用于加工产品的带有刀片的装置的制作方法

本发明涉及一种带有刀片的装置，用于加工固体粉状产品，例如肉、奶酪、蔬菜、面包、意大利面或香料。

背景技术：

在许多工业应用中，尤其在食品行业中，需要提供预订尺寸的产品。例如面包、香肠或者奶酪之类的食品经常需要切成片并进行包装。为了实现上述目的，提供了这样的切割装置，该切割装置例如具有旋转的圆形切割片，并且以高时钟频率导向到产品上，从而实施所需的切割。这样的装置在生产、操作和维修过程中都比较昂贵。需要定期研磨的切割片的旋转给被加工的产品带来巨大的影响，产品的颗粒会松弛并被抛掉，由此造成装置污染的结果。

EP2551077A1公开了一种带有刀片的切割装置，该切割装置通过连接件及能量转换器连接到超声发生器。该刀片的两侧保持为水平对齐，并且在切割过程中，该刀片在一个平面内被引导着向上或向下，从而切割被加工的产品。为了达到精确的切割线，被加工的产品沿着垂直于切割平面的传送机平面输送到该刀片。因此，该切割装置允许以传统方式精确地切割被加工的产品。然而，经处理的产品的性能是高度不同的，所以如果切割过程的参数可适于这些被处理的产品，这是令人满意的。在这方面，传统的切割装置所提供的可能性是非常有限的。该装置并不能满足使用者的特殊要求，因为提供到市场上的产品总是展现相同的几何形式，例如香肠或面包的切片。此外，使用该切割装置，一般只能加工通过传送带来传送的产品。

EP2551077A1公开了一种刀片，该刀片也可以用于雾化被处理的产品，然而为此带有该刀片的装置需要完全不同的设计。为了提供粉末剂量或者雾化粉末，该类装置也可有利地在食品工业或制药工业中使用。然而，为了提供为不同的应用目的而设计的不同的具有刀片的装置，考虑到提供该装置及安装该装置的空间，需要大量的努力。并导致高的安装材料和相应的成本的冗余。

DE10103740A1公开了一种在工业在线生产线上通过超声波切割至少一条线上的位于输送设备上的食品的方法。因此可以避免使用刀。

US5163865A公开了一种设备，通过其可以将鱼片或其他食物切成具有预定尺寸的部分。刀在垂直于输送方向的纵向方向上是可移动的。这排除了加工产品的其他切割选择。

EP2226172A1公开了一种去毛刺设备，其具有刀具，该刀具由机器人手臂持有。该设备要求昂贵的机器人，但这机器人只能控制很小的刀具。

技术实现要素：

因此，本发明基于如下目的：提供尤其在食品工业或制药工业的应用领域中用于加工至少一个产品的一种改进的带有刀片的装置。

特别是，将会生产一种带有刀片的多功能装置，使用该装置可以有利地切割和/或雾化产品。

使用本发明的装置，用于处理、尤其用于切割和/或雾化被加工产品的方法将会可行，该方法可以适应使用者的需求，同样适用于被处理的产品，该方法还适用于相邻的装置。尤其，本发明的装置能够与一些装置相适应，这些装置能够朝向或远离本发明的装置而输送被处理产品或其他不同产品。

如果还可以通过刀片来实施进一步的处理步骤，例如允许精确的分配、定位或加速被处理的产品，这将是可取的。

例如，能够将通过不同方式进入本发明的装置的不同产品进行切割、雾化和混合。

该装置具有紧凑的结构以及需要较小的空间，以便该装置可以有利地集成到任何生产过程。

通过本发明的装置，可以高时钟周期来执行复杂的应用处理。

通过包含权利要求1中所限定的技术特征的装置来实现这一目标。从属权利要求中限定了本发明的有利的实施方式。

用于加工、尤其是切割和雾化至少一种产品、尤其是食品工业或制药工业的产品的装置包含至少一个刀片，该刀片能够通过至少一个连接件和能量转换器来连接到超声波源上，且该刀片紧固到刀片夹持器上，该刀片夹持器与保持在框架上的驱动单元相连接。

根据本发明，该驱动单元包括多个执行器，每个执行器在一侧通过第一旋转接头与刀片夹持器相连接，在另一侧通过第二旋转接头以这样的方式连接到框架，使得刀片夹持器由执行器单独来保持，且在操作范围中为可移动的且可选地为能转动的。在操作范围中，该刀片能够前后、上下移动，且最优选能够侧向移动。

因此，该刀片夹持器并不像通常一样沿着单个的切割平面在导轨上导向，该刀片夹持器而是能够通过执行器在操作范围中沿着至少一个选定的直行或弯曲的切割区域以选定的方向移动或定位。

相应地控制执行器，使得引导刀片在操作范围中任意地对准和定位。从而可引导该刀片在两个或更多个切割区域之间来回地移动，以对不同的产品进行切割，由此得到的产品也可以是不同的产物的混合物。备选地或附加地，该刀片可以水平对齐并被提供粉状产品，然后均匀地雾化粉状产品，例如为了对被加工产品的混合物进行调味。因此，使用该装置可以由不同的产品组合出现成的菜单。例如，不同种类的干肉可以切割、混合和调味。因此，可以切割第一种干肉，使用第一种粉状香料来均匀地调味，然后由加工的产品、如第二种干肉所覆盖。

切割区域可以具有波的形式，从而生产一种显示为波形式的产品，波形式的产品具有令人满意的外表，且很容易抓住，可以较高密度放置在较小的空间中。

由于刀片具有灵活性，该刀片不仅可切割被加工产品而且能移动被加工产品。例如，在盘子里面切割及混合被加工产品。然后，该刀片可以向下移动到盘子上，并和被加工产品或混合物一起沿着盘子移动到容器内。在产品被加工之前，还可以使用该刀片来抓取和移动产品。因此，本发明的装置不仅可以在主过程中处理和影响产品，而且能在前序和后续过程中处理和影响产品。

例如，蛋糕或面包可以切割成想要的尺寸，然后按份或片来提供并将粉状产品调味到蛋糕或面包上。

可以通过相应选择执行器来确定操作范围的尺寸。在优选的实施方式中，提供包括可轴向移动的活塞杆的柱形的执行器或线性的驱动器。通过选择执行器，尤其是活塞杆的长度和方向来确定刀片的可执行的动作和转动。例如，可以安排刀片沿两个或三个方向来回移动及围绕至少一个轴线转动，优选绕刀片的轴线转动。因此可以提供一种刀片，该刀片包括位于其两侧的切削刃，因此该刀片可以在两个移动方向上执行第一产品或第二产品的切割。具有两个切削刃的刀片在使用上不仅在一个平面内而且在整个操作范围内都操作能力加倍。

通过由控制单元提供的控制程序来控制执行器。在优选的实施方式中，所有的执行器可单独地控制。根据所执行的运动，也可相同地控制一些执行器。如果刀片仅仅平行移动且保持在同一直线中，则与运动方向平行排列的执行器被相同地控制。通过不同地控制执行器，刀片可以倾斜或者绕其纵轴或其他轴转动。

在优选的实施方式中，第一执行器和第三执行器分别通过与之相对应的一个第一旋转接头与刀片夹持器的第一侧相连接，优选第一执行器与第三执行器之间呈90°夹角。第二执行器和第四执行器分别通过与之对应的一个第一旋转接头与刀片夹持器的第二侧相连接，优选第二执行器与第四执行器之间呈90°夹角。举例来讲，这些执行器与位于刀片夹持器的两端的侧板相连接。通过操作执行器，这些侧板在平面内彼此平行地移动或者彼此独立地移动，每个侧板与刀片的一个端部相对。如果这些侧板彼此平行地移动，则刀片总是保持水平对齐。通过不同地控制执行器，可以描绘出双锥(Diabolo)的几何形式，其中锥可以表现出不同的尺寸也可以倾斜。因此，刀片可以沿被加工产品的运输方向移动，或沿产品的运输方向前后运动以及与其垂直地运动，以及该刀片优选可以围绕垂直于刀片纵轴延伸的至少一个轴线转动。因此，刀片可以移动到不同的操作位置且刀片可以在每一个所述操作位置上穿过产品执行竖直运动或切割。

在另一优选实施方式中，提供了第五执行器，第五执行器倾斜或垂直于刀片的纵向轴线对准，优选地，与第一执行器和第二执行器平行设置，并通过与之相对应的第一旋转接头与刀片夹持器相连接，从而使该刀片可以围绕其纵轴转动或刀片可以稳定在选定的旋转角度内。因此，通过均衡地启动前三个执行器，该刀片在不转动的情况下来回移动。如果第三执行器或多或少地加速，该刀片可以绕其纵轴进行转动，由此可以切割产品或切割的产品可以在支持托盘上移动。进一步地，刀片在水平平面中定向，使得粉末产品可以放置在刀片上并输送和通过振动和超声冲击来雾化。

在一尤其优选的实施方式中，提供了第六执行器，第六执行器与平行于刀片的一个矢量分量相对准且通过与之相对应的第一旋转接头与刀片夹持器相连接，从而使刀片可以沿着其纵轴移动。通过第六执行器可以同时进行侧向切割运动和刀片的向下移动，从而更容易分割产品及避免产品的任何压缩。通过第六执行器，例如正弦振动形式的侧向运动可以叠加到刀片的竖直运动上。例如，提供1Hz–10Hz的频率范围内的振动，为此控制单元对第六执行器提供相应的控制信号。

旋转接头可以设计为相同或不同，并根据执行器所执行的运动来选择。与刀片夹持器相连接的第一旋转接头例如为转环接头、铰接接头、叉头接头、角接接头或者呈现上述两种连接功能的结合。与框架相连接的第二旋转接头优选为转环接头、铰接接头、叉头接头、角接接头或者呈现上述两种连接功能的结合。

执行器可以通过电力、液压或气动驱动，或者采用上述驱动方式的结合也可以。电动驱动的执行器的活塞杆可以精确地移出。例如活塞杆与主轴连接，所述主轴可以通过步进电动机以某个转数来转动，该转数和所需的转动相对应。

刀片夹持器优选包括两个侧板，两个侧板通过至少一根横杆所连接，并且优选地，第一旋转接头安装在侧板上。能量转换器安装在横杆上，优选地，通过安装装置来成对地安装。

将能量转换器连接到刀片上的连接件优选为弯曲的并在刀片的刀背的前侧或后侧连接到、优选焊接到刀片的刀背。

在一优选的实施方式中，提供了整体式的刀片，且所述刀片以均匀的间隔连接到多个连接件上，从而使得超声波能量可以均匀地传递到刀片上且以均匀的强度沿单数或复数个切割刃发挥作用。

即使刀片在操作范围内几乎可以执行任何动作，且本发明的装置可以普遍使用，该装置仍然具有相对较小的尺寸。通过这种方式，该装置可以轻松地集成到生产线中。

本发明的装置也可以很好地集成到已安装的生产线上，该生产线包括锚固点，且第二旋转接头可安装在锚固点上。通过这种方式，为了加工产品，已经在操作中的生产线可以有利地配备更多的功能。

附图说明

下面参考附图对本发明进行详细的说明。由此显示：

图1显示了本发明的装置1，该装置1用于加工至少一种产品，且该装置包括位于装置上的由刀片夹持器2所夹持的至少一个刀片11，且七个执行器41，…,47连接到刀片夹持器2上，执行器41，…,47枢轴式连接到框架6上，且通过执行器41，…,47，刀片11在操作范围内几乎可以执行任何动作，以加工、尤其是切割或雾化产品。

图2a示意性示出图1中的驱动单元4和刀片夹持器2，刀片夹持器2包括两个侧板21A，21B，执行器41,…,47的相应活塞杆411,…,471分别通过第一旋转接头31,…,37连接到侧板21A，21B上，且两个侧板通过横杆22彼此连接，且横杆22支撑着八个能量转换器13，能量转换器13通过连接件12连接到整体式刀片11上。

图2b为图2a中刀片夹持器2的后视图。

图3a显示了图2a中的刀片夹持器2，刀片夹持器2连接到四个刀片11A,11B,11C,11D，刀片夹持器2分别通过第一旋转接头31,…,37连接到分别通过第二旋转接头51,…,57来支撑的执行器41,…,47。

图3b为图3a中仅具有六个执行器41,…,46的刀片夹持器2的后视图，及和第四执行器44相连接的第二旋转接头54的详细视图。

图4显示了图1中的本发明的装置1，该装置1具有框架6和图1中的刀片夹持器2以及执行器41,…,47。和

图5显示了图4中所示的本发明的装置1的D部分，该装置1具有与刀片夹持器2的右侧板21B相连接的四个执行器42、44、45和46。

具体实施方式

图1公开了本发明的装置1，装置1用于加工一种产品或多种产品，所述一种产品或多种产品如在不同平面上及从不同方向上输送到装置1上。装置1包括至少一个供有超声波能量的刀片11，且该刀片11由刀片夹持器2支撑。在此实施方式中，刀片夹持器2枢轴式转动地连接有七个执行器41,…,47，执行器41,…,47除了与框架2枢轴式转动地连接外，还由框架2支撑。执行器41,…,47优选为包含活塞杆的线性驱动器，活塞杆由电动机驱动且能逐步地伸出和缩回。因此，为了处理、尤其是切割或雾化被加工的产品，通过活塞杆，刀片11在操作范围内几乎可以执行任何动作。由控制单元7编程及控制的运动序列取决于所安装的执行器的个数，所安装的执行器的控制序列之间相互协调。为了选择预编程的运动序列或者为了定义刀片11的新的运动序列，由旋转臂支撑的控制单元7优选包括屏幕或触摸屏，通过触摸屏可输入指令。

装置1的程序编制可以通过多种不同方式来进行。例如，可沿着所需的切割区域来引导刀片11，由此测定和记录活塞杆的运动序列。进一步的，可以在几何空间中定义弯曲区域，依据该弯曲区域确定第一旋转接头的位置，以及识别对应于彼此的第一旋转接头和第二旋转接头之间的距离的线路。执行器41,…,47、尤其是可轴向移动刀片的第七执行器47也可以执行振动运动。

图1公开了包含相对长的整体式刀片11(图2a所示)或分体式刀片11(图3a所示)的装置1，刀片11可以在相对大的操作范围内移动，操作范围由执行器41,…,47的活塞杆的长度来决定。优选使用整体式刀片11。尽管刀片11的大尺寸、大的操作范围及多的适用性，如果适当包括加工多种产品，本发明允许装置1的空间尺寸基本上取决于刀片11的尺寸来设置。柱状的执行器41,…,47可以设置成与框架的部件或齿条6相平行，并不会实质上增加装置的尺寸。

进一步的，装置1包括保护罩和罩体65，罩体65可以向后移动及向上转动。

图2a象征性显示了包含执行器41,…,47和图1中的具有整体刀片11的刀片夹持器2的驱动单元4。刀片夹持器2包含两个侧板21A和21B，执行器41,…,47的相应活塞杆411,…,471分别通过第一旋转接头31,…,37连接到侧板上。通过两个横杆22将两个侧板21A、21B彼此连接，八个能量转换器13通过四个安装器件23成对地安装在横杆上。能量转换器13通过连接件12连接到整体式刀片11上。每个连接件12都包含半圆形弓，该半圆形弓垂直地设置在刀片11的刀背上，且焊接在那里。连接件12以均匀的图案来布置，从而保证由超声波发生器提供到能量转换器13上的超声波能量能够均匀地传递到刀片11上。因此，刀片11由八个连接件12来支撑，超声波能量也通过连接件12来提供。

为了更好地展示刀片11和刀片夹持器2，象征性地显示了，执行器41,…,47集成到块体里，即驱动单元4。仅仅示出了执行器41,…,47的相应活塞杆411,…,471分别通过第一旋转接头31,…,37连接到刀片夹持器2的侧板21A，21B上。第一旋转接头31,…,37优选为转环接头，由此活塞杆411,…,471可在孔径角内转动。通过围绕相关的孔径角最大限度偏转及转动活塞杆411,…,471，活塞杆411,…,471沿着圆锥体的表面移动。因此，可以在特定扇形内选择非常大的和可超过180°的孔径角。活塞杆411,…,471的单个个体可使得刀片11进行经过不同尺寸的角度区域的特定运动。此外，具有不同尺寸的孔径角可以分配给旋转接头31,…,37的单个个体。关键地，刀片11可以在所需的操作范围内移动及转动到所需角度。图2a进一步显示了，第一旋转接头31和33或32和34的单个个体也可以彼此紧密相邻地设置，从而相关的执行器41、43或42、44在刀片夹持器2上几乎连接到相同点。

在图2a中显示了基础运动、V1、V2、V3、V4和V5的平移及D1、D2和D3的转动，这些可通过刀片11来单独执行或组合执行。

通过第一活塞杆411和第二活塞杆421，刀片11的左侧和右侧可以彼此独立或彼此结合等同地(V1＝V2)或不同地(V1≠V2)前后运动，可选地在相反的方向上进行，其中第一活塞杆411和第二活塞杆421水平对齐且彼此平行，并且均连接到刀片夹持器2的一侧。通过活塞杆411和421的不同的运动，可以实现刀片11的旋转运动D1。

通过第三活塞杆431和第四活塞杆441，刀片11的左侧和右侧可以彼此独立或彼此结合等同地(V3＝V4)或不同地(V3≠V4)上下运动，可选地在相反的方向上进行，其中第三活塞杆431和第四活塞杆441彼此平行对齐，并且均连接到刀片夹持器2的一侧(在与第一活塞杆411和第二活塞杆421相同的位置)，由此可以实现旋转运动D2。

当操作前两个执行器41、42时，为了避免刀片11的转动，优选提供第五执行器45，该第五执行器与第一执行器41和第二执行器42平行排列且通过与其相对应的第一旋转接头35偏心连接到刀片夹持器2上。如果第五执行器45与第一执行器41和第二执行器42同样地控制，则刀片11的平行移动结果为前后移动。如果第五执行器45以不同方式控制，那么会导致围绕轴线的转动D3，该转动D3由前两个执行器41,42的连接点所限定。通过刀片11的转动D3，可以实施切割。备选地，刀片11可以水平对齐并平稳地保持，从而可以在刀片11上放置粉状产品，该粉状产品随后在超声波能量的作用下雾化。

通过操作第六活塞杆461，可以实施刀片11的侧向位移(V5)，例如为沿其纵轴的位移，第六活塞杆与刀片11几乎平行排列。因此，可以实施与水平切割相结合的竖直切割，凭此甚至可以精确切割最难的产品。可以在竖直运动上叠加侧向作用的振动，从而切割程序得到促进。

图2b显示了刀片夹持器2的后视图，该刀片夹持器具有两个侧板21A、21B和两个横杆22以及图2a中与刀片夹持器相连接的四个安装装置23，能量转换器12和与安装装置相连接的刀片11固定在安装装置上。

图3a显示了图2a中的刀片夹持器2，刀片夹持器2通过第一旋转接头31,…,37分别连接到执行器41,…,47，执行器41,…,47分别由第二旋转接头51,…,57所保持。

刀片夹持器2夹持分体式刀片11，例如四个梯形的单刀片11A、11B、11C和11D，这四个梯形的单刀片在一个平面上彼此轴向对齐且形成共同的刀片平面和共同的刀片边缘。备选地，例如也可以使用八个三角形的单刀片，每个单刀片连接到连接件12上。

第二旋转接头51,…,57也允许执行器41,…,47在根据需求所选择的孔径角内移动，在此具体实施方式中，第二旋转接头包括转动部分和铰接部分，且第二旋转接头因此显示出旋转接头和铰接接头的功能的结合。执行器41,…,47的两侧分别通过旋转接头31,…,37和旋转接头51,…,57来保持。执行器41,…,47的排列取决于每个执行器41,…,47的单独个体的偏转，而刀片11几乎保持飞行，由此，在操作范围内实际上可通过刀片11重复执行振翅。

图3b显示了刀片夹持器2的后视图，该刀片夹持器2具有仅六个执行器41,…,46和图3a中相关的第二旋转接头51,…,56以及与第四执行器44相连接的第二旋转接头54的详细视图。该第二旋转接头54包括铰接接头541，该铰接接头541保持相关的第四执行器44在第一平面内能够旋转。铰接接头541通过铰接轴542和接头轴承543来枢轴式旋转地支持，并在垂直于第一平面延伸的第二平面内能够转动。因此，第四执行器44在一定的孔径角内保持能够转动。该结合的旋转接头或双接头55与转环接头功能上相对应。

在图3b中的实施方式中省略了第七执行器47，因为只有第五执行器45偏心地作用于刀片夹持器2的第二侧板21B上。影响并不是对称地施加，然而这并不会导致刀片夹持器产生不希望的变形或扭转。必须注意的是，向刀片11上施加超声波能量，刀片11几乎没有阻力地分割产品。因此，只有在优选的实施方式中提供第七执行器47，如果希望，通过第七执行器47能够实现力的对称影响。

图4显示了图1中本发明的装置1，该装置1具有图1中的框架6和刀片夹持器2以及安装的执行器41,…,47。框架6以桌子的方式来设置，其具有腿61和横杆62，执行器41,…,47固定在框架6上。框架6可以表现出多种设计，主要满足稳定地保持执行器41...，47的功能。如果为了加工一种产品或多种产品提供稳定的传送装置，则第二旋转接头同样可以安装在传送装置上。通过这种方式，本发明的装置1可以最小的空间需求集成到生产线中。

图5显示了具有四个执行器42、44、45和46的图4中所示的本发明的装置1的D部分，四个执行器42、44、45和46分别通过相应的第一旋转接头或转环接头32、34、35和36连接到刀片夹持器2的第二侧板21B上。两个第一转环接头32和34是打开的，因此该接头的球321、341和能够与活塞杆421、441相连接的接头插座322、342彼此分离地显示。因此，第二侧板21B可以按照预期地转动和移动。