くで機械加工されることが必要となる材料の量を低減する。
【0022】
図10から図12を参照すると、第二材料が溝部22内へ適用(供給)された後、ナイフブランクは、スライサーナイフ10の実質的に円形状の縁部で第二材料を露出するように機械加工される。機械加工工程では、例えば、ナイフブランクの中心軸周りにナイフブランクが回転せしめられ、ナイフブランクの半径方向外側の区域からナイフブランクの半径方向内側の区域の方へナイフブランクの表面に沿って切削工具が移動せしめられる。機械加工は、ナイフブランクの内部側部30および外部側部32に対して繰り返し行われる。機械加工により材料がナイフブランクから除去されるとき、ナイフブランクの半径方向外側の区域は、溝部22に配置された第二材料が最終的にスライサーナイフ10の縁部で露出されるまで減らされる。さらに、外側(ナイフ)縁部分とナイフベース部分との間の金属結合している領域内のナイフの両側部の機械加工は、ナイフの内部側部30上の領域内で連続する遷移面部分51と、ナイフの外部側部32上の領域内で連続する遷移面部分53とを形成するために行われる。これらの連続する遷移面部分は平面である必要はないが、好ましくは滑らかであり、ナイフベース部分から外側(ナイフ)縁部分へのきれいな遷移を提供するように、触って識別できるギャップまたは裂け目は有さない。このような連続する遷移面部分の形態は、衛生性および洗浄性の観点から有利となる。
【0023】
さらに、ピン受け入れ穴部34は、スライサーナイフ10を食品スライサー装置へ回転可能に連結するためにナイフブランクの中心穴部20の付近で穴あけ加工される。しかしながら、結果としてもたらされるナイフを食品スライサー装置に取り付けるために使用される技術によっては、ピン受け入れ穴部は必要とされないことは認められる。例えば、中央穴部20が非円形状に形成されている場合においては、穴部20の縁部は、結果としてもたらされるナイフへ回転動作を与えるために食品スライサー装置の回転部材と結合されることが可能である。
【0024】
一実施例においは、結果としてもたらされるナイフは、該結果としてもたらされるナイフの半径方向全体に沿って機械加工されず、代わりに周辺領域36および中央領域38に沿ってのみ機械加工される。周辺領域36は、ナイフの外側縁部分から、仕上げ機械加工されたスライサーナイフ10の半径の約60%以上を占める半径方向内側の区域へ内方向に延在する領域である。中央領域38は、ナイフの中心から、仕上げ機械加工されたスライサーナイフ10の半径の約25%以下を占める半径方向外側の区域へ外方向に延在する領域である。別の形態においては、周辺領域36は、ナイフの外側縁部から、仕上げ機械加工されたスライサーナイフ10の半径の約70%以上を占める半径方向内側の区域へ内方向に延在する領域であり、中央領域38は、ナイフの中心から、仕上げ機械加工されたスライサーナイフ10の半径の約20%以下を占める半径方向外側の区域の方へ外方向に延在する領域である。このような実施例においては、ナイフの機械加工を減らし、製造コストの出費を減らすことをもたらす。
【0025】
機械加工工程においてスライサーナイフ10の周辺縁部で露出される第二材料は、スライサーナイフ10の実質的に円形状の切削縁部16を形成するように鋭利にされる。
【0026】
代替の方法においては、第二材料を溝部22内へ適用(供給)する前に、溝部が約232.2℃(450°F)から約287.8℃(550°F)の範囲の温度で熱処理されるように、溝部22を熱処理する追加のステップが実行される。このような熱処理は、一度に、溝部22の選択された部分、すなわち、第二材料がまさに適用(供給)される部分で行われることが可能である。このように、第二材料を適用(供給)する前に溝部22の各部分が熱処理されるが、溝部の熱処理工程と第二材料を適用(供給)する工程とは、溝部22の別々の部分に対して同時に行うことが可能である。
【0027】
もう一つの代替方法においては、ナイフブランクをキャップ形状に形成した後に、ナイフブランク18の周辺縁を熱処理する追加の工程が遂行される。この熱処理の工程は、ナイフブランクの成形から生じるナイフブランクの周辺縁部の応力を緩和する。第一材料として304L SSTが使用され、第二材料としてステライト(登録商標)(Stellite)6が使用される実施例においては、ナイフブランク18の周縁縁部は、適当な応力緩和を実現するために、約371.1℃(700°F)から約426.7℃(800°F)の範囲内の温度で熱処理されることが可能である。
【0028】
結果としてもたらされるナイフ10においては、ナイフの外側縁部分14は、二つの部分がナイフを破壊することなしに分離不可能であるので、ナイフの内側ベース部分12に恒久的に固定されているとも言える。
【0029】
上記の記載は単なる例示であって発明を限定するものではなく、特許請求の範囲に記載の発明に対しては、減縮し、あるいは拡張する変更も可能である。
【0030】
例えば、以上説明した主要な製造技術は、第二材料が適用(供給)される溝部を利用するが、第二材料が円板状のベースの半径方向外側の縁部に直接適用(付着)されることも可能であり、この場合、半径方向外側の縁部は、例えば、溶着溶接加工により第二材料を形成するのに適当な厚みを有する。もう一つの実施例においては、第二材料は、初めに立体のリング形状の部材に形成され、該リング形状の部材の内側縁部が第一材料の円板形状のベースの外側縁部に溶接されることが可能とされる。これら両方の実施例においては、適当な機械加工を使用することにより、金属結合領域におけるナイフの両側部の連続する面部分を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】複合物スライサーナイフの一実施例の平面図である。
【図2】図1の複合物スライサーナイフの線2-2に沿った側断面図である。
【図3】図2の上側部分の拡大図である。
【図4】複合物スライサーナイフを製作するために使用されるナイフブランクの一実施例の平面図である。
【図5】図4のナイフブランクの線5-5に沿った側断面図である。
【図6】図5の上側部分の拡大図である。
【図7】図6の溝部内に適用(供給)された第二材料を示している。
【図8】図7に従って第二材料が溝部内に適用(供給)され且つナイフブランクがカップ形状に形成された、ナイフブランクの側断面図である。
【図9】図8の上側部分の拡大図である。
【図10】ナイフブランクの外側縁部で第二材料を露出するようにナイフブランクの周辺領域が機械加工された、図8のナイフブランクの平面図である。
【図11】図10のナイフブランクの線10-10に沿った側断面図である。
【図12】図11の上側部分の拡大図である。
【符号の説明】
10…スライサーナイフ
12…内側ベース部分
14…外側ベース部分
16…切削縁部
Claims (20)
- 第一材料からなる内側ベース部分(12)と、
前記内側ベース部分(12)の第一材料に金属結合されて前記スライサーナイフの切削縁部(16)を形成する外側縁部分(14)を形成する第二材料であって、前記第一材料よりも優れた耐摩耗性を有する第二材料とを具備する円形状のスライサーナイフ(10)であって、該スライサーナイフ(10)が内部側部(30)と外部側部(32)とを含み、前記外側縁部分(14)と前記内側ベース部分(12)との間の金属結合領域が、滑らかに連続する第一遷移面部分(53)を前記外部側部(32)上に有するスライサーナイフにおいて、
前記外側縁部分(14)と前記内側ベース部分(12)との間の金属結合領域は、滑らかに連続する第二遷移面部分(51)を前記内部側部(30)上に有し、
前記第二遷移面部分(51)は前記第一遷移面部分(53)から半径方向内側にオフセットされていて、前記金属結合領域は壁(26)と底部分(28)とを有し、前記壁(26)は前記底部分から外側に角度付けられている、ことを特徴とするスライサーナイフ。 - 前記第一材料はステンレス鋼であり、前記第二材料はコバルト系合金である、請求項1に記載のスライサーナイフ。
- 前記第二材料は、移行性プラズマアーク溶接加工により第一材料に金属結合される、請求項1または請求項2に記載のスライサーナイフ。
- 前記内部側部(30)上の滑らかに連続する第二遷移面部分(51)は、触って識別できるギャップあるいは裂け目はなく、また、外部側部(32)上の滑らかに連続する第一遷移面部分(53)も、触って識別できるギャップまたは裂け目がない、請求項1から請求項3のいずれか一つの請求項に記載のスライサーナイフ。
- 前記内側ベース部分(12)はカップ形状に形成され、前記外側縁部分(14)は環状である、請求項1から請求項4のいずれか一つの請求項に記載のスライサーナイフ。
- 前記外側縁部分(14)は、少なくとも0.635cmの半径方向の幅を有する、請求項1から請求項5のいずれか一つの請求項に記載のスライサーナイフ。
- 前記第二材料の靭性は前記第一材料の靭性よりも大きい、請求項1から請求項6のいずれか一つの請求項に記載のスライサーナイフ。
- 前記第二材料の硬度は前記第一材料の硬度よりも大きい、請求項1から請求項7のいずれか一つの請求項に記載のスライサーナイフ。
- 前記第二材料の強度は前記第一材料の強度より高い、請求項1から請求項8のいずれか一つの請求項に記載のスライサーナイフ。
- 円形状のスライサーナイフ(10)を製造する方法において、
(a)連続する溝部(22)を有する第一材料のナイフベース(18)であって、前記連続する溝部(22)の横壁(24、26)は、前記連続する溝部(22)の底部分(28)から外側に角度付けられて、前記連続する溝部(22)の頂部の露出する開口部の幅が、前記連続する溝部(22)の底部分(28)の幅よりも大きいナイフベース(18)を提供するステップと、
(b)前記ナイフベース(18)の前記連続する溝部(22)に第二材料を適用し、ナイフブランク(29)を形成する前記ナイフベース(18)と前記第二材料との間に金属結合をもたらすステップと、
(c)前記第二材料により画成される連続する切削縁部(16)を形成するために、前記ナイフブランク(29)を機械加工するステップとを有し、
前記ステップ(c)は、前記ナイフベース(18)と前記第二材料との間の金属結合領域における前記ナイフブランク(29)の第一側部(30)と第二側部(32)との両方を機械加工して、前記ナイフの前記第一側部(30)上の連続する第一遷移面部分(51)と、前記ナイフの前記第二側部(32)上の連続する第二遷移面部分(53)とを形成するステップを有し、前記第一遷移面部分(51)は前記第二遷移面部分(53)から半径方向内側にオフセットされて形成され、機械加工後の前記金属結合領域が底部分(28)と該底部分から外側に角度付けられている壁部(26)とを有して形成される、方法。 - 前記第一材料はステンレス鋼であり、前記第二材料はコバルト系合金である、請求項10に記載の方法。
- 前記ステップ(b)の前に、前記連続する溝部を熱処理するステップを有する、請求項10または請求項11に記載の方法。
- 前記ステップ(b)は、移行性プラズマアーク溶接加工の使用を有する、請求項10から請求項12のいずれか一つの請求項に記載の方法。
- 前記連続する第一遷移面部分(51)は、触って識別できるギャップあるいは裂け目はなく滑らかであり、前記連続する第二遷移面部分(53)は、触って識別できるギャップあるいは裂け目はなく滑らかである、請求項10から請求項13のいずれか一つの請求項に記載の方法。
- 前記連続する溝部(22)は、打ち込み加工により前記ナイフベース(18)に形成される、請求項10から請求項14のいずれか一つの請求項に記載の方法。
- 前記ステップ(b)の次ぎであって前記ステップ(c)の前に、前記ナイフブランク(29)を、内部側部(30)と外部側部(32)とを有するカップ形状に形成するステップ(d)を更に有する、請求項10から請求項15のいずれか一つの請求項に記載の方法。
- 前記ナイフブランク(29)がカップ形状にされた後に、前記ナイフブランク(29)の周縁を熱処理する更なるステップがなされる、請求項16に記載の方法。
- 前記ステップ(c)は、外側縁を鋭利にするステップを有する、請求項10から請求項17のいずれか一つの請求項に記載の方法。
- 前記第二材料は前記ステップ(b)において、溶接工程を介して、前記ナイフベース(18)の前記連続する溝部(22)に適用される、請求項10から請求項18のいずれか一つの請求項に記載の方法。
- 前記連続する溝部(22)は環状であり、また、前記連続する溝部(22)は、前記ステップ(a)において前記ナイフベース(18)の周縁部近傍に形成される、請求項10から請求項19のいずれか一つの請求項に記載の方法。
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