(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース（１００；１１０；１３０）と、
切断ヘッド（２００；４００；６００）であって、前記切断ヘッドの円周に沿って配置され且つ前記切断ヘッド内に供給される生産品を切断するための少なくとも１つの切断要素（２０８；２５８；２５９；４０２）を有し、前記ベースに回転可能に取り付けられた前記切断ヘッドと、
前記切断ヘッド内に供給された前記生産品を、遠心力を用いて前記切断ヘッドの前記円周に向けて押すために、前記切断ヘッドの内部で同心状に回転するように適合されたインペラ（３００；４１０；４２０；５００）と、
前記遠心力を設定する第１の回転速度で前記インペラを回転するための第１の駆動メカニズム（３０１〜３０３）と、
前記生産品が前記少なくとも１つの切断要素によって所定の切断速度で切断されるように、前記第１の回転速度を基準にして決定される第２の回転速度で、前記切断ヘッドを回転するための第２の駆動メカニズム（２０１〜２０３）と、
を備え、
前記所定の切断速度は、前記第１の回転速度と前記第２の回転速度との差であり、
前記第１の駆動メカニズムは、前記第１の回転速度を第１の範囲内で制御するための第１の制御手段を備え、
前記第２の駆動メカニズムは、前記第２の回転速度を第２の範囲内で制御するための第２の制御手段を備え
前記第１の制御手段及び前記第２の制御手段は、他の装置の手段によって適合化されるように用意され、
前記他の装置は、パラメーターを検知するセンサーからフィードバック入力を取り込み、前記フィードバック入力に基づいて、前記第１の回転速度と前記第２の回転速度とを調節することにより切断される前記生産品に付与される前記遠心力と前記所定の切断速度とを制御する、
生産品を切断する装置。
【請求項２】
前記第１の駆動メカニズムは、前記インペラを回転する第１の駆動シャフト（３０１）を備え、
前記第２の駆動メカニズムは、前記切断ヘッドを回転する第２の駆動シャフト（２０１）を備え、
前記第２の駆動シャフトは中空であり、
前記第１の駆動シャフトは、前記第２の駆動シャフトの内部に回転可能に設置される、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の駆動メカニズム及び前記第２の駆動メカニズムは、別個のモータ（３０３，６０３；２０３，５０３）を有し、
前記インペラは、前記第１の駆動メカニズムの第１のモータ（６０３）によって直接回転され、
前記切断ヘッドは、前記第２の駆動メカニズムの第２のモータ（５０３）によって直接回転される、
請求項１又は請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記切断要素は、より大きな刃（４０２）と、前記より大きな刃に対して所定の角度をなして延在する複数のより小さな刃（４０３）とを備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記切断要素は、より大きな刃（４０２）と、前記より大きな刃に対して実質的に垂直に延在する複数の千切りタブ（４０３）とを備え、
前記切断ヘッドに備えられた各切断ステーション（４０１）は、隣接する切断ステーションの前記切断要素の前記千切りタブ（４０３）を保持及び安定化するためのスロットを有する後端を備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記インペラは、前記インペラの中央において垂直に始まり且つ前記切断ヘッドに向けて曲がる供給チューブ（４２１）を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記切断ヘッド及び前記インペラは、同じ方向に回転するように構成される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記切断ヘッド及び前記インペラは、互いに反対方向に回転するように構成される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記装置は、ポテトを切断するように構成され、
前記第１の制御手段及び前記第２の制御手段は、４．８ｍ／ｓ以下の切断速度を得るために前記インペラの回転速度と前記切断ヘッドの回転速度との間に所定の差を設定すること、及び前記ポテトが３〜３０ｇの遠心加速度での力を受けながら切断されるように、前記インペラの回転速度を設定することの少なくとも一方のために提供される、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１の制御手段及び前記第２の制御手段が、０．３〜４．８m/sの範囲内の切断速度又は前記範囲の下側の半分の範囲内の切断速度が得られるように、前記インペラの回転速度と前記切断ヘッドの回転速度との間に所定の差を設定するように提供される請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記装置は、チーズ生産品を切断するように構成され、
前記第１の制御手段及び前記第２の制御手段が、５．５ｍ／ｓ未満の切断速度が得られるように、前記インペラの回転速度と前記切断ヘッドの回転速度との間に所定の差を設定すること、及び前記チーズ生産品が３〜３０ｇの遠心加速度での力を受けながら切断されるように、前記インペラの回転速度を設定することの少なくとも一方を行うために提供される、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
切断ヘッド（２００；４００；６００）であって、前記切断ヘッドの円周に沿って配置され且つ生産品を切断するための少なくとも１つの切断要素（２０８；２５８；２５９；４０２）を有し、ベース（１００；１１０；１３０）に回転可能に取り付けられ、前記生産品を前記切断ヘッドの前記円周に向けて遠心力を用いて押すために、前記切断ヘッドの内部で同心状に回転するように適合されたインペラ（３００；４１０；４２０；５００）を備える前記切断ヘッドに、前記生産品を供給するステップと、
前記遠心力を設定する第１の回転速度で前記インペラを回転させるステップと、
前記生産品が前記少なくとも１つの切断要素によって所定の切断速度で切断されるように、前記第１の回転速度を基準にして決定される第２の回転速度で前記切断ヘッドを回転させるステップと、
他の装置によって調整される第１の制御手段及び第２の制御手段であって、前記第１の回転速度が第１の範囲内になるように提供された前記第１の制御手段が、前記第１の回転速度を制御すると共に、前記第２の回転速度が第２の範囲内になるように提供された前記第２の制御手段が、前記第２の回転速度を制御するステップと、
を含み、
前記所定の切断速度は、前記第１の回転速度と前記第２の回転速度との差であり、
前記他の装置は、パラメーターを検知するセンサーからフィードバック入力を取り込み、前記フィードバック入力に基づいて、前記第１の回転速度と前記第２の回転速度とを調節することにより切断される前記生産品に付与される前記遠心力と前記所定の切断速度とを制御する、
生産品を切断する方法。
【請求項１３】
前記生産品はポテトであり、
前記切断速度が４．８ｍ／ｓ以下となるように、前記第１の回転速度と前記第２の回転速度との間に所定の差が設定されること、及び前記ポテトが３〜３０ｇの遠心加速度での力を受けながら切断されるように、前記第１の回転速度が制御されることの少なくとも一方が行われる、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記切断速度が、０．３〜４．８ｍ／ｓの範囲の中又は前記範囲の下側の半分の範囲内となるように、前記第１の回転速度と前記第２の回転速度との間に所定の差が設定される請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記生産品はチーズであり、
前記切断速度が５．５ｍ／ｓとなるように、前記第１の回転速度と前記第２の回転速度との間に所定の差が設定されること、及び前記チーズが３〜３０ｇの遠心加速度での力を受けながら切断されるように、前記第１の回転速度が制御されることの少なくとも一方が行われる、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記チーズは、−３℃より高い温度で切断される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の前記装置と、前記装置の前記第１の制御手段及び前記第２の制御手段を調整するためのＰＬＣと、を含むシステムであって、
前記ＰＬＣは、フィードバック入力を、パラメーターを感知するセンサーから取得し且つ前記感知したパラメーターに基づいて、前記第１の回転速度及び前記第２の回転速度を調整する、
システム。
【請求項１８】
ポテトを切るために準備されたシステムであって、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の前記装置と、
切られたポテトを揚げてポテトチップスを生成するフライヤーと、
を含み、
前記装置の前記第１の制御手段及び前記第２の制御手段は、前記フライヤーに必要な要求に基づいて調整されるように提供される、
システム。
【請求項１９】
前記要求は、均一に切られたポテトを前記フライヤーへ供給することである、請求項１８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、食品、又は医薬品の原料などの生産品を切断する装置であって、切断される生産品に遠心力を付与するために切断ヘッド内で同心状に回転することが可能なインペラを含む装置に関する。
【０００２】
本発明は、更に、その中で、インペラが、生産品に遠心力を付与するために同心状に回転する切断ヘッドに生産品が供給される、生産品を切断する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
切断ヘッドの内側で回転するインペラ（ｉｍｐｅｌｌｅｒ）を含むタイプの、食品を切断する装置が、例えば、米国特許第６９６８７６５号明細書から知られている。切断ヘッドは、複数の切断ステーションが取り付けられた、静止したドラムである。この技術を使用して切断される生産品は、ポテトチップ、チーズシュレッド、野菜スライス、ナッツスライス、及び無数のその他のものを含む。生産品が切断ステーション内の刃を通過する際の安定性のために生産品に圧力を印加する遠心力が必要とされる。遠心力はその生産品に固有であるが、しかし、大きすぎる遠心力は、過剰な摩擦及び圧迫を生産品にもたらす可能性があり、小さすぎる遠心力は、不十分なナイフ係合を引き起こして、生産品の損傷をもたらす可能性があるということが知られている。望ましい切断速度も、所与の生産品に固有である。
【０００４】
このタイプの装置では、切断速度は遠心力に直接関連するが、その理由は、両方ともインペラの回転速度に直接依存するからである。しかし、遠心力の観点からの最適なインペラ回転速度は、しばしば、切断速度の観点からの最適なインペラ回転速度とは異なる。これらの場合、インペラ回転速度の選択時に、より最適な遠心力とより最適な切断速度との間で、トレードオフが行われなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６９６８７６５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、切断ヘッドの内側で回転するインペラを含むタイプの、生産品を切断する改良された装置を提供することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、切断ヘッド（この中でインペラが回転する）を用いて生産品を切断する改良された方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
これらの、及びその他の目的は、特許請求の範囲において規定された本発明に従って達成される。
【０００９】
本明細書中で使用される場合、「回転速度（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ  ｓｐｅｅｄ）」は、物体が所与の軸の周りを回転する速度、すなわち、物体が単位時間当たり何回の回転を完了するかを意味することが意図される。回転速度の同義語は、回転数（ｓｐｅｅｄ  ｏｆ  ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）である。回転速度は、一般に、ＲＰＭ（毎分回転数）で表される。
【００１０】
本明細書中で使用される場合、「切断速度（ｃｕｔｔｉｎｇ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ）」は、切断要素が生産品を切り開く速度を意味することが意図される、あるいは、生産品が切断要素を通過する速度を述べる。切断速度は、一般に、ｍ／秒で表される。
【００１１】
本明細書中で使用される場合、「切断要素（ｃｕｔｔｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔ）」は、物体から小片（ｐａｒｔｉｃｌｅ）又は切片（ｐｉｅｃｅ）を切断するように構成された、又は、さもなければ、物体のサイズを減少させるように構成された、例えば、ナイフ、刃、おろし面（ｇｒａｔｉｎｇ  ｓｕｒｆａｃｅ）、切刃、粉砕要素（ｍｉｌｌｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔ）、微粉砕要素（ｃｏｍｍｉｎｕｔｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔ）、複数の刃を有する切断要素などの（以上は非限定的な例である）、任意の要素を意味することが意図される。
【００１２】
本明細書中に記載される他の態様と組み合わされてもよい、本発明の一態様によれば、インペラが、第１の駆動メカニズムを用いて、第１の回転速度で回転させられ、これにより、生産品に付与される遠心力が設定される。切断ヘッドは、もはや、従来技術文献である米国特許第６９６８７６５号明細書におけるように静止してはおらず、第２の駆動メカニズムを用いて、第２の回転速度で回転させられてもよい。第２の回転速度は、生産品が少なくとも１つの切断要素によって所定の切断速度で切断されるように、第１の回転速度を基準にして決定される。第２の回転速度を、第１の回転速度と関連して決定することによって、切断速度が設定される。例えば、切断ヘッドとインペラとが同じ方向に回転する場合、切断速度は、第１の回転速度から第２の回転速度を引いた値に比例する。例えば、切断ヘッドとインペラとが反対方向に回転する場合、切断速度は、回転速度の絶対値の合計に比例する。
【００１３】
この態様によれば、遠心力と切断速度とは、相互に無関係にされることが可能である。遠心力は、従来技術におけるのと同様に、インペラの第１の回転速度に依然として比例するが、切断速度は、今や、インペラの第１の回転速度と切断ヘッドの第２の回転速度とに依存する。結果として、第１及び第２の回転速度を確立することによって、遠心力及び切断速度の両方が、切断される生産品のために最適化されることが可能であり、従来技術におけるようにトレードオフを行う必要性が、回避されることが可能である。
【００１４】
本明細書中に記載される他の態様と組み合わされてもよい、本発明の一態様によれば、第１及び第２の駆動メカニズムは、第１及び第２の回転速度を、それぞれ、第１の範囲及び第２の範囲内で調節するための制御手段（ｃｏｎｔｒｏｌｓ）を備える。このようにして、切断速度と遠心力とが、広範囲の生産品のために確立されることが可能になる。制御手段は、ユーザインタフェースを含んでもよく、これを用いて、ユーザは、第１及び第２の回転速度を設定してもよい。制御手段は、例えば、温度、生産品密度、又はその他のパラメータを検知するセンサからのフィードバック入力を取り込み、これに基づいて回転速度を調節する、例えば、ＰＬＣなどの、別の装置を用いて調節されてもよい。別の例は、ポテトチップを揚げるためのフライヤーと組み合わせた、ポテトチップを切断する装置の使用である。この場合、制御手段は、フライヤーの要求に基づいて調節されてもよい。１つのそのような要求は、例えば、できるだけ均一な、フライヤーへのポテトチップの供給であり、これは、切断装置が、場合によっては、所与の程度まで加速又は減速されなければならないということを意味する。これまで、この加速又は減速は、かなりの量のミスカット及び生産品の損傷をもたらす可能性があった。本発明の装置を使用すれば、これは最小化される可能性がある（遠心力が最適化されることが可能であるため）。
【００１５】
本明細書中に記載される他の態様と組み合わされてもよい、本発明の一態様によれば、第１の駆動メカニズムは、第１の駆動シャフト（これによってインペラが駆動される）を含み、第２の駆動メカニズムは、第２の駆動シャフト（これによって切断ヘッドが駆動される）を含み、第２の駆動シャフトは中空であり、第１の駆動シャフトは、第２の駆動シャフトの内部に回転可能に設置される。これは、インペラと切断ヘッドとが同じ側（例えば、下部側）から駆動され、上部側が、切断ヘッド内に生産品を供給するために、遮られていないままにされる、という利点を有する。
【００１６】
本明細書中に記載される他の態様と組み合わされてもよい、本発明の一態様によれば、第１及び第２の駆動メカニズムは、別個のモータを有してもよく、これにより、インペラの回転は、切断ヘッドの回転と完全に無関係になる。これは、切断速度が、遠心力と完全に無関係になるという利点を有する。
【００１７】
装置が別個のモータを有する好ましい実施形態では、インペラは、第１の駆動メカニズムの第１のモータによって直接駆動され、切断ヘッドは、第２の駆動メカニズムの第２のモータによって直接駆動される。これは、いかなる中間の駆動構成要素も回避されることが可能であり、構造が単純化されることが可能である、という利点を有する。好ましくは、そのような実施形態において、ベースは、第１のモータ及びインペラを支える、第１のアームと、第２のモータ及び切断ヘッドを支える、第２のアームとを有する支柱を含み、第２のアームは、切断ヘッドがインペラの周囲から取り外されることが可能なような手法で、支柱に、移動可能に設置される。好ましくは、そのような実施形態において、切断ヘッドの内側でのインペラの回転は、切断ヘッドの中央における先細になった穴と嵌合する、インペラ上のばね荷重ピン（又はその逆）を用いて安定化される。
【００１８】
他の実施形態では、第１及び第２の駆動メカニズムは、インペラ及び切断ヘッドの両方の回転を駆動する共用モータと、ギヤボックス（これを用いて、インペラの第１の回転速度と、切断ヘッドの第２の回転速度との間の差が設定されることが可能である）とを有してもよい。ギヤボックスは、複数のギヤを有してもよく、これにより、第１及び第２の回転速度の間の様々な比率が設定されてもよい。
【００１９】
好ましい実施形態では、切断ヘッド及びインペラは、垂直軸又は水平軸の周りを回転するように配向されてもよい。但し、水平を基準にしたその他の角度も可能である。
【００２０】
好ましい実施形態では、切断ヘッド及びインペラは、ベースの傾斜可能な部分上に設置され、この傾斜可能な部分を用いて、切断ヘッド及びインペラの回転軸は様々な角度に傾斜させられることが可能である。このようにして、回転軸の向きは適合されてもよい。
【００２１】
本明細書中に記載される他の態様と組み合わされてもよい、本発明の一態様によれば、切断ヘッドは、ツールを使用せずに、切断ヘッドをベースに解除可能に固定するための、解除可能なロックメカニズムを含む。
【００２２】
本明細書中に記載される他の態様と組み合わされてもよい、本発明の一態様によれば、切断ヘッドは、所望される場合、静止させられてもよい（例えば、切断ヘッドの外側に設置される角切りユニットと組み合わせて使用するために）。
【００２３】
本発明について、以下の説明、及び添付の図面を用いて更に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来技術の切断装置のインペラの斜視図を示す。
【図２】従来技術の切断装置の切断ヘッドの斜視図を示す。
【図３】相互の内部に設置された、従来技術の装置のインペラ及び切断ヘッドの断面斜視図を示す。
【図４】本発明による切断装置の第１の好ましい実施形態の斜視図を示す。
【図５】動作を示すためにいくつかの部品が除去された、図４の第１の実施形態の斜視図を示す。
【図６】図４の第１の実施形態のインペラの斜視図を示す。
【図７】図４の第１の実施形態の切断ヘッドの斜視図を示す。
【図８】図４の第１の実施形態の切断ヘッド、インペラ、及び駆動シャフトの断面斜視図を示す。
【図９】図４〜図５の切断装置上で使用されてもよい代替の切断ヘッド及びインペラの斜視図を示す。
【図１０】本発明による切断装置の第２の好ましい実施形態の斜視図を示す。
【図１１】図１０の第２の実施形態の断面図を示す。
【図１２】図１１の詳細を示す。
【図１３】切断ヘッドがインペラから取り外すために下げられた、図１０の第２の実施形態の断面斜視図を示す。
【図１４】切断ヘッドが下げられ、インペラから離れるように回転させられた、図１０の第２の実施形態の斜視図を示す。
【図１５】本発明による切断装置の第３の好ましい実施形態の斜視図を示す。
【図１６】本発明による切断装置の第４の好ましい実施形態の斜視図を示す。
【図１７】本発明による切断装置の第５の好ましい実施形態の斜視図を示す。
【図１８】本発明による装置の切断ヘッド及びインペラの一部の上面図を、その動作を説明するために示す。
【図１９】本発明による装置の切断ヘッド及びインペラの一部の上面図を、その動作を説明するために示す。
【図２０】本発明による装置の切断ヘッド及びインペラの一部の上面図を、その動作を説明するために示す。
【図２１】本発明による切断装置の第６の好ましい実施形態の斜視図を示す。
【図２２】図２１の第６の実施形態の切断ヘッド及びインペラの断面図を示す。
【図２３】本発明による装置上で使用されてもよい切断ヘッドの更なる代替の実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明について、特定の実施形態に関して、特定の図面を参照して説明するが、本発明は、これに限定されるものではなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。記載される図面は、概略的なものにすぎず、非限定的なものである。図面において、いくつかの要素のサイズは、説明の目的のために誇張されている場合があり、一定の縮尺に従っていない場合がある。寸法及び相対寸法は、本発明の実施のための実際の縮尺に必ずしも対応していない。
【００２６】
更に、明細書及び特許請求の範囲における、第１（ｆｉｒｓｔ）、第２（ｓｅｃｏｎｄ）、第３（ｔｈｉｒｄ）などの用語は、類似した要素間を区別するために使用されるものであり、必ずしも順番又は時間順を説明するために使用されるものではない。これらの用語は適切な状況下で交換可能であり、本発明の実施形態は、本明細書中で記載又は説明されるもの以外の順序で動作可能である。
【００２７】
その上、明細書及び特許請求の範囲における、上部（ｔｏｐ）、下部（ｂｏｔｔｏｍ）、上（ｏｖｅｒ）、下（ｕｎｄｅｒ）などの用語は、説明の目的のために使用されるものであり、必ずしも相対位置を説明するために使用されるものではない。そのように使用される用語は、適切な状況下で交換可能であり、本明細書中で説明される本発明の実施形態は、本明細書中で記載又は説明されるもの以外の向きで動作可能である。
【００２８】
更に、様々な実施形態は、「好ましい（ｐｒｅｆｅｒｒｅｄ）」として言及されるが、本発明の範囲を限定するものとしてではなく、本発明が実施されてもよい例示的な手法として解釈されるべきである。
【００２９】
特許請求の範囲において使用される用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、その後に列挙される要素又はステップに限定されるものと解釈されるべきではなく、これは、その他の要素又はステップを除外するものではない。これは、述べられる特徴、整数、ステップ、又は構成要素の存在を、言及される通りに指定するものであり、１つ以上のその他の特徴、整数、ステップ、又は構成要素、あるいはそれらのグループの、存在又は追加を除外するものではない、と解釈される必要がある。従って、表現「装置はＡ及びＢを備える（ａ  ｄｅｖｉｃｅ  ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ  Ａ  ａｎｄ  Ｂ）」の範囲は、構成要素Ａ及びＢのみからなる装置に限定されるべきではなく、本発明に関しては、装置の列挙される構成要素がＡ及びＢであるにすぎず、更に、特許請求の範囲は、それらの構成要素の相当物を含むものと解釈されるべきである。
【００３０】
図１〜図３は、従来技術のインペラ３０及び切断ヘッド２０をそれぞれ示す。インペラ３０は、切断ヘッド２０の内側での回転のために、従来技術の切断装置の駆動シャフトに取り外し可能に固定された、下部プレート３５を有する。切断ヘッド２０は、上部リング２６と、下部リング２９と、これらのリングの間に保持される複数の切断ステーション２７（それぞれが１つの切断要素２８を含む）とを含む、円筒状の組立体である。組立体は、複数のボルトによって一緒に保持され、マシンのフレームベース１０に固定される。切断ステーション２７は、切断要素２８と、後続の切断ステーションの後部における反対側部分との間の間隙を調節するために、すなわち、切断される部分の厚さを調節するために、傾斜可能である。切断ヘッド２０及びインペラ３０の上面は開いている。使用時に、切断される生産品は、この開いている上面から切断ヘッド内に供給され、インペラの下部プレート３５上に着地し、第１に、インペラ３０の回転によって生産品に付与される遠心力によって、及び、第２に、インペラのパドル３４によって、切断要素２８に向けて移動させられる。従来技術の切断装置では、切断ヘッド２０は静止している。
【００３１】
図４〜図８に示す切断装置は、本発明による切断装置の第１の実施形態である。これは、回転可能な切断ヘッド２００と、切断ヘッド内で同心状に回転するように適合されたインペラ３００とを支える、ベース１００を含む。第１の駆動シャフト３０１と、駆動ベルト３０２と、モータ３０３とによって構成される、第１の駆動メカニズムが、インペラ３００の回転を駆動するために提供される。第２の駆動シャフト２０１と、駆動ベルト２０２と、モータ２０３とによって構成される、第２の駆動メカニズムが、切断ヘッドの回転を駆動するために提供される。第１及び第２の駆動シャフトは同心である。切断ヘッド２００を駆動する第２の駆動シャフト２０１は、ベース１００の部分を形成する静止した外部軸受ハウジング１０３の内側の軸受１０４、１０５を用いて回転可能に設置される。インペラを駆動する第１の駆動シャフト３０１は、第１の駆動シャフトの２０１の内側の軸受１０６、１０７を用いて回転可能に設置される。図示されているように、これらの軸受１０４〜１０７は、装置の動作中に発生する力に耐えるという観点から好ましい、相対する方向に傾いた、円錐ころ軸受である。あるいは、アンギュラコンタクト軸受が使用されてもよく、又は、当業者によって好適であると考えられる任意のその他の軸受が使用されてもよい。
【００３２】
ベース１００は、支柱１０２上に回転可能に設置されたアーム１０１を含み、これにより、切断ヘッド２００及びインペラ３００は、清掃、保守、交換などのために切断位置から離れるように回転させられることが可能である。
【００３３】
図６〜図８は、図４〜図５の装置上に取り付けられたインペラ３００及び切断ヘッド２００をそれぞれ示す。インペラ３００は、切断ヘッド２００の内側での回転のために、第１の駆動シャフト３０１に取り外し可能に固定される。切断ヘッド２００は、上部リング２０６と、下部プレート２０５と、これらの２つの部品の間に保持される複数の切断ステーション２０７（それぞれが１つの切断要素２０８を含む）とを含む、円筒状の組立体である。組立体は、複数のボルトによって一緒に保持され、第２の駆動シャフト２０１に取り外し可能に固定される。切断ステーション２０７は、切断要素２０８と、後続の切断ステーションの後部における反対側部分との間の間隙を調節するために、すなわち、切断される部分の厚さを調節するために、傾斜可能である。切断ヘッド２００及びインペラ３００の上面は開いている。使用時に、切断される生産品は、この開いている上面から切断ヘッド内に供給され、インペラの下部プレート３０５上に着地し、第１に、インペラ３００の回転によって生産品に付与される遠心力によって、及び、第２に、インペラのパドル３０４によって、切断要素２０８に向けて移動させられる。
【００３４】
切断ヘッド２００には、切断要素２０８（例えば、ポテトチップを作るために、生産品にまっすぐな切断を行う、例えば、刃）が取り付けられる。代替として、例えば、波形に切ったポテトチップ又はシュレッドを作るために、波形の切断要素が取り付けられてもよい。
【００３５】
図９は、やはり図４〜図５の装置上で使用されることが可能な、改造されたインペラ４１０を有する切断ヘッド４００の代替の実施形態を示す。切断ヘッド及びインペラは、再び、両方とも回転可能であり、上述したのと同じ手法で、同心のシャフトを用いて駆動される。この実施形態における切断ステーション４０１は、それぞれが、より大きな刃４０２と、これに対してある角度をなして、特に、これに対して実質的に垂直に延在する、複数のより小さな、いわゆる千切りタブ（ｊｕｌｉｅｎｎｅ  ｔａｂｓ）４０３とを含む。図示されている実施形態では、千切りタブ４０３は、より大きな刃４０２上に溶接されているが、これらは、より大きな刃４０２に対して取り外し可能に固定されてもよい。特に、図示されている実施形態では、千切りタブ４０３は、より大きな刃４０２のベベルに固定され、ベベルに対して垂直に延在しており、しかし、千切りタブ４０３は、ベベルの後ろで、より大きな刃４０２に固定されてもよい。千切りタブ４０３の前切刃は、より大きな刃４０２の前切刃の、全て同じ距離だけ、わずかに後ろにある。あるいは、これらは、より大きな刃４０２の前切刃から様々な距離に、例えば、互い違いの、又は交互の構成で、位置してもよい。千切りタブ４０３は、後続の切断ステーション内のスロット４０４を用いて安定化され、これにより、動作中、応力が緩和されることが可能になり、所望の切断がより良好に維持されることが可能になる。スロット４０４は、間隙を変化させるために切断ステーション４０１を回転させた際の、千切りタブ４０３の様々な位置に対応するために、切断ステーション４０１の後端内に所与の距離だけ延在する。この切断ヘッド４００を使用すれば、生産品は同時に２つの方向において切断される。これは、例えば、ジャガイモからフライドポテトを切断するために、又は、レタスを切断するために使用されてもよい。
【００３６】
更なる代替では、切断ステーションは、生産品（例えば、塩、香辛料）又は粘性液（例えば、バター、スプレッド）を粉砕又は微粉砕するための切刃と共に使用されてもよい。これらの切断ステーションを使用すれば、装置は、例えば軟膏などの医薬品を製造するために使用されることも可能である。
【００３７】
更なる代替では、切断ステーションは、粉チーズを作るためのおろし面と共に、又は、当業者に知られている任意のその他の切断要素と共に使用されてもよい。図４〜図５の切断装置は、更には、図１〜図３の、従来技術の切断ヘッド及びインペラと共に使用されてもよい。
【００３８】
図２１及び図２２は、図４〜図５の装置上で、同じ切断ヘッド２００と共に使用されてもよい、インペラ４２０の代替の実施形態を示す。インペラ４２０は、インペラの中央において垂直に始まり、切断ヘッド２００に向けて曲がる、供給チューブ４２１を含む。このインペラ４２０は、方向性を持った手法で切断ヘッド２００に向けて供給することが所望される生産品、例えば、長い形状を有し、そのより短尺の側が切断要素２０８に面し、これらがより円形に近い形状を有するチップに切断されることが所望される生産品など、を対象とする。供給チューブの口は、切断要素２０８に対してある角度をなして配向されてもよく、これにより、生産品は、より長円の形状を有するチップに切断される。インペラ４２０は、例えば、より大きな、長いジャガイモを円形のチップに切断するために、又は、タマネギをオニオンリングに切断するために、非常に好適である。
【００３９】
図１０〜図１４に示す切断装置は、図４〜図５に示す切断装置と共通の多くの特徴を有する。結果として、違いのみについて詳細に説明する。
【００４０】
図１０〜図１４に示す切断装置は、主として、インペラ５００及び切断ヘッド６００を駆動するために使用される駆動メカニズムにおいて異なる。両方について、一列に並んだ駆動メカニズムが使用される、すなわち、インペラ５００はモータ５０３のシャフトに直接固定され、切断ヘッド６００はモータ６０３のシャフトに直接固定される。これは、図４〜図５の装置の、駆動ベルト２０２、３０２、及び同心のシャフト２０１、２０２などの、いかなる中間の駆動構成要素も回避され、これにより構造が単純化される、という利点を有する。切断ヘッド６００の内側でのインペラ５００の同心の回転は、切断ヘッド６００の中央における先細になった穴６０１と嵌合する、ばね荷重ピン５０１を用いて安定化される。
【００４１】
切断ヘッド６００は、この実施形態では、上部リング６０６と、切断ステーション６０７と、下部におけるスパイダ支持体６０９との組立体である。切断ステーション６０７は、上述の実施形態におけるのと同様に、上部リング６０６とスパイダ支持体６０９との間に保持される。スパイダ支持体６０９は、重量を抑えるために、完全な下部プレートの代わりに使用される。スパイダ支持体は、モータ６０３のシャフトに、シャフト上のピンによって係合されるノッチを用いて接続されてもよい。これは、例えば、モータシャフトに対してスパイダ支持体６０９を＋５°／−５°を超えて回転させることによって固定／解放されることが可能な、すぐに取り外しできる係合であってもよい。もちろん、スパイダ支持体６０９は、モータシャフトにボルト留めされてもよく、又は、当業者によって知られている任意のその他の手段によって、取り外し可能に固定されてもよい。
【００４２】
この実施形態では、ベース１１０は、固定された上部アーム１１２を有する垂直支柱１１１を含み、上部アーム１１２上には、インペラモータ５０３がシャフトを下向きにして設置される。切断ヘッドモータ６０３は、垂直に移動可能、かつ水平に回転可能なアーム１１３を用いて、支柱１１１上に、シャフトを上向きにして設置される。このようにして、続いてアーム１１３を下向きに移動させ（図１３）、水平面内で回転させることによって（図１４）、切断ヘッド６００は、保守、交換などのために、インペラ５００から取り外されることが可能になる。
【００４３】
図１５に示す切断装置は、図４〜図５のものと同じであるが、切断ヘッド２００及びインペラ３００は、水平軸の周囲の回転のために配向され、角切りユニット４３０に隣接して設置される。この装置を用いて生産品を角切りするために、切断ヘッド２００は、ここでは、これを静止させるための、解除可能なロックメカニズム（図示せず）を用いて、ベース１００にロックされてもよい。角切りするために、切断ステーション２０７は、角切りユニット４３０に位置するものを除き、全て、非切断位置（間隙ゼロ）まで傾斜させられてもよい。角切りユニットは、その他の点では当技術分野で知られており、従って、ここでは更なる説明を必要としない。従って、この実施形態では、装置は、第１の動作モード、すなわち角切りユニットに隣接した静止した切断ヘッドを使用するモードと、回転する切断ヘッドを使用する第２の動作モードとの間で変換可能である。
【００４４】
図１６に示す切断装置は、支柱１０２上に回転可能に設置されたアーム１０１を含むベース１００上に設置された、同心の駆動シャフトを有する同じ切断ヘッド２００及びインペラ３００を有するという点で、図４〜図５の切断装置に類似している。切断ヘッド及びインペラの駆動メカニズムは、しかし、これらが、インペラ３００のための駆動ベルト３０２を走行させる第１のシャフト１２１、及び、切断ヘッド２００のための駆動ベルト２０２を走行させる第２のシャフト１２２という、２本のシャフトを有する共用モータ１２０を含むという側面において異なっている。これらのシャフト１２１、１２２は、シャフトの回転速度の所定の比率と、回転関係、すなわち、切断ヘッドとインペラとが同じ方向に回転するかどうかとを設定する、ギヤメカニズムを用いて、内部で相互に結合される。従って、この実施形態では、インペラ３００の第１の回転速度と、切断ヘッド２００の第２の回転速度との間に固定された比率が存在し、これは、この装置が、常に同じ生産品を、又は、少なくとも、固定された比率が最適である生産品を切断するように構成されることを意味する。
【００４５】
図１７に示す切断装置は、垂直支柱１３２上に傾斜可能に固定された、ベース１３０の上部１３１上に設置された、同心の駆動シャフトを有する同じ切断ヘッド２００及びインペラ３００を有するという点で、図４〜図５の切断装置に類似している。このようにして、切断ヘッド２００及びインペラ３００を支える上部１３１は、全体として傾斜させられることが可能であり、これにより、切断ヘッド２００及びインペラ３００が回転する角度は、状況に適合可能になる。
【００４６】
以下では、本発明の切断装置の動作について、図１８〜図２０を参照して一般的に説明する。簡単にするために、図４〜図８の第１の実施形態の参照番号が使用され、しかし、これらの状況のそれぞれは、上述の実施形態のそれぞれに、及び、本発明の原理を利用する任意のその他の変形例に、適用されることが可能であることに留意されたい。これらの図では、切断ヘッド２００の切断要素２０８は、反時計回り方向での切断動作を付与するために配向され、すなわち、切断要素は、反時計回り方向で生産品を切り開き、又は、別の言い方をすると、生産品は、時計回り方向で切断要素を通過する。これは、（静止した切断ヘッドを使用して）当技術分野で使用されている動作モードであり、しかし、切断要素の向きは、時計回り方向での切断動作を付与するために反転させられてもよいということは明らかである。これらの図における矢印ＶＣＨ、及びＶＩＭＰは、それぞれ、切断ヘッドの回転速度、及びインペラの回転速度を表す。
【００４７】
図１８の状況では、インペラ３００と切断ヘッド２００とは同じ方向に、すなわち両方とも時計回りに回転する。これらは異なる回転速度で回転し、すなわち、切断ヘッドはインペラに対して静止していない。インペラ３００の第１の回転速度ＶＩＭＰは、切断ヘッド２００の第２の回転速度ＶＣＨより大きく、これにより、インペラのパドル３０４は、生産品を切断要素２０８に向けて移動させる。インペラ３００の第１の回転速度は、生産品に及ぼされる遠心力を、すなわち、切断ステーション２０７の内側に生産品が押し付けられる力を設定する。回転速度の差は、切断要素２０８が、これらに向けてインペラ３０４のパドルを用いて押される生産品を切り開く切断速度を設定する。
【００４８】
図１９の状況では、インペラ３００と切断ヘッド２００とは、反対方向に回転する、すなわち、インペラ３００は時計回りに回転し、切断ヘッド２００は反時計回りに回転する。この状況では、第１及び第２の回転速度ＶＩＭＰ及びＶＣＨは、絶対値において同じでもよく、又は異なっていてもよい。インペラ３００の第１の回転速度ＶＩＭＰは、遠心力を設定する。切断速度は、それらの方向が反対であるため、回転速度ＶＣＨ及びＶＩＭＰの絶対値の合計に関連する。
【００４９】
図２０の状況では、インペラ３００と切断ヘッド２００とは同じ方向に、すなわち両方とも反時計回りに回転し、インペラ３００は切断ヘッド２００より小さな回転速度で回転する。インペラ３００の第１の回転速度ＶＩＭＰは、遠心力を設定する。第１の回転速度ＶＩＭＰは、第２の回転速度ＶＣＨより小さいため、切断要素２０８はパドル３０４に向けて、従って、切断される生産品に向けて移動する。切断速度は、第１及び第２の回転速度の間の差によって決定される。
【００５０】
例として、ジャガイモを切断するためのいくつかの好ましい設定を示す。以下の表１は、半径１７８ｍｍの場合のインペラの回転速度と、様々な重量のジャガイモが受ける遠心力との間の関係を示す。２６０ＲＰＭにおいて、遠心加速度（ｇ力）は１３１．９５ｍ／ｓ２（≒１３ｇ）であり、これは、第１列で与えられる重量に対する、第２列における遠心力に対応し、２３０ＲＰＭにおいて、遠心加速度（ｇ力）は１０３．２６ｍ／ｓ２（≒１０ｇ）であり、これは、第１列で与えられる重量に対する、第３列における遠心力に対応する。
【表１】
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【００５１】
インペラの回転速度は、切断される生産品が受けるｇ力が１〜５０ｇ（１ｇ＝９．８ｍ／ｓ２）の範囲内であるように制御されることが好ましいが、例えば、微粉砕において、更に大きなｇ力が使用されてもよい、ということが見出された。
【００５２】
ジャガイモを切断するためには、３〜３０ｇの範囲が最良の結果をもたらすと考えられる。
【００５３】
ジャガイモを切断するためには、切断速度は、０．３〜４．８ｍ／ｓの範囲内であることが好ましく、この範囲の下半分内であることがより好ましい。
【００５４】
チーズ生産品を切断又は細断するためには、やはり３〜３０ｇの範囲が最良の結果をもたらすと考えられる。
【００５５】
チーズ生産品を切断又は細断するためには、切断速度は、０．３〜５．５ｍ／ｓの範囲内であることが好ましい。
【００５６】
重要なことは、本発明の装置及び方法を使用すれば、静止した切断ヘッドを使用する従来技術と比較して、遠心力が減らされることが可能であるということである。そのような従来技術の装置では、チーズ生産品を切断する場合、所望の切断速度を得るために、インペラは比較的大きな速度（例えば、４００ＲＰＭ）で回転させられ、しかし、そのような速度では、チーズ生産品は、切断ヘッドの内側に好ましくないほどに押し付けられる場合がある。従って、良好な切断品質を得るために、チーズ生産品は、−４℃の温度まで冷却される必要があった（生産品を硬化させて、圧迫を回避するため）。本発明の装置を使用すれば、遠心力が減らされ、切断速度はそれとは無関係に設定されることが可能であり、これにより、切断動作は、より高い温度（すなわち、−３℃以上、例えば、１０℃の温度）で行われることが可能になり、切断の前に必要とされる冷却の程度が減らされる。
【００５７】
本発明の装置及び方法を使用して、より有利な手法で切断されることが可能な、その他の生産品の例は、ナッツ生産品（例えば、アーモンド、ピーナッツ（例えば、ピーナッツバターを製造するための）、又はその他のナッツ）、根菜生産品（例えば、ショウガ、ニンニク、又はその他）、更に、例えば、オレンジピールなどの、その他の生産品である。
【００５８】
図２３は、本発明による装置上で、例えば、上述の同じインペラ３００と共に使用されてもよい、切断ヘッド２５０の、更なる代替の実施形態を示す。切断ヘッド２５０は、両方の端に切断要素２５８、２５９を有する切断ステーション２５７を含む。これらの切断ステーション２５７は、間隙を設定するために、及び、更に、切断ヘッドが切断する方向、すなわち、時計回り又は反時計回り方向を設定するために、傾斜可能である。言い換えると、この切断ヘッド２５７は、切断ステーションが正しく設定されているという条件で、いずれの方向の回転によっても生産品を切断することが可能である。
【００５９】
更なる実施形態（図示せず）では、インペラ駆動シャフトは中空に作られてもよい（例えば、大型ボルト（これを使用してインペラがインペラ駆動シャフトに固定される）を収容するために、又は、液体供給源を接続し、インペラ駆動シャフトを通して下部側から切断ヘッドに液体（例えば、水）を供給するために、又は、両方のために（この場合、ボルトも中空である））。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006053753.tif 000009
【図８】
0006053753.tif 000010
【図９】
0006053753.tif 000011
【図１０】
0006053753.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
0006053753.tif 000019
【図１８】
0006053753.tif 000020
【図１９】
0006053753.tif 000021
【図２０】
0006053753.tif 000022
【図２１】
0006053753.tif 000023
【図２２】
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【図２３】
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