用於切削軟質材料的超聲系統和方法以及所使用的超聲角刀的製作方法

2023-08-04 11:50:36

專利名稱：用於切削軟質材料的超聲系統和方法以及所使用的超聲角刀的製作方法
技術領域：
本公開涉及用於切削食品的超聲系統。
背景技術：
本部分提供了不一定是現有技術的涉及本公開的背景信息。已知用於切削例如食品和合成泡沫之類的軟質材料的超聲系統。參考圖1，示出了用於切削例如食品和合成泡沫之類的軟質材料的典型的超聲系統100的模型。如此處所使用的，「軟質材料」指的是在輕微壓力下易於變形並且傾向於通過壓縮抵抗向下的切削動作而不是被切削。儘管能夠使用具有鋸齒狀邊緣的刀片通過前後的「鋸切」動作來切削這些材料，但是這樣會產生過多切削碎屑和粗糙的切削邊緣。使用具有水平的且平滑的邊緣的刀片通過鋸切切削動作也會產生一定程度上過量的切削碎屑和粗糙的切削邊緣，並且該軟質材料還傾向於壓縮而不是被切削。應當理解，這種軟質材料能夠包括具有硬外殼或者硬皮和軟質的內部的材料，例如特定類型的麵包；以及不具有這種硬皮的材料，例如軟質的海綿狀食品。超聲系統100的典型的部件包括電源101、聯接於增強器104的超聲換能器102，該增強器104聯接於超聲角刀106，有時稱超聲角刀106為超聲剪切刀片。由超聲換能器102將來自電源101的電能轉換成機械能。超聲換能器102、增強器104和超聲角刀106全部機械地調整成與電源電力輸入頻率匹配。在超聲換能器102中轉換的機械能通過增強器104傳輸至超聲角刀106用以超聲地振動超聲角刀106。在操作中，向超聲系統100供電並且超聲振動角刀106向下移動進入容納在切削板110上的材料108，該角刀106的邊緣112切削材料108。切削板110可包括用於刀片106的間隙槽114。用於切削軟質材料的現有技術的超聲系統已利用具有水平的、平滑邊緣以及鋸齒狀邊緣的角刀。具有水平的、平滑邊緣的角刀在軸向(上下)切削動作下(此處稱作「衝入式切削(plunge cut)」)或者在前後的鋸切動作下振動。如上所討論的，當使用具有水平的、平滑邊緣的角刀時，軟質材料傾向於壓縮而不是被切削。已經在前後鋸切動作下使具有鋸齒狀邊緣的角刀振動。然而，具有鋸齒狀邊緣的角刀不在上下切削動作下振動。當使用前後鋸切動作時，例如天使蛋糕、軟麵包三明治、磅餅、硬皮/軟質的麵包和麵包卷以及軟質合成泡沫的軟質材料，當與超聲振動的角刀106接觸時，由於與角刀106接觸的材料108的表面積大，所以傾向於彎曲或擠壓，特別是當使用具有鋸齒狀邊緣的刀片時尤為如此。如上所討論的，這樣產生了過多的切削碎屑以及粗糙的切削邊緣。

發明內容
本部分提供了本公開的總體概述，並且不是其全部範圍或者其全部特徵的全面討論。用於切削軟質材料的超聲系統和方法，所述超聲系統具有超聲換能器，該超聲換能器使具有鋸齒狀邊緣的至少一個角刀軸向地振動，從而使得當將角刀移動入待切削的材料時，角刀在進出待切削材料的方向上振動以便進行衝入式切削。該待切削的軟質材料放置在超聲系統中並且角刀移動進入和穿過待切削材料。在一方面，角刀的鋸齒狀邊緣具有多個具有鋒利尖端的鋸齒，當角刀軸向地振動時，該鋸齒軸向地振動。在一方面，超聲角刀的鋸齒狀邊緣是平直的。在一方面，鋸齒狀邊緣是凸的。在一方面，鋸齒狀邊緣是凹的。在一方面，角刀的鋸齒狀邊緣是V形形狀，該鋸齒狀邊緣的左側部和右側部在鋸齒狀邊緣的中央的鋒利尖端處相接。在一方面，角刀的鋸齒狀邊緣具有凹形的引導部，所述凹形的引導部起始於形成它們相接處的鋒利尖端的角刀的邊緣的左側部和右側部。在一方面，角刀以20kHz至60kHz範圍內的頻率振動。從此處所提供的說明中，另外的適用領域將變得顯而易見。在本概述中的說明和特定示例僅旨在為了舉例說明的目的並不旨在限制本公開的範圍。


此處所描繪的附圖僅為了圖示所選實施方式、而非所有可能的實施的目的，並且不旨在限制本公開的範圍。圖I是現有技術的超聲切削系統的示意圖；圖2是根據本公開的方面的超聲切削系統的示意圖；圖3是圖2的超聲切削系統的超聲角刀的立體圖；
圖4是根據本公開的方面的超聲角刀的另一實施方式的立體圖；圖5是根據本公開的方面的超聲角刀的另一實施方式的立體圖；圖6是根據本公開的方面的超聲角刀的另一實施方式的立體圖；以及圖7是具有多個角刀的圖2的超聲切削系統的示意圖。在貫穿附圖的幾個視圖中，相應的附圖標記指示相應的零件。
具體實施例方式現在將參考附圖更充分地描述示例性實施方式。圖2示出了根據本公開的方面的用於切屑軟質材料的超聲系統200。除了角刀206之外，超聲系統200具有與超聲系統100相同的部件，這些相同的部件由相同的附圖標記標示，並且如下文中更詳細地討論的，角刀206軸向地振動，而不是側向地振動。角刀206的邊緣212不是平滑邊緣。而是，在一方面，其是具有帶有如圖3中更詳細地示出的鋒利尖端216的多個鋸齒215的鋸齒狀邊緣。在操作中，向超聲系統200供電並且超聲振動的角刀206向下移動至容納在切屑板110上的材料108中，用角刀206的邊緣212切削材料108。當角刀206移動至材料108中時角刀206軸向地振動，從而使得角刀206進行衝入式切削。即，角刀206在進出材料108的方向上振動，以便進行衝入式切削。關於圖2中的超聲系統200的定向，軸向地是豎直地。就這一點而言，當邊緣212是鋸齒狀邊緣時，當角刀軸向地振動時，鋸齒軸向地振動。舉例來說，超聲換能器102使角刀206以20kHz至60kHz範圍內的頻率振動。在圖4所示的另一實施方式中，角刀406具有V形形狀的邊緣412，該邊緣412具有一系列鋒利尖端416，邊緣412的右側部和左側部418、420(如圖4的定向)在邊緣412的中央的鋒利尖端420處相接。在圖4所示的實施方式中，右側部和左側部418、420具有凹形的引導部，所述凹形的引導部相接以形成尖端422。在圖5所示的另一實施方式中，角刀506具有凸曲線狀鋸齒狀邊緣512，該凸曲線狀鋸齒狀邊緣512具有帶有一系列的鋒利尖端516的一系列的鋸齒515。在圖6所不的另一實施方式中，角刀606具有 凹曲線狀鋸齒狀邊緣612，該凹曲線狀鋸齒狀邊緣612具有帶有一系列鋒利尖端616的一系列鋸齒615。應當理解，角刀能夠具有如下邊緣帶有具有一個或者多個鋒利尖端的邊緣的其它構造的邊緣。超聲系統200可具有如圖7所示的聯接於增強器104的多個角刀，例如角刀206。儘管示出為角刀206，應當理解，角刀還可以是角刀406、506和606中的任一個。可以有利地使用超聲系統200切割均為軟質材料的硬皮食品和海綿狀食品。硬皮食品是具有硬皮但是具有軟質的內部的食品，例如某些麵包。為了圖示和說明的目的已經提供了實施方式的前述說明。其不旨在是詳盡無遺的或者限制本發明。特定實施方式的單個元件或者特徵通常不限制於該特定實施方式，而是如果適用可互換並且能夠用在選定的實施方式中，即使未特別地示出和描述也是如此。還可以以許多方式對特定實施方式的單個元件或者特徵進行改變。這種改變不應被視作偏離本發明，並且所有這種改進旨在包含在本發明的範圍內。
權利要求
1.一種用於切削軟質材料的超聲系統，包括超聲換能器，所述超聲換能器使具有鋸齒狀邊緣的至少一個角刀軸向地振動，從而使得當將所述角刀移動進被切削的材料產品中時，所述角刀在進出所述材料的方向上振動以便進行衝入式切削。
2.根據權利要求I所述的系統，其中，所述角刀的所述鋸齒狀邊緣具有帶有鋒利尖端的多個鋸齒，當所述角刀軸向地振動時所述鋸齒軸向地振動。
3.根據權利要求2所述的系統，其中，所述角刀的所述鋸齒狀邊緣是凸形的。
4.根據權利要求2所述的系統，其中，所述角刀的所述鋸齒狀邊緣是凹形的。
5.根據權利要求I所述的系統，其中，所述角刀的所述鋸齒狀邊緣是V形的，所述角刀的所述鋸齒狀邊緣的右側部和左側部在所述鋸齒狀邊緣的中央於一鋒利尖端處相接。
6.根據權利要求I所述的系統，其中，所述角刀的所述鋸齒狀邊緣的所述右側部和左側部具有凹形的引導部，所述凹形的引導部相接時形成所述鋒利尖端。
7.根據權利要求I所述的系統，其中，所述超聲換能器使所述角刀以20kHz至60kHz範圍內的頻率振動。
8.根據權利要求I所述的系統，其中，增強器將所述角刀聯接於所述超聲換能器。
9.根據權利要求I所述的系統，其中，所述超聲換能器使多個角刀軸向地振動。
10.根據權利要求I所述的系統，其中，所述軟質材料是硬皮食品或者軟質的海綿狀食品。
11.一種切削軟質材料的方法，包括 將軟質材料放置在包括超聲換能器的超聲系統中； 利用超聲換能器使具有鋸齒狀邊緣的至少一個角刀軸向地振動，從而使得當將所述角刀移動進被切削的材料中時，所述角刀在進出所述材料的方向上振動以便進行衝入式切削；以及 將所述角刀軸向地移動進且穿過所述被切削的材料。
12.根據權利要求11所述的方法，其中，使所述至少一個角刀軸向地振動包括使多個角刀軸向地振動。
13.根據權利要求11所述的方法，其中，所述軟質材料是硬皮食品或者軟質的海綿狀食品並且將所述軟質材料放置在超聲系統中包括將所述硬皮食品或者軟質的海綿狀食品放置在所述超聲系統中。
14.根據權利要求11所述的方法，其中，使所述至少一個角刀軸向地振動包括使所述至少一個角刀以20kHz至60kHz範圍內的頻率振動。
15.根據權利要求11所述的方法，其中，使所述至少一個角刀軸向地振動包括使所述至少一個角刀以20kHz至60kHz範圍內的頻率振動。
全文摘要
一種用於切削軟質材料(108)的超聲系統(200)和方法，所述超聲系統(200)具有超聲換能器(102)，該超聲換能器(102)使具有鋸齒狀邊緣(212，412，512，612)的至少一個角刀(206，406，506，606)軸向地振動，從而使得當將角刀移動入待切削的食品時，角刀在進出該食品的方向上振動以便進行衝入式切削。
文檔編號B26D1/06GK102712094SQ201180006297
公開日2012年10月3日 申請日期2011年4月1日 優先權日2010年4月12日
發明者亞瑟·蘇莫 申請人:必能信超聲公司