[发明专利]应用超声能量切割加工材料的方法及切割装置

说明书

用于操作切割装置(1)的方法，所述方法设计成用于切割加工材料，特别是食品(8)，并且所述方法包括至少一个刀片(11)，所述刀片(11)由驱动装置(12)驱动，并且来自超声单元(4)的超声能量通过至少一个能量转换器(13)和连接件(15)供应到所述刀片(11)上。根据本发明，设置有控制单元(6)，所述控制单元控制超声单元(4)，使得仅通过一个连接件(15)供应到所述刀片(11)的超声能量的频率键控在至少是第一操作频率和第二操作频率(f1、f1b)之间，或者使得超声能量通过第一连接件(15A)以第一操作频率(f1)且通过第二连接件(15B)以第二操作频率(f2)供应到刀片(11)所述频率是固定的，或者被键控在至少两个操作频率(f1、f2或f1a、f1b；f2a、f2b)之间。

技术领域

本发明涉及一种应用超声能量切割加工材料(特别是食品，例如肉、奶酪、蔬菜、面包或面食)的方法，以及根据该方法来操作且包括应用超声能量的刀片的切割装置。

背景技术

在多种工业应用、特别是在食品工业中，产品需要具有预定的尺寸。面包、肉制品(特别是香肠)或奶酪，通常被切割成片来包装。为了这种目的，在工业中会使用不同的切割装置。

[1]DE102005006506A1公开了一种具有垂直振荡的锯片来进行切割的切割装置。锯片的振荡幅度和振荡频率可在给定的范围内动态调整。锯片由集成到壳体上的振荡电机驱动。振荡电机驱动锯片，使得锯片执行连续的上下运动。因此，锯片横向运动的路径可在1/10mm和5mm之间调节。采用这样的切割装置，通常不能将加工材料切割成期望的品质。此外，受振荡电机的影响，可以预料到锯片会暴露于危险的应变之中。

有利地是，加工材料可由包括应用超声能量的刀具的切割装置来加工。[2]EP2551077A1中公开了一种这类的装置。由超声转换器提供的超声能量通过至少一个弓形、优选为U形的连接件而施加在刀具上，连接件的一侧焊接到刀片的背面上，并且另一侧(例如通过螺纹孔以及连接螺钉)连接到超声转换器上。相比于传统的系统，所述切割装置允许更快且更精确地加工加工材料。

在操作这种切割装置时，使用者选择在使用刀具时所要应用的操作参数。这些操作参数特别取决于需要被分别加工或切割成片的加工材料。特别是，刀具根据所选择的时钟周期而周期性地移动。在操作周期中，刀具或者旋转，或者前后移动。然而，时钟周期仅可在保持已执行的切割品质的范围内增加。加工材料一出现变形或裂纹，就必须降低切割速度。

如果加工材料的一致性(consistency)在连续执行的切割过程中改变了，那么就可能会出现质量问题。如果使用者已经调整了加工材料的切割过程，并且已经进行了第一次的装料(charge)，那么如果下一次的装料表现出其他的属性，则在加工下一次的装料时就可能会出现质量问题。

[2]中公开的切割装置可装配有长刀具，其在两侧被约束住固定，并且受驱动而垂直于其目标物(alignment)向上及向下运动，以交替地切割在刀具的上方和下方供应的加工材料。这类刀具难于生产并且因此是昂贵的。然而，在理想条件下，这些刀具能够使用很长时间。但是，如果错误地选择了加工材料的操作参数，那么刀具会易于受到更大的磨损。装置的部件可能会变热，并且可能会出现不合格产品。

[3]DE102009045945A1公开了一种电动工具，其包括用于工具的超声激励的驱动装置，其中设置了用于传送信息信号的装置，其频率和/或振幅根据电动工具的操作参数而变化。在电动工具的操作过程中，具有使用者可感知到的小振幅的轻微振荡会施加到抓手装置上，以表明当前的操作模式，而不损害电动工具的操作。然而，对于全自动操作的生产设备而言，这种方案是不适用的。

在浏览或扫描中，针对所施加的功率的理想频率只会产生一次，而在该频率点之外，生成很多频率就不那么令人满意了。因此，在频率扫描的过程中，切割装置的性能和刀片的切割品质会改变。

发明内容