具有磁耦合的制粒机装置的制作方法

1.本发明涉及一种用于切断用挤出机生成的挤出物的设备，所述挤出机具有有至少一个开口的模具，所述设备包括刀具，所述刀具被围绕旋转轴可旋转地安装，并且可以被驱动器(特别是电动机)驱动，因为力矩从驱动器被传递到刀具。


背景技术：

2.这样的设备从现有技术中是已知的。通常，这样的设备被紧邻挤出机上的模具安置，用于切断从模具出来的挤出物，模具可以被实施为模板。在大多数情况下，几个刀具被布置在一个刀具头上，刀具头可以围绕旋转轴旋转。刀具被电动机驱动，并且通常被定位在刚性地连接到电动机的轴上。为了确保切割挤出物的高质量，重要的是模具和刀具之间的距离尽可能地小且恒定。现有技术的设备的缺点是所述距离不能保持恒定，导致产品质量低。


技术实现要素：

3.本发明的目的是明确一开始提及的类型的设备，利用该设备，可以实现提高的产品质量。
4.根据本发明，本发明的目的通过一开始提及的类型的设备来实现，在所述设备中，轴承元件被提供，所述轴承元件可以被刚性地连接到挤出机，并且经由所述轴承元件，刀具可以被围绕旋转轴可旋转地连接到挤出机，由此驱动器可以被与轴承元件分开放置，并且磁耦合(magnetic coupling)被提供在轴承元件和驱动器之间，以便经由磁力将力矩从驱动器传递到刀具。
5.作为本发明的一部分，认识到现有技术的设备通常实现质量不佳的产品，因为驱动器的安装位置的变形(例如，由于刀具壳体中的压力增大)可以使电动机和刀具的共同的旋转轴倾斜。这导致在旋转期间刀具和模具或模板之间的距离不均匀。因此，发现可以利用根据本发明的设备来实现高质量的切割产品，因为驱动器被与刀具的轴承解耦。刀具的轴承因此不被加载由驱动器的移位引起的弯矩。因此，在其中驱动器获得支撑的壳体中的内部压力可以被增加，而不会对产品质量产生负面影响。挤出机通常在增大的内部压力下被操作以防止在挤出过程期间、可能存在于例如宠物食品中的水分蒸发。通常，轴承元件被直接连接到模具或与模具或模板相邻的部件，由此也可以经由安装板来进行连接。
6.而且，没有必要使驱动器的轴线完全与刀片的轴线对准，因为即使驱动器的旋转轴和刀具之间的偏差很小，力矩也可以经由磁耦合从驱动器被传递到刀具。
7.如果气隙在驱动器和刀具之间，并且力矩可以仅经由磁力、经由该气隙被传递，则是有利的。不大于气隙的、驱动器的相对移动对刀具的位置根本没有影响，尤其是如果只有力矩可以经由磁耦合、围绕旋转轴被传递。驱动器和刀具之间的气隙通常小于10mm。
8.通常，磁耦合的第一部分以旋转地固定的方式被连接到电动机，并且磁耦合的第二部分以旋转地固定的方式被连接到刀具，并且磁耦合的所述两个部分在轴向方向上间隔
开。
9.优选地，耦合元件被提供，所述耦合元件具有第一元件，所述第一元件被可旋转地连接到轴承元件，并且所述耦合元件一方面被连接到刀具，另一方面经由磁耦合被连接到驱动器，以便将力矩从驱动器传递到刀具。所述设备于是可以通过调整耦合元件来容易地适应于不同的多个刀具或刀具头。通常，第一元件经由滚动轴承被连接到轴承元件，以使得保证最小的摩擦。第一元件可以被直接耦合到刀具或刀具头，或者经由第二元件被间接地耦合到刀具或刀具头。
10.通常，耦合元件以旋转地固定的方式被连接到刀具，并且以旋转地固定的方式、经由磁耦合被连接到电动机。耦合元件与刀具的连接可以例如是形式配合的连接和/或摩擦接合的连接。
11.优选的是，耦合元件具有第二元件，所述第二元件在轴向方向上可相对于第一元件移动，并且以围绕旋转轴的旋转固定的方式被连接到第一元件。第二元件通常被刚性地连接到刀具或具有几个刀具的刀具头。刀具于是可以通过第二元件相对于第一元件的轴向移动而被容易地调整到模具的位置，以便在操作期间、在模具和刀具之间保持小的且均匀的距离，因此确保高质量的产品。
12.第二元件还可以有利地围绕垂直于旋转轴的轴线、相对于第一元件倾斜。通常，第二元件与刀具连接，或者可以与刀架耦合。刀具于是可以借助于第二元件被压抵模具或模板以实现最小距离，即使耦合元件的旋转轴不完全垂直于模具或模板的平面，因为这样的角度误差可以通过使第二元件围绕垂直于旋转轴的轴线、相对于第一元件倾斜而被容易地补偿。通常，第二元件仅以围绕旋转轴的旋转固定的方式被连接到第一元件，并且以围绕垂直于旋转轴的所有轴线的可旋转移动的方式被连接到第一元件，以便能够补偿角度误差。
13.耦合元件作为整体可以被可旋转地连接到轴承元件，或者它可以具有被刚性地连接到轴承元件的接触元件，第一元件被可旋转地连接到所述接触元件，例如，经由滚动轴承。接触元件可以例如被设计为可以被可释放地连接到轴承元件的套筒。球锁销可以被提供来实现耦合元件的接触元件和轴承元件之间的可易于拆卸的连接。
14.便利地，弹簧元件被提供，利用所述弹簧元件，预负荷可以在轴向方向上被施加于刀具，以便当所述设备被连接到挤出机时，将刀具压抵模具。这确保刀具和模具之间的最小距离以实现高产品质量。推力轴承可以被提供在模具和刀具之间以吸收弹簧施加的轴向力。推力轴承可以例如是滑动轴承或滚柱轴承。然而，还可能的是，轴向力借助于刀具被传递到模具或模板，以使得刀具借助于弹簧被压抵模具或模板以确保刀具和模具之间的距离为0mm。
15.当第一元件和第二元件通过弹簧被轴向耦合时，通过第一元件可轴向移动并且被旋转地固定到第二元件，弹簧元件也可以是耦合元件的一部分，刀具或刀具头被连接到第二元件。可以在轴向方向上被刚性地连接到轴承元件的第一元件于是借助于弹簧向第二元件、因此向刀具或刀具头施加轴向力。当所述设备被安装在挤出机上时，刀具或刀具头的多个刀具于是利用弹簧元件被压抵模具或模板。
16.通常，分布在圆周上的几个弹簧元件被布置在第一元件和第二元件之间的耦合元件中，第二元件可相对于第一元件轴向移动。当所述设备被安装在挤出机上时，第二元件于是经由弹簧被压抵模板，并且任何小的角度误差被简单地补偿。
17.如果刀具和/或耦合元件可以在轴向方向上、相对于轴承元件被固定，特别是借助于球锁销，则是有利的。这使得可以非常简单地更换刀具，并且确保所述设备的简单构造。刀具优选地借助于耦合元件、在轴向方向上被固定到轴承元件，耦合元件可以优选地被连接到轴承元件，并且借助于球锁销，在轴向方向上被可拆卸地固定到轴承元件。耦合元件与所述一个刀具或多个刀具一起于是可以容易地被从挤出机拆卸。
18.刀具或刀具头优选地以免工具组装和拆装是可能的这样的方式被连接到轴承元件。球锁销是实施免工具组装的非常容易的方式。当然，刀具也可以以任何其他的方式被连接到耦合元件，特别是以摩擦或形式配合的方式。
19.在具有有至少一个开口的模具的挤出机中，材料可以被按压通过所述至少一个开口以便形成挤出物，其中用于切断挤出物的设备被提供在材料流动方向上，与模具邻接，所述设备具有刀具，所述刀具被驱动器驱动，并且可围绕旋转轴旋转，当所述设备根据本发明被实施时，是有利的。这使得挤出物可以在模具的后面直接被切割，从而实现高产品质量。刀具可以被安装在具有几个刀具的刀具头上。这样的挤出物可以被用来生成例如宠物食品。
20.如果可以相对于环境被密封的壳体被提供，则是有利的，轴承元件和刀具被安置在所述壳体中，以使得所述壳体的内部可以经受比所述环境高的压力。通常，壳体的内部与挤出机的内部流体连通，特别是经由模具中的开口。挤出机的内部因此可以被容易地加压以防止产品中的水分在挤出期间蒸发。例如，过压可以是2.5巴。可以被实施为电动机的驱动器可以经由壳体获得支撑。因为即使是驱动器的位置的细微变化也不会导致质量劣化，所以由于内部压力增大而导致的壳体变形不影响产品质量。
21.优选地，驱动器被安置在壳体的外部，并且力矩经由磁耦合被传递到壳体中。驱动器于是可以被容易地更换或维修。
22.如果线性系统被提供以便脱离磁耦合，则是有利的。所述线性系统可以例如被实施为具有电动机的线性驱动器或手动操作的主轴驱动器。因此，即使是作用于磁耦合的两个部分之间的大的磁力也可以被容易克服以释放耦合。
23.便利地，模具和刀具之间的距离为0mm至0.5mm，特别是0.01mm至0.3mm，优选地0.2mm。这导致良好的切割边缘，因此获得高产品质量，由此特别是切割不形成小薄片。为了这个目的，所述设备可以以适当的方式被连接到挤出机，或者可以被相应地设计。0mm的距离是特别优选的。刀具于是在操作期间与模具接触并且在模具上滑动。例如，刀具可以借助于弹簧被压抵模具以确保距离为0mm。
附图说明
24.本发明的另外的特征、优点和效果从下面描述的示例性实施方案得出。特此参考的附图示出以下：
25.图1和图2是以示意图图示说明根据现有技术的挤出机的细节；
26.图3和图4是以截面图图示说明根据本发明的挤出机；
27.图5是以截面图图示说明根据本发明的挤出机的细节。
具体实施方式
28.图1示出具有根据现有技术的设备1的挤出机2的细节。挤出机2被实施为螺杆挤出机，并且包括被实施为具有开口4的模板3的模具，流体、半流体或粘性材料被按压通过开口4以便构建挤出物，特别是宠物食品。具有几个围绕旋转轴6旋转的刀具5的刀具头10被挨着模板3布置以切断被按压通过开口4的产品20。如果开口4是圆形的，并且刀具5和模板3之间的距离小，则产品20的圆柱形片被切割。刀具5和模具之间的距离23应尽可能地小以获得高质量的切割的产品20。优选地，距离23小于0.2mm。
29.可以看出，刀具头10被驱动器驱动，驱动器在这里由电动机7实施，由此电动机7和刀具头10根据现有技术具有公共轴21。电动机7、以及因此刀具头10和刀具5被安装在壳体22中，壳体22使挤出机2的内部和刀具5与环境19气密地分离。在操作期间，壳体22内部的内部压力可以高于环境19中的周围压力，例如，高2.5巴。该压力差可以在壳体22中的安装电动机7的区域中引起壳体22的变形。这可以导致如图2所示、电动机轴线和轴21倾斜。该倾斜将导致模板3和刀具5之间的距离23更大，导致产品20的质量不佳。当刀具5从模具移位时，挤出机2开始从产品20产生细屑和小薄片，这是不可接受的。根据现有技术，壳体22中的压力因此限于小薄片开始形成的压力。
30.图3和图4以截面图示出具有根据本发明的设备1的挤出机2。图4示出其中旋转轴6位于截面平面中的截面图。在图4中可以看出，具有刀具5的刀具头10不是经由电动机7和壳体22获得支撑，而是借助于轴承元件8被直接附连到模板3。轴承元件8被刚性地连接到模板3，或者被刚性地连接到与模板3相邻的部件，在这种情况下，为安装板24。承载几个刀具5的刀具头10不被物理地连接到电动机7。相反，力矩通过磁耦合，经由气隙11在磁耦合的第一部分25和磁耦合的第二部分26之间被传递。磁耦合的第一部分25被旋转地固定到电动机7，并且磁耦合的第二部分26被旋转地固定到刀具头10。例如由于由壳体22内部的压力引起的、壳体22的变形而导致的、电动机7的位置的微小变化因此不引起刀具5或刀具头10的位置变化，特别是刀具5的旋转轴6不会倾斜。因此，不管壳体22的任何变形，刀具5和模板3之间的小的距离以及高产品质量都得到保证。如所示，电动机7被布置在壳体22的外部，并且使刀具5围绕旋转轴6旋转的力矩被电动机7借助于磁耦合无接触地传递通过壳体22。
31.力矩经由耦合元件12在电动机7和刀具5之间被传递。耦合元件12具有第一元件13和第二元件14，第一元件13和第二元件14通过弹簧元件15在轴向方向18上被耦合，弹簧元件15在这里由螺旋形弹簧形成。第一元件13在固定的轴向位置处被可旋转地连接到轴承元件8，并且可以仅围绕旋转轴6相对于轴承元件8移动。为了这个目的，第一元件13经由两个滚动轴承17和接触元件被连接到轴承元件8。接触元件被实施为套筒16，并且经由球锁销28被可释放地刚性地连接到轴承元件8。
32.第二元件14在轴向方向18上可相对于第一元件13移动，并且通常以围绕旋转轴6的旋转固定的方式被连接到第一元件13。第一元件13和第二元件14因此可围绕旋转轴6相对于套筒16旋转。此外，具有刀具5的刀具头10借助于形式配合的方式被连接到第二元件14，以使得刀具5可以借助于第二元件14被设置到围绕旋转轴6的旋转运动中。当刀具5被定位在模板3上时，弹簧元件15在所示的位置上被拉紧。每个刀具5因此利用弹簧元件15产生的力，在轴向方向18上被压抵模板3。即使在轴变形或振动的情况下，这也确保刀具5和模板3之间的最佳距离23。因此，刀具5和模板3之间的接触在操作期间得以实现。在所示的实施
方案中刀具5和模板3之间的距离23因此为0mm。
33.因为刀具5的旋转轴6被基本上垂直于模板3安装，并且刀具5垂直于旋转轴6操作，所以刀具5将总是平行于模板3操作，因此消除了对于刀具头10朝向模板3的对准的需要。
34.电动机7被定位在壳体22的外部。力矩因此利用磁耦合被传递通过壳体22。磁耦合的第一部分25被连接到电动机7，并且磁耦合的第二部分26被连接到耦合元件12的第一元件13。磁耦合的两个部分25、26因此在轴向方向18上是分开的，与例如爪形耦合相反。例如由于壳体22的变形而导致的、电动机7的小的移动因此对刀具头10和刀具5相对于模板3的对准没有影响。壳体22通常至少在磁耦合的区域中由非磁性材料形成。
35.因为电动机7位于壳体22外部，所以它可以被容易地更换和检修。因此，如果挤出机2和壳体22中的压力偏离环境19中的周围压力，则电动机7也可以被更换。线性系统9被提供来释放磁耦合。线性系统9可以被手动地或者通过驱动器操作。手摇柄或手轮27对于操作线性系统以便从壳体22移除电动机7是优选的。
36.刀具头10借助于球锁销28，经由耦合元件12被连接到轴承元件8。球锁销28可以通过利用手指在推动器29上推动而被容易地释放。当它被释放时，通过将套筒16滑到轴承元件8上或者使套筒16远离轴承元件8滑动，易于安装和卸下刀具头10。因为刀具头10没有被固定或者被朝向耦合元件12锁紧，所以一旦耦合元件12被释放，它就可以被用手移除和更换。包括刀具5的刀具头10因此不需要任何工具，就可以被更换。
37.关于安装过程，耦合元件12被移动到轴承元件8上，由此弹簧元件15被装载。然后，球锁销28被用来将装载的耦合元件12固定在轴承元件8上，由此球锁销28承受弹簧元件15中的负载。
38.然而，设备1可以被设计为使得刀具头10可以首先被连接到耦合元件12，然后耦合元件12和刀具头10在轴承元件8上一起被移动到最终的轴向位置上，在该位置上，它们被球锁销28固定。还可以首先将刀具头10紧靠工具轴向地定位，然后将耦合元件12连接到刀具头10和轴承元件8。所以，操作者可以首先将刀具头10放在轴承元件8上，然后此后使用耦合元件12来朝向模板3向刀具头10加压。耦合元件12然后被球锁销28朝向轴承元件8正确地固定。当拆除时，球锁销28可以被释放，并且耦合元件12被拆除，最终刀具头10被移除。
39.图5示出耦合元件12被从刀具头10释放的情形。可以看出，具有第一元件13和第二元件14的耦合元件12以及套筒16可以被相对于轴承元件8轴向移动，例如以更换刀具头10或刀具5。可以看出，球锁销28也在这个位置上被从轴承元件8移除，因为球锁销28在操作期间在耦合元件12和轴承元件8之间建立轴向连接。在此还可见的是布置在第二元件14上的销30，销30在操作期间接合在刀具头10中的对应的凹口31中，以便将刀具头10正面地(positively)与耦合元件12连接，以使得力矩可以经由耦合元件12被传递。
40.利用根据本发明的设备1，即使其中安装电动机7的壳体22由于内部压力高而变形，刀具5相对于模板3的准确对准、以及刀具5和板3之间的恒定的小的距离也是可能的。因此，即使在壳体22中挤出机2中处于高的内部压力，也可以形成高质量产品20。此外，配备有根据本发明的设备1的挤出机2的对准和维修非常简单。