(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波エネルギーを用いて加工製品を分割、例えば切断又は細分化するカッターであって、前側が切断縁（１０１１）に向かって薄くなっているとともに、後側が刃の背部（１０３）に接続されている少なくとも１つの刃の翼部（１０１）を含む刃（１０）を有し、前記刃の背部は、互いに反対側にあるより大きい側面（１０３Ｕ、１０３Ｏ）及び露出端のより小さい前面（１０３Ｆ）を有し、取り付け面（１０５）が前記刃の背部（１０３）に設けられているか又は前記刃の背部に形成されている先端部（１０３０）に設けられており、前記取り付け面（１０５）には、少なくとも１つの湾曲した、連結要素（１８１；１８２）の第１の端部片（１８１１）が溶接されており、前記連結要素の第２の端部片（１８１２）は、超音波エネルギーを供給するように働くエネルギー変換器に接続可能である接続部材（１８１２１）を有することを特徴とする、カッター。
【請求項２】
一方の面（１０Ｕ；１０Ｏ）において前記刃（１０）に溶接されている前記少なくとも１つの連結要素（１８１；１８２）は、円形のプロファイル又は多角形のプロファイルを有するバーからなることを特徴とする、請求項１に記載のカッター。
【請求項３】
前記刃（１０）は刃の背部（１０３）を含み、該刃の背部の一方の側には刃の翼部（１０１）が設けられているか、又は該刃の背部の両側には、反対方向の向きである刃の翼部（１０１、１０２）が設けられており、該刃の背部の側面（１０３Ｕ、１０３Ｏ）には前記連結要素（１８１；１８２）の前記第１の端部片（１８１１）が溶接されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のカッター。
【請求項４】
前記刃の背部（１０３）の各端において、前記一方の側面若しくは前記他方の側面（１０３Ｕ、１０３Ｏ）には連結要素（１８１；１８２）が設けられていること、及び／又は、前記刃の背部（１０３）に沿って、前記一方の側面又は前記他方の側面（１０３Ｕ、１０３Ｏ）には３０ｃｍ〜９０ｃｍの距離で連結要素（１８１；１８２；．．．）がそれぞれ設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のカッター。
【請求項５】
前記少なくとも１つの刃の翼部（１０１、１０２）の前記切断縁（１０１１、１０２１）は波形形状若しくは歯状部を呈すること、及び／又は、材料を運ぶように働く前記刃（１０）の上面（１０Ｏ）、若しくは前記刃の翼部（１０１；１０２）の上面（１０１１、１０２１）の少なくとも一方が、前記切断縁（１０１１）に対して垂直又は横断方向に延びる波形の窪みすなわち溝（１０４）を有する波形形状を呈することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のカッター。
【請求項６】
前記超音波の波長に応じて選択される前記波形の窪み、すなわち溝（１０４）の距離が５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲にあること、及び／又は前記波形の振幅が０．５ｍｍ〜４ｍｍの範囲にあることを特徴とする、請求項５に記載のカッター。
【請求項７】
前記刃（１０）は平らな上面（１０Ｏ）、及び下面（１０Ｕ）を有し、該下面においては、前記刃の背部（１０３）の前記下面（１０３Ｕ）は前記刃の背部（１０３）の前記上面（１０３Ｏ）に平行に位置合わせされており、前記第１の刃の翼部（１０１）、または、前記第１及び第２の刃の翼部（１０１、１０２）の一直線の２つの傾斜した下面（１０１Ｕ、１０２Ｕ）を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のカッター。
【請求項８】
前記刃の背部（１０３）の前記上面（１０３Ｏ）及び前記下面（１０３Ｕ）は互いに平行に延び、及び／又は前記刃（１０）の長さを考慮して選択された、３ｍｍ〜１２ｍｍの範囲の相互の距離を呈することを特徴とする、請求項７に記載のカッター。
【請求項９】
前記連結要素（１８１；１８２）がＵ字形であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のカッター。
【請求項１０】
前記接続部材（１８１２１）がねじ穴であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のカッター。
【請求項１１】
前記連結要素（１８１；１８２）の前記第１の端部片（１８１１）が、前記第２の端部片（１８１２）とともに、前記刃の背部（１０３）に設けられている開口（１０３１）を通って、前記刃（１０）の他方の面（１０Ｏ；１０Ｕ）まで延びることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のカッター。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載のカッターを有する装置であって、前記カッター（１Ａ；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ；１Ｅ）は、前記少なくとも１つの連結要素（１８１；１８２）、及び該少なくとも１つの連結要素に取り付けられるエネルギー変換器（８１；８２）を介して発生器（８）にそれぞれ接続され、該発生器は、前記超音波の周波数範囲のＡＣ電圧を提供することを特徴とする、装置。
【請求項１３】
前記発生器（８）は信号の調整及び供給を可能にし、
ａ）前記信号は、最大の出力が前記カッター（１Ａ；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ；１Ｅ）に伝達されるように選択可能な動作周波数を有し、及び／又は
ｂ）前記信号は、前記動作周波数の１％〜１０％の範囲の周波数偏移で変調される周波数であることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
駆動可能又は回転可能な駆動アーム（５１）を有する駆動装置（５）が設けられており、前記駆動アームは、２つの切断縁（１０１１、１０２１）が設けられている前記カッター（１Ａ；１Ｂ）を前記連結要素（１８１、１８２）において保持し、それによって、前記カッター（１Ａ；１Ｂ）は、第１のプロセス工程（Ａ）において第１の加工製品（７Ａ）を加工し、第２のプロセス工程（Ｂ）において第２の加工製品（Ｂ）を加工するために双方の切断方向に偏向することができることを特徴とする、請求項１２又は１３に記載の装置。
【請求項１５】
１つ又は複数の供給装置（６１；６２；６３）が設けられており、該供給装置から、溝（１０４）及び波形形状又は歯付きの切断縁（１０１１）を有し、供給方向に傾斜している関連する前記カッター（１Ａ；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ）の前記刃の上面（１０Ｏ）に各粉末状の加工製品（６１１；６２１；６３１）を供給することができ、それによって、前記粉末状の加工製品（６１１；６２１；６３１）を供給して完成製品（７）等の受け取り側に均一に分散させることができることを特徴とする、請求項１２又は１３に記載の装置。
【請求項１６】
複数の供給装置（６１；６２；６３）が設けられており、該供給装置から、各粉末状の加工製品（６１１；６２１；６３１）を共通の混合エリアに送る関連するカッター（１Ａ；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ）の刃の上面（１０Ｏ）に前記加工製品（６１１；６２１；６３１）を供給することができることを特徴とする、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
更なるカッター（１Ｃ）が設けられており、該カッターを用いて、前記粉末状の加工製品（６１１；６２１；６３１）が落下することができる固体の製品（７）に切れ目が入れられることを特徴とする、請求項１５又は１６に記載の装置。
【請求項１８】
バンド−コンベヤー（４）が設けられており、該バンド−コンベヤーを用いて、加工される製品（７）又は容器を、前記混合物（６１１；６２１；６３１）等の前記粉末状の加工製品の供給位置に運ぶことができることを特徴とする、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波エネルギーを用いて加工製品を分割する、特に切断又は細分化するカッター、及び少なくとも１つのそのようなカッターを有する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの産業用途、特に食品産業では、所定の寸法を有する製品を提供する必要がある。例えば、肉、ソーセージ又はチーズの幾つかの部分を個々のユニットとして提供するか又はスライスに分ける必要がある。このために、切断装置、例えば回転切断ディスクを有する駆動装置が提供され、切断ディスクは、必要とされる切断を行うために製品に向かって高いチョッピング周波数でガイドされる。この種の装置は、製造、動作及びメンテナンスにかなりの努力を必要とする。多くの場合に鋭利である必要がある切断ディスクの回転は、物質に対して大きな衝撃を生じるため、粒子が割れて排出されることで装置が汚染される。
【０００３】
さらに、切断ディスク及び関連する動作パラメーターは、加工製品に適合する必要があり、そのため、適用分野が限られるか又は個別の制御を行う必要がある。例えば、柔らかいパンを切断する場合、パンが切断の適用中に圧縮されないように高い回転速度が必要である。さらに、駆動装置と一緒の回転切断ディスクは、かなりのスペースを必要とするため、必要な設備を含め、適用される手段を考慮すると効率が低くなる。さらに、大きい寸法を有する製品には、切断装置に対する特定の要求が伴う。可能性としては、切断ディスクは、必要な長さの所定の切断を行うために経路に沿ってガイドする必要がある。
【０００４】
さらに、超音波領域の周波数を有するＡＣ電圧を提供する波発生器にエネルギー変換器を介して接続されているカッターを有する切断装置が従来技術から既知である。圧電素子を通常は備えるエネルギー変換器は、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換し、これによってカッターを振動させる。
【０００５】
特許文献１は、比較的小さいカッターの背部にねじ留めされている振動装置を有する切断装置を開示しており、この場合、音波の印加によってカッターを振動させる。
【０００６】
特許文献２は、カッターを用いて製品を切断する装置であって、カッターは、軸方向に予め張力をかけられているとともに、縦波をカッターに導入する圧電アクチュエーターに接続されている、装置を開示している。さらに、横波を発生させる波発生器がカッターに連結されている。したがって、この装置は、カッターの所望の効果を達成するために少なくとも２つの波発生器を必要とする。所望の効果を達成するには、波発生器をそれに従って位置決めする必要があり、したがって、それに応じて大きなスペースが必要となり、カッターの潜在的な用途が少なくなる。
【０００７】
外科用途に合わせて設計されており、振動装置に接続されている更なるカッターが特許文献３から既知である。このカッターを用いる場合、０．０００１ｍｍ〜１ｍｍの振幅を有する機械的振動が生じる。
【０００８】
より大きいカッターの場合、対応してより大きくより複雑な振動装置が必要である。
【０００９】
さらに、産業プロセス、例えば製薬産業又は食品産業では、多くの場合に、受け取り側に対して均一に分散される粉末状材料を提供する必要がある。例えば、その材料を固体又は液体の製品に加える必要があり、それによって、塊の形成を回避しなければならない。さらに、多くの場合に異なる粉末状物質を均一に混合する必要があり、これは、ミキサー及び攪拌機を用いることによって達成されるが、これには専らかなりの努力及び長い工程所要時間が伴う場合が多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第３４６８２０３号（独国特許出願公開第１５６１７３３号）
【特許文献２】独国特許出願公開第１０３１４４４４号
【特許文献３】国際公開第２００８１４８１３９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明は、カッターを提供するという目的に基づくものであり、このカッターの場合、特に産業用途において超音波エネルギーを用いて加工製品の切断又は細分化等の分割が有利に達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
特に、第１の波発生器が縦波を発生させ、第２の波発生器が横波を発生させるようにカッターの異なる位置に取り付ける必要がある２つの波発生器を超音波エネルギーの導入に必要としない、カッターを提供することができる。
【００１３】
さらに、超音波エネルギーの印加によって、任意の可能性のある稠度を有する製品に対して最適な切断特性を呈し、製品の正確な分割を可能にするカッターを提供することができる。
【００１４】
さらに、任意の可能性のある生産プロセスにおいて製品に対して適用することができ、より大きくより長い製品であっても、完成している切断ラインに沿って最適な特性を呈するカッターを提供することができる。
【００１５】
さらに、本発明の装置のカッターの使用によって、加工製品の出力を著しく増大させることができる。
【００１６】
またさらに、カッターは、粉末状材料を均一に分割及び混合するために有利に使用可能であるものとすることができる。粉末状の加工製品は、カッターにわたって移動させて更なる加工製品に均一に分散させることができるか、又は、本発明以外の場合には必要であり得る流体との混合を必要とすることなく更なる加工製品と混合可能であるものとすることができる。
【００１７】
さらに、１つ又は複数の本発明のカッターを動作させるために有利な装置を提供することができる。
【００１８】
この目的は、請求項１の特徴を有するカッター、及び請求項９の特徴を有する装置によって達成される。本発明の好ましい実施形態は更なる請求項に規定される。
【００１９】
超音波エネルギーの適用によって加工製品を分割、特に切断又は細分化するように働くカッターは、前側が切断縁に向かって薄くなっているとともに、後側が刃の背部に接続されている少なくとも１つの刃の翼部を有する刃を含み、刃の背部は、互いに反対側にあるより大きい側面及び露出端のより小さい前面を有する。
【００２０】
本発明によると、取り付け面が刃の背部に設けられているか又は刃の背部に形成されている先端部に設けられており、取り付け面には、少なくとも１つの湾曲した、好ましくはＵ字形の連結要素の第１の端部片が溶接されており、連結要素の第２の端部片は、超音波エネルギーを供給するように働くエネルギー変換器に接続可能である接続部材、好ましくはねじ穴を呈する。
【００２１】
取り付け面と切断縁との間の距離は、切断プロセスが妨げられないように選択される。好ましくは、取り付け面は、刃が切断縁に向かってまだテーパー状になっていない位置にある。有利には、取り付け面は刃の背部の平らな側面又は先端部にある。有利な結合に起因して、超音波エネルギーを、一部が刃の背部に接続されている先端部を介して刃本体に有利に伝達することもできる。
【００２２】
したがって、刃を所望の通りに形成することができ、先端部によって任意の所望の用途に適合することができる。例えば、刃は、一方の側又は両側に切断縁が設けられる中空の円筒体を形成することができる。それによって、本体は単に刃を形成することができるか、又は加えて、所望の通りに形成されて連結要素に溶接される先端部に一部を接続することができる。刃は好ましくは、一方の側に１つのみの刃の翼部を有するか、又は異なる方向に延びる反対の側にある２つの刃の翼部を有する刃の背部を含み、刃の背部の側面には第１の端部片が溶接される。
【００２３】
例えば３５ｋＨｚの動作周波数を有する超音波エネルギーの印加は、本発明のカッターに驚くべき特性を与える。超音波エネルギーは、刃の背部の大きい側面を介して、カッターの少なくとも１つの切断方向に対して横断方向に刃に結合される。それによって、連結要素の第１の端部片は好ましくは刃に対して垂直に延びる。振動動作ではなく超音波エネルギーを切断方向の方向に印加することによって既知のカッターのように見える。代わりに、弾性波が刃の表面内及び／又は表面上に生じ、弾性波は切断縁に向かって増大する。好ましくはＵ字形である連結要素の湾曲した又は曲がった実施形態を用いる場合、好適な波が生じる。
【００２４】
本発明の超音波エネルギーの結合に起因して、互いから分離される縦波及び横波をカッターに結合するためにカッターの異なる位置に取り付ける必要がある２つの波発生器を必要とすることなく理想的な波形が生じる。したがって、第２の波発生器が問題とはならないためカッターをより広範な適用範囲において用いることができる。さらに、第２の波発生器を回避することによってカッターを製造するための努力が軽減される。
【００２５】
それによって、連結要素の短い方の第１の端部片を刃の一方の側に取り付け、連結要素の長い方の第２の端部片を、刃の背部の周りの円弧によって、又は刃の背部の開口を通して刃の他方の側にガイドするのが有利である。好ましい実施形態では、連結要素の２つの端部片は平行に延びる。
【００２６】
連結要素は例えば、円形のプロファイル又は多角形のプロファイル、及び好ましくは５ｃｍ〜３０ｃｍの範囲の長さを有する鋼製の湾曲したバーである。バーの直径又は縁の長さは好ましくは８ｍｍ〜１６ｍｍの範囲である。
【００２７】
超音波エネルギーを湾曲した連結部片を介して刃に垂直に結合することによって、刃にわたって広がる機械的な波の有利なパターンが生じる。本発明によって超音波エネルギーを刃の背部に結合することにより、刃の背部においてエネルギーが最適に分散されるだけでなく、切断縁の範囲における機械的な波のかなりの増大が達成される。同時に、エネルギーの最適な分散によって、カッターの破壊につながり得る刃の決まった過負荷が回避される。したがって、刃が最大限の動力を吸収することができる動作周波数で超音波エネルギーを刃に有利に導入することができる。機械的な波が刃の背部において迅速に分散することによって、一方では局所的な加熱が回避され、他方では切断縁の最適な効果が達成される。
【００２８】
好ましくは、刃に接続されているエネルギー変換器に周波数変調信号が供給され、この信号は、好ましくは動作周波数の１％〜１０％の範囲の周波数偏移を含み、好ましくは５０Ｈｚ〜１０００Ｈｚの範囲の変調周波数を含む。周波数変調は、カッターが外部からの熱的衝撃及び機械的衝撃とは関係なく最適な動作範囲で常に動作することを確実にする。
【００２９】
刃の背部は、通常は３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の増大した材料厚を有する。より長いか若しくはより短いカッターの場合、又はより高いエネルギーレベルを印加するとき、材料厚はそれに従って適合される。実質的に任意の長さのカッターを用いて本発明の効果を達成することができることが特に有利であり、その効果によって、連結要素を介して好ましくは例えば３０ｃｍ〜９０ｃｍの一様な距離において超音波エネルギーが印加される。したがって、本発明のカッターは任意の用途に用いることができる。例えば、製紙産業において最大幅の紙の分量を切断するためにカッターを用いることができる。用途の大半において、特に食品産業において、０．５ｍ〜１．５ｍのカッター長が用いられる。しかし、数メートル、例えば８ｍ以上のカッター長も用いることができる。
【００３０】
刃に結合される超音波エネルギーは知覚される振動を生じないが、ナノメートル範囲の材料の変位を伴う繰り返しの材料の膨張、及び加工材料に対して驚くべき効果を有する材料の振動を生じる。切断縁の範囲では、縦波に加えて、切断方向に対して横断方向に延びる強力な横波が出現する。これらのかすかな波及び振動によって、力又は振動の衝撃下で生じる分割効果よりもはるかに強い分割効果が生じる。カッターは最も細かい構造を貫通して分割することができる。例えばＢｒｉａｎ  Ｍ．  Ｌｅｍｐｒｉｅｒｅ，  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  ａｎｄ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅｓ，  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，  Ｌｏｎｄｏｎ  ２００２に記載されている機械的な波の組み合わせによって、最適な効果が達成される。それによって、切断縁は長手方向の歪み及び横移動を受け、構造体に更なる損傷を与えることなく構造体を粉砕する。加工製品では、正確な切断が生じるだけではなく最適な切断面も生じる。
【００３１】
機械的な縦波及び横波によって、柔らかいか又は硬い加工製品が力を印加する必要なく刃の範囲内で分割される。その結果、非常に柔らかい加工製品であっても加工されるときに変形せず、したがって正確に切断することができる。例えば、柔らかいパンを最小の厚さを有するスライスに切断することができる。加えて、力による衝撃の回避に起因して、刃の切断縁も使われないままであるため、刃を研ぐことは長い動作期間後にしか必要とされない。
【００３２】
本発明のカッターは長さを長くすることができるため、バンド−コンベヤー上を運ばれる複数の製品を加工することができる。特に好ましい実施形態では、カッターは二枚刃を含み、それによって、刃の移動毎に、すなわち刃を昇降させるときにプロセスサイクルを行うことができる。このように、加工製品の産出高を２倍にすることができる。
【００３３】
好ましい実施形態では、一方又は双方の刃の翼部の切断縁には、より一層強い効果を呈するとともに加工製品を実際には２段階で加工する波形形状又は歯状部（ｔｏｏｔｈｗｏｒｋ）が設けられる。第１の工程では波形形状又は歯が加工製品に係合して部分的に分割し、その後、第２の工程において残りの部分が分割される。波形形状は、切断縁の自由に露出している波形形状がより一層強く振動することができるという効果を更に有し、そのため、本発明の作用の効果が更に高まる。
【００３４】
特に好ましい実施形態では、刃の上面、任意選択的には刃の翼部の上面の一方にのみ、切断縁に対して垂直又は横断方向に延びる波形の窪みすなわち溝を有する波形形状が設けられる。刃のこの実施形態は、超音波エネルギーの分散を改善するという効果を有する。
【００３５】
波形形状が設けられる刃は有利には、粉末状の加工製品の運搬及び均一な分散にも用いることができる。刃のこの実施形態では、加工製品は刃の上面にわたって均一に分散され、溝に沿って切断縁まで運ばれ、そこで細分化され、次に均質な噴霧の形態で沈む。本発明による２つのナイフが互いに上下に又は並んで配置される場合、各加工製品の粉末状の噴霧が理想的に混合され、他の場合では液体中での長時間の撹拌後にしか達することができない混合の程度を有する実質的に均質な混合物を形成する。
【００３６】
各粉末状の加工製品の特定の量が関連するカッターに供給される場合、選択的に決定される製品の比率を有する最適に混合された混合物が得られる。
【００３７】
刃の動作面の波形の窪みすなわち溝間の距離は、好ましくは超音波の波長に応じて選択される。好ましくは、５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲の溝の距離が選択され、０．５ｍｍ〜４ｍｍの範囲の波形形状の波形セグメントの振幅が選択される。
【００３８】
加工製品を運ぶように働く刃の上面は好ましくは平面を形成する。刃の下面は、刃の背部の範囲では、上面に平行に位置合わせされるエリアを含み、第１の刃の翼部及び／又は第２の刃の翼部の範囲では関連する切断縁に向かって傾斜する平面を含む。
【００３９】
本発明の装置では、カッターは、少なくとも１つの連結要素、及び少なくとも１つの連結要素に取り付けられるエネルギー変換器を介して発生器にそれぞれ接続され、発生器は、好ましくはプログラム可能な制御ユニットによって制御される、超音波の周波数範囲、好ましくは３０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの範囲のＡＣ電圧を提供する。
【００４０】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１ａ】関連する切断縁に向かってそれぞれ薄くなっているとともに、間に配置されている刃の背部１０３を包囲する第１の刃の翼部１０１及び第２の刃の翼部１０２を含む二枚刃１０を有する第１の本発明のカッター１Ａを示す図であり、刃の背部１０３は材料厚が厚くなっており、２つのＵ字形の連結要素１８１、１８２が溶接されている。
【図１ｂ】エネルギー変換器８１が設けられているとともに駆動装置５の駆動アーム５１を有する取り付け要素５２によって保持される図１ａの連結要素１８１の一方を示す図である。
【図１ｃ】連結要素１８１が刃の背部１０３の下面１０３Ｕに溶接された状態の、図１ａの本発明のカッター１Ａの端部片の下面図である。
【図２ａ】刃１０を有する第２の好ましく設計されたカッター１Ｂの一部の上面図であり、刃１０は、切断縁１０１１、１０２１にそれぞれ波形形状が与えられており、上面１０Ｏに、切断方向に対して横断方向に延びる波形形状によって形成される、切断方向に延びる溝１０４が設けられている。
【図２ｂ】図２ａのカッター１Ｂの一部の上面図である。
【図２ｃ】図２ａのカッター１Ｂの一部の側面図である。
【図３ａ】切断縁１０１１が歯付きである１つのみの刃の翼部１０１を有する刃の背部１０３を含む第３の本発明のカッター１Ｃの端部片を示す図である。
【図３ｂ】図３ａ及び図３ｃのカッター１ｃの刃１０の断面図である。
【図３ｃ】刃の背部１０３の反対側の面１０３Ｕ、１０３Ｏに連結されている２つの連結要素１８１、１８２を有する第３の本発明のカッター１Ｃを示す図である。
【図４ａ】連結要素１８１の端部片１８２１がガイドされる刃の背部１０３、及び頂部に向かって薄くなっている刃の翼部１０１、１０２を有する、三角形の実施形態の第４の本発明のカッター１Ｄの上面図である。
【図４ｂ】第１の端部片が刃の背部１０３の下面１０３Ｕに溶接されている連結要素１８１を有する、図４ａの第４のカッター１Ｄの下面図である。
【図４ｃ】粉末状の加工製品を製品７０に提供する第４のカッター１Ｄの使用を示す図である。
【図５ａ】縮小した刃の背部１０３、及びそれ自体が完全に閉じていることで円筒壁を形成する刃の翼部１０１を有する、下方へ完全に開口しているカップの実施形態の第５の本発明のカッター１Ｅを示す図である。
【図５ｂ】図５ａの第５のカッター１Ｅの断面図である。
【図６】図１ａの第１のカッター１Ａが備え付けられている第１の本発明の装置１００Ａを示す図であり、第１の本発明の装置１００Ａを用いて、カッター１Ａの両側で運ばれる２つの製品群７Ａ及び７Ｂを加工することができる。
【図７】図１ａによる第１のカッター１Ａ、図２ａによる２つの第２のカッター１Ｂ、及び図３ｃによる１つの第３のカッター１Ｃを有する第２の本発明の装置１００Ｂを示す図であり、第２の本発明の装置１００Ｂを用いて、粉末状材料６１１、６１２、６１３が均一に分散され、均一に混合されて、第３のカッター１Ｃによって切れ目が入れられた製品７に加えられる。
【図８】図７のカッター１Ａ、１Ｂ及び１Ｃの組み合わせの空間図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１ａは、第１の本発明のカッター１Ａの上面を示しており、カッター１Ａは、関連する切断縁１０１１、１０２１に向かって薄くなる第１の刃の翼部１０１及び第２の刃の翼部１０２を有する二枚刃１０を含む。図１ａ及び図１ｃに示されているように、刃の翼部１０１、１０２は、間に位置する刃の背部１０３を囲み、刃の背部１０３は、材料厚が厚くなっており、刃１０に小さい直方体として一体化されている。刃の翼部１０１、１０２の上面１０１Ｏ、１０１Ｕは、この好ましい実施形態では刃の背部１０３の上面１０３Ｏとともに平面を形成し、一方で刃の翼部１０１、１０２の下面１０１Ｕ、１０２Ｕは切断縁１０１１、１０２１に向かって刃の背部１０３の下面１０３Ｕに対して傾斜している。
【００４３】
刃の背部１０３の下面１０３Ｕの両端には、取り付け面１０５に第１の端部片１８１１をそれぞれ有するＵ字形の連結要素１８１、１８２が溶接されており、第１の端部片１８１１は刃の背部１０３の下面１０３Ｕに対して垂直に、したがってカッター１Ａの切断方向に対して垂直に位置合わせされている。それゆえ、網掛けで示されている取り付け面１０５はしたがって刃の背部１０３の下面１０３Ｕのエリアの一部であり、このエリアに連結要素１８１の端部片１８１１が溶接されている。刃１０の下面１０Ｕに溶接されている連結要素１８１、１８２は、弧状の中間部材１８１３とともに刃の背部１０３の軸に沿って外側へ向かって反対方向に延びている。弧状の中間部材１８３は１８０°の円弧に沿って延びるため、連結要素１８１のより短い第１の端部片１８１１及びより長い第２の端部片１８１２が互いに平行に位置合わせされている。
【００４４】
図１ｂは、連結要素１８１、１８２の自由に露出している第２の端部片１８１２、１８２２に、超音波エネルギーを供給するエネルギー変換器８１のねじ等の接続部材８１１に接続可能であるねじ穴等の接続要素１８１２１が設けられていることを示している。
【００４５】
カッター１０は金属から鍛造されており、好ましくは金属層でコーティングされている。弓状の形態を呈する連結要素１８１、１８２は例えば正方形のプロファイルを呈するバーから製造される。連結要素１８１、１８２を刃の背部１０３に溶接することによって、超音波エネルギーの最適な結合が生じる。さらに、超音波エネルギーを結合するように働く連結要素１８１、１８２を用いて駆動装置５への機械的な結合も可能にする安定した接続が生じる。このために、図１ｂ及び図６に示されているように、好ましくは、連結要素１８１の第２の端部片１８１２が、取り付け要素５２によって、垂直方向に移動することができる駆動装置５の駆動アーム５１に接続されている。
【００４６】
図２ａは、その切断縁１０１１、１０２１が波形形状を呈する２つの刃の翼部１０１、１０２を有する更に好ましい実施形態のカッター１Ｂの一部を示している。波形形状に起因して、自由に露出している波形セグメントが、直線に沿って位置合わせされている切断縁よりも容易に振動することができることが分かる。したがって、超音波エネルギーが供給されると、切断縁１０１１、１０２１の波形セグメントはより容易により高い振幅で振動することができ、したがって刃１０は加工製品により容易に貫通することができる。
【００４７】
カッター１Ｂは切断に用いることができるだけでなく、粉末状の加工製品の細分化にも優れていることが分かっている。傾斜した刃１０にわたって運ばれる粉末状の加工製品は、切断縁１０１１、１０２１において細分化され、すなわち最小の粒子に分割され、横振動波形セグメントによって排出される。
【００４８】
粉末状の加工製品の均一な分割を達成するために、超音波エネルギーが刃１０にわたって均一に分散されることを確実にする。このために、好ましくは、切断縁１０１１、１０２１の波形形状に好ましくは対応するリッジ及び溝１０４を含む波形形状のパターンが刃１０の上面１０Ｏに設けられる。粉末状の加工製品は、波形のパターンにわたって均一に分散されることができ、好ましくは第１の切断縁１０１１から第２の切断縁１０２１まで、第１の切断線１０１１又は第２の切断縁１０２１に向かって延びる溝１０４に沿って移動することができる。
【００４９】
図２ｂは接続点１８１１１を示しており、この接続点１８１１１を介して、第１の連結要素１８１の第１の端部片１８１１が平面的に、すなわち刃の背部１０３の下面１０３Ｕの取り付け面１０５に接続されている。連結要素１８１、１８２のこの実施形態及び刃１０への有利な連結によって、実質的にいずれの加工製品の分割、すなわち切断及び細分化にも好適なカッター１の驚くべき特性が得られる。
【００５０】
図２ｃは、波形の窪み、すなわち切断縁１０１１、１０１２に対して垂直に位置合わせされている溝１０４を有する波形のパターンが設けられている刃１０の上面１０Ｏを示している。
【００５１】
図３ａは、刃の背部１０３が設けられているとともに１つのみの刃の翼部１０１が刃の背部１０３から延出している刃１０を有する更なる本発明のカッター１Ｃを示している。
【００５２】
刃の翼部１０１の切断縁１０１１には、図３ｂの断面図において拡大されて示されている歯状部が設けられている。図３ｃは、刃の背部１０３の異なる面１０３Ｕ；１０３Ｏに溶接されている２つの連結要素１８１、１８２を含む完成したカッター１Ｃを示している。
【００５３】
このカッター１Ｃは、加工製品の固体ブロックを粉末状に分解及び変形させることを可能にする。このために、超音波エネルギーが供給されるカッター１Ｃは、加工製品の固体ブロックに向かってガイドされ、粉末が層状に取り出される。
【００５４】
さらに、カッター１Ｃは容器内の異なる粉末状物質を最適に混合することを可能にする。このために、カッター１Ｃは容器の中心にガイドされて超音波エネルギーを供給され、その後、少なくとも２種類の粉末状の加工製品が各種類の比重に関係なく均一に混合される。
【００５５】
図４ａは、三角形の実施形態の第４の本発明のカッター１Ｄを示している。カッター１Ｄは刃の背部１０３を有し、刃の背部１０３を通して、連結要素１８１の端部片がガイドされ、また、刃の背部１０３には、外側に向かって頂部まで薄くなっている刃の翼部１０１、１０２が設けられている。刃の翼部１０１、１０２は、刃の背部１０３に対して平行に延びる溝１０４を有する波形形状を呈している。
【００５６】
図４ｂは、第４のカッター１Ｄの下面を示している。
【００５７】
図４ｃは、砂糖又は塩等の粉末状の、任意選択的に結晶質の加工製品を製品７０まで送達する第４のカッター１Ｄの使用を示している。カッター１Ｄは、下縁が製品７０の上にある状態でガイドされ、一方で溝１０４にわたって均一に分散される粉末状の加工製品は製品７０まで送達される。粉末状の加工製品の均一な分散に起因して、最適な効果を達成することができる。味覚の刺激につながり得る粉末状の加工製品の望ましくない局所的な集中が回避される。同時に、表面全体が均一に覆われるため、表面全体にわたって所望の効果が均質に達成される。したがって、本発明のカッター１Ｄは、入手可能な加工製品の効率的かつ経済的な使用を可能にする。取り付け面１０５が刃の背部１０３の下面に配置されていることが示されている。
【００５８】
図５ａは、下方へ完全に開口しているカップの実施形態であり、中空の円筒形の刃の背部１０３を含むそれ自体が完全に閉じている刃１０を有する第５の本発明のカッター１Ｅを示しており、刃の背部１０３の下側には環状の切断縁を有する刃の翼部１０１が設けられており、刃の背部１０３の上側には、一体的に刃の背部１０３に接続されているとともにフランジ要素１０３０の形態を呈する先端部が設けられている。フランジ要素１０３０は、連結要素１８１の第１の端部片１８１１が溶接されている取り付け面１０５を有する。フランジ要素１０３０は、刃の背部１０３の一部又は先端部を形成し、それによって、フランジ要素１０３０が中空の円筒形の刃の背部１０３に対して傾斜しているが、超音波エネルギーの最適な結合が達成される。フランジ要素１０３０の傾斜した形態及び位置合わせは、連結要素１８１を、据え付けを妨げず据え付けのために好適である位置に位置決めすることを可能にする。
【００５９】
図５ａ及び図５ｂに示されているカッター１Ｅは、より大きい固体の加工製品を分割して更なる加工製品と任意選択的に均一に混合することを可能にする。図５ｂは図５ａの第５のカッター１Ｅの断面図を示している。
【００６０】
図６は、図１ａの第１のカッター１Ａが備え付けられている第１の本発明の装置１００Ａを示しており、第１のカッター１Ａを用いて、カッター１Ａの両側で運ばれる２つの製品群７Ａ及び７Ｂを交互に加工することができる。図１ｂに示されているように、カッター１Ａは両側が駆動装置５のアーム５１によって保持され、カッター１Ａはアーム５１によってその長手方向軸及び横断方向軸と水平に位置合わせされ、垂直方向に位置合わせされている刃の翼部１０１、１０２は上下に駆動されることができる。カッター１Ａを第１のプロセス工程Ａにおいて下方へ駆動すると第１の製品群７Ａが、カッター１Ａを第２のプロセス工程Ｂにおいて上方へ駆動すると第２の製品群７Ｂが加工される。この装置１００Ａを用いる場合、プロセスの生産性を２倍にすることができる。それによって、カッター１Ａを移動させるために相当な力を印加する必要がなく、そのため、複数の製品を同時に加工する場合であってもプロセス工程を高い正確性で行うことができることが特に有利である。
【００６１】
図７は、図１ａによる第１のカッター１Ａ、及び図２ａによる２つの第２のカッター１Ｂを有する第２の本発明の装置１００Ｂを示しており、第２の本発明の装置１００Ｂを用いて、各粉末状の加工製品６１１、６１２、６１３を均一に分散させて均一に混合することができる。結果として生じる混合物は製品７に入れられ、製品７には、図３ｃによる第３のカッター１Ｃによって切れ目が入れられる。
【００６２】
粉末状の加工製品６１１、６２１、６３１は、供給装置６１、６２及び６３から上記カッター１Ａ及び１Ｂに送達され、カッター１Ａ及び１Ｂによって細分化されて、共通の混合ゾーンへ送られ、混合ゾーンにおいて最適に混合された粉末の噴霧が生じ、噴霧は容器内に取り込まれるか又は図７に示されているように製品７に提供される。
【００６３】
図７は、柔らかい製品７、７’に、従来の装置に典型的であるように製品を変形させることなく深い切れ目を与えることができることを更に示している。
【００６４】
図８は、図７のカッター１Ａ、１Ｂ及び１Ｃの組み合わせを空間図で示している。様々な加工製品の最適な混合及び加工を可能にする装置１００Ｂは僅かなスペースしか必要としないことが分かる。個々のカッター１Ａ、１Ｂ及び１Ｃは、連結要素１８１、１８２において保持装置及び駆動装置によって保持することができ、任意選択的にシフトさせることができる。
【００６５】
図６及び図７に示されている装置並びにプロセスの制御のために、制御装置９が設けられ、制御装置９は、駆動装置５、及び好ましくはカッター１Ａ、１Ｂ、．．．の連結要素１８１、１８２に接続されているエネルギー変換器８１に電気信号を送達する発生器８も制御する。個々のカッター１Ａ、１Ｂ、．．．は好ましくは、カッターの特性、並びに加工製品６１１；６２１；６３１及び７Ａ、７Ｂの特性に応じて個々に制御される。送達される信号の周波数は好ましくは、最大のエネルギーが伝達されるように選択される。好ましくは、上述したような周波数変調信号が用いられる。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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