DE69100892T2

DE69100892T2 - Schneidvorrichtung.

Info

Publication number: DE69100892T2
Application number: DE91117015T
Authority: DE
Inventors: Martin Harrop; Francis F H Rawson
Original assignee: Nestle SA
Current assignee: Nestle SA
Priority date: 1990-10-19
Filing date: 1991-10-07
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2011-10-08
Also published as: ZA918141B; JP2527862B2; ES2047975T3; JPH04275899A; DK0481312T3; EP0481312A2; CA2053722C; EP0481312A3; PT99275B; DE69100892D1; EP0481312B1; CA2053722A1; US5228372A; GB9022844D0; GB2248795A; PT99275A; ATE99214T1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen betreffend das Schneiden, insbesondere durch ein Verfahren, welches die Anwendung von Hochfrequenz (Ultraschall)-Vibrationseinrichtungen umfaßt.
Das herkömmliche Ultraschallschneidverfahren umfaßt die Anwendung einer Schneidklinge, die auf einer Ultraschallvibrationseinrichtung befestigt ist, wobei die Klinge in einer Ebene liegt, welche die Längsachse der Vibrationen enthält, und das Bewegen der Klinge durch den in dieser Ebene zu schneidenden Gegenstand.
Die Anwendung der herkömmlichen Verfahren ergibt die Schwierigkeit, daß die erzielbare Schnittiefe begrenzt ist. Aus diesem Grund ist das Ultraschallschneiden im allgemeinen auf dünne Gegenstände beschränkt gewesen, wie Papier, Stoff und dünne Kunststofflagen. Ein signifikantes Problem besteht beim Schneiden von Blöcken mit wesentlicher Tiefe und/oder beim gleichzeitigen Ausführen einer Ahzahl von parallelen Schnitten.
Eine Schwierigkeit ergibt sich auch beim Schneiden von Materialien, die spröde sind, z.B. wabenförmige oder kristalline Materialien.
In unserem EP-A 0 353 415 sind ein Verfahren und eine Einrichtung zum Schneiden eines Gegenstandes beschrieben und beansprucht, bei welchen eine Schneidklinge an einer Ultraschallvibrationseinrichtung derart montiert wird, daß die Klinge in einer Ebene liegt, die sich quer zur Längsachse der Vibrationen (vorzugsweise unter einem rechten Winkel) erstreckt, und das Bewegen der Klinge in dieser Ebene durch den Gegenstand.
Auf diese Weise bewegt sich die Klinge hin und her quer zu der Ebene, in welcher sie sich durch den Gegenstand bewegt, wo durch das Material des Gegenstandes entlang der Schnittlinie entfernt wird. Bei einer Ausführungsform der Erfindung nach dem EP-A 0 353 415 umfaßt die Vibrationseinrichtung ein oder mehrere Trägerteile, die durch die Einrichtung vibriert werden, wobei jeder Trägerteil eine Vielzahl von Klingen trägt.
Bei den speziellen Ausführungsbeispielen, die in der detaillierten Beschreibung beschrieben und in den Zeichnungen des EP-A 0 353 415 dargestellt sind, ist jede Klinge an einem einzigen Trägerteil in dessen Mitte befestigt.
Wir haben nun gefunden, daß ein Schneidverfahren und eine Schneidvorrichtung, die in die Ansprüche des EP-A 0 353 415 fallen und bei welchen die Klinge an benachbarten Trägerteilen befestigt ist, eine signifikant stärkere Schnittleistung liefert als wäre die Klinge an einem einzigen Trägerelement befestigt.
Dementsprechend schafft die vorliegende Erfindung eine Schneidvorrichtung mit einer Ultraschall-Vibrationseinrichtung und einer Schneidklinge, die an der Einrichtung derart montiert ist, daß sie durch diese/mit dieser in Vibrationen versetzt wird, wobei die Schneidklinge in einer Ebene liegt, die sich quer zur Längsachse der Vibration erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationseinrichtung zwei oder mehr Trägerteile aufweist und die Schneidklinge von zwei benachbarten Trägerteilen getragen ist.
Vorteilhaft ist die Klinge an ihren Enden an den benachbarten Trägerteilen befestigt. Vorzugsweise liegt die Klinge in einer Ebene, die unter einem rechten Winkel zur Vibrationslängsachse verläuft.
Die Trägerteile werden durch die Einrichtung vibriert und jeder Trägerteil kann mehrere Klingen aufweisen, die je in einer von einer Vielzahl parallelen Ebenen liegen, wobei die Klingen zweckmäßig an den Schwingungsbäuchen des Trägerteiles angeordnet sind.
Die Klingen bestehen zweckmäßig aus Stahl, z.B. graphithältigem Stahl oder hochfestem gehärteten Stahl. Sie können mit Chrom oder Polytetrafluorethylen beschichtet sein, die eine nicht-haftende Oberfläche ergeben. Die Schneidkante der Klinge kann funkenerodiert oder auf andere Weise geschnitten sein, um eine hohle Kante zu ergeben.
Die Klingen können breit, schmal, dünn oder durch Drähte gebildet sein. Sie können runde, dreieckige oder angenähert quadratische Gestalt haben, sind aber vorzugsweise rechteckig, z.B. von 10 bis 100 mm lang und von 1 bis 22 mm breit. Wenn die Klingen angenähert quadratische oder rechteckige Form haben, sind sie vorteilhaft profiliert, so daß sie entlang eines Abschnittes ihrer Länge schmäler als an ihren Enden sind. Beispielsweise sind sie von 40 bis 90 % und vorzugsweise von 50 bis 70 % ihrer Länge zwischen den Enden schmäler und haben eine Breite, die bis zu 60 % kleiner sein kann als an den Enden. Die Dicke der Klingen kann von 0,25 bis 1 mm betragen und üblicherweise von 0,3 bis 0,6 mm, insbesondere von 0,35 bis 0,45 mm.
Zumindest einige der Trägerteile können an der Vibrationseinrichtung mittels Schwingungsknoten/Schwingungsbauch-Verdrängungsvorrichtungen montiert sein.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung einen Vibrationsmechanismus auf, an welchem der Trägerteil oder die Trägerteile befestigt sind, wobei der Vibrationsmechanismus die Form eines Hornes hat, das vorzugsweise zylindrische oder rechteckige Gestalt hat, wobei eine Oberfläche desselben mit Ultraschallfrequenz vibriert.
Die Anzahl der Trägerteile ist nur durch praktische Erwägungen begrenzt und es können beispielsweise bis zu 20 Trägerteile vorhanden sein.
Die vorliegende Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Schneiden eines Gegenstandes, bei welchem eine Schneidklinge auf einer Ultraschall-Vibrationseinrichtung derart montiert wird, daß die Klinge in einer Ebene liegt, die sich quer zur Längsachse der Vibrationen erstreckt, und die Klinge in dieser Ebene durch den Gegenstand bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationseinrichtung zwei oder mehr Trägerelemente aufweist, wobei die Schneidklinge von zwei benachbarten Trägerelementen getragen ist.
Die Bewegung der Schneidklinge relativ zu dem zu schneidenden Gegenstand kann falls erwünscht durch Bewegen des Gegenstandes durch die Klinge hindurch erzielt werden. Es ist jedoch auch möglich, die Klinge durch den zu schneidenden Gegenstand zu bewegen.
Die vorliegende Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die angeschlossenen Zeichnungen näher beschrieben, in denen
Fig. 1 eine schematische Seitenschnittansicht einer Schneidvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt,
Fig. 2 eine Ansicht einer Klinge nach Fig. 1, gesehen in Richtung der Pfeile B-B, und
Fig. 3 eine alternative Form der Klinge nach Fig. 2.
Die Vorrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt eine Vibrationseinrichtung 10 in Form eines zylindrischen oder rechteckigen Mutterhornes, dessen Vorderseite 11 mit Ultraschallfrequenz in der Längsrichtung E-F vibriert wird, wobei die Seite 11 einen Schwingungsbauch der Einrichtung darstellt. Verbunden mit der Vorderseite 11 sind zwei oder möglicherweise mehrere Paare von Trägerteilen 12 und 13, die sich in Längsrichtung E-F erstrecken.
Zwischen den Trägerteilen 12 und 13 sind mit gegenseitigem Abstand Klingen 14, 15, 16 und 17 montiert. Jede Klinge ist an jedem Ende am Trägerteil mittels einer inneren Bolzenverbindung 18 befestigt, die sich durch Öffnungen 19 erstreckt. Die Klingen sind 0,38 mm dick, 15 mm breit und 90 mm lang.
Die Schneidklingen liegen in einer Ebene, die sich unter einem rechten Winkel zur Längsachse des Trägerteiles erstreckt, und sind an den Trägerteilen mit gegenseitigem Abstand in Schwingungsbäuchen angeordnet. Somit werden im Gebrauch die Klingen in einem komplizierten Modus vibrieren, hauptsächlich in Richtung E-F, und werden beim Durchgang durch den zu schneidenden Gegenstand einen Schnitt aus dem Gegenstand erzeugen, wenn die Klinge sich durch den Gegenstand bewegt.
Wenn die Vorrichtung relativ zu dem zu schneidenden Gegenstand bewegt wird, erfolgt die Relativbewegung in einer Richtung unter einem rechten Winkel zur Längsachse E-F, wobei die Klingen sich in den Ebenen bewegen, in welchen sie liegen, und wobei der Gegenstand gleichzeitig nach einer Vielzahl von Schnittlinien geschnitten werden kann.

Claims

1. Schneidvorrichtung mit einer Ultraschall-Vibrationseinrichtung und einer Schneidklinge, die an der Einrichtung derart montiert ist, daß sie durch diese/mit dieser in Vibration versetzt wird, wobei die Schneidklinge in einer Ebene liegt, die sich quer zur Längsachse der Vibration erstreckt, wobei die Vibrationseinrichtung zwei oder mehr Trägerteile aufweist und die Schneidklinge von zwei benachbarten Trägerteilen getragen ist.

2. Schneidvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Klinge an ihren Enden an den benachbarten Trägerteilen befestigt ist.

3. Schneidvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Klinge in einer Ebene liegt, die unter einem rechten Winkel zur Längsachse der Vibration verläuft.

4. Schneidvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Trägerteile durch die Einrichtung in Vibration versetzt werden und die Trägerteile eine Vielzahl von Klingen aufweisen, die je in einer von einer Vielzahl paralleler Ebenen liegen.

5. Schneidvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Klingen an den Schwingungsbäuchen der Trägerteile angeordnet sind.

6. Schneidvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Klingen rechteckige Form haben, mit einer Länge von 10 bis 100 mm und einer Breite von 1 bis 22 mm.

7. Schneidvorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher die Klingen über einen Abschnitt ihrer Länge schmäler als an ihren Enden sind.

8. Schneidvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Dicke der Schneidklingen zwischen 0,25 und 1 mm beträgt.

9. Schneidvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher zumindest einige der Trägerteile an der Vibrationseinrichtung über Schwingungsknoten/Schwingungsbauch-Verlagerungseinrichtungen befestigt sind.

10. Schneidvorrichtung nach Anspruch 1, die einen Vibrationsmechanismus aufweist, an welchem die Trägerteile befestigt sind, wobei der Vibrationsmechanismus die Form eines Hornes hat, von dem eine Oberfläche zur Vibration mit Ultraschallfrequenz angeregt wird.

11. Verfahren zum Schneiden eines Gegenstandes, bei welchem eine Schneidklinge auf einer Ultraschall-Vibrationseinrichtung befestigt wird, derart, daß die Klinge in einer Ebene liegt, die sich quer zur Längsachse der Vibrationen erstreckt, und diese Klinge in der Ebene durch den Gegenstand bewegt wird, wobei die Vibrationseinrichtung zwei oder mehr Trägerteile aufweist und die Schneidklinge von zwei benachbarten Trägerteilen getragen ist.