CN117836129A - 包装材料加工机及操作包装材料加工机的方法 - Google Patents

包装材料加工机及操作包装材料加工机的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种包装材料加工机(10)，其包括上部加工工具(12)和下部加工工具(14)，配置为相互作用以加工片材材料。此外，还提供了包含电动机(20)和飞轮(22)的驱动单元(18)。电气供应单元(28)与电动机(20)电连接，使电动机(20)能够作为电动机运行。此外，电气能量回收单元(44)与电动机(20)电连接，使能量回收单元(44)能够存储或转移电动机(20)作为发电机运行时提供的电能，飞轮(22)与驱动单元(18)刚性连接。本发明还公开了一种操作包装材料加工机(10)的方法。

Description

包装材料加工机及操作包装材料加工机的方法
技术领域
本发明涉及一种包装材料加工机，其包括上部加工工具和下部加工工具，上部加工工具和下部加工工具配置为相互作用将片材材料加工。所述包装材料加工机还包括驱动单元，驱动单元包括电动机和飞轮。其中，上部加工工具和下部加工工具的至少一个通过飞轮与电动机相连，使得至少一个加工工具可以与另一个加工工具相对往复移动。包装材料加工机还包括电气供应单元。所述单元与电动机电连接，使电动机可作为电动马达运行。
本发明还涉及一种操作包装材料加工机的方法。
背景技术
包装材料加工机和其操作方法为已知的。
包装材料加工机中的电动机通常由交流电(AC)驱动。在这种情况下，电动机可以被称为AC机器或AC电机。AC电机的示例包括同步电机和异步电机。为了使这些AC电机以可变速度运行，与其相应的电气供应单元具有能够将交流电供电网的频率转换为驱动AC电机所需频率的频率转换器。该频率转换器也可以被称为变频驱动器。
飞轮用于抑制驱动单元内的振动，也可用于使上部加工工具和下部加工工具的至少一个往复运动中死点的平稳过度，例如，顶死点和/或底死点。特别是在上部加工工具和下部加工工具的至少一个通过切换杠杆机构驱动时，情况更是如此。
发明内容
本发明的目标是降低上述类型包装材料加工机的能源消耗。
本发明通过上述类型的包装材料加工机以解决了这个问题。上述类型的包装材料加工机还包括电气能量回收单元，其与电动机电连接，使得能量回收单元能够存储或转移电动机作为发电机运行时提供的电能，而飞轮与驱动单元刚性连接。在需要使至少一个加工工具减速或停止时，可以将电动机作为发电机操作。这可以在加工片材材料或终止加工时发生。如果在能量回收单元中存储了回收的电能，则可以在以后用于操作机器，例如，用于驱动驱动单元。因此，需要提供给包装材料加工机的电能则较少。换句话说，包装材料加工机的能源效率提高了。如果能量回收单元将电能转移到其他地方，则所转移的能量将被纳入能源平衡中，因此考虑到这个能源平衡，包装材料加工机的整体消耗量就减少了。
在已知的包装材料加工机中，驱动单元配备了与电动机电连接的制动电阻器。如果需要减少电动机及与其所连接的飞轮的转速，或要停止电动机的旋转，多余的能量将通过制动电阻器以热量形式耗散。显然，在本发明的包装材料加工机中，没有必要将多余的动能以热量形式耗散。因此，包装材料加工机承受的热负荷减少了，同时也降低了火灾风险。
根据一个实施例，能量回收单元包括电力存储装置。因此，回收的能量可被存储并随后使用。这减少了包装材料加工机的整体能源消耗。在一些例子中，存储装置包括电容器和/或电池。
能量回收单元可以连接到电气供应单元的直流线路。直流线路可以是直流总线路。因此，能量回收单元由直流供电。能量回收单元特别适用于包括通常由直流电源供电的电力存储装置。然而，也可以将直流电转移到直流电设备。
根据一种变体，能量回收单元包括交流电转换器。因此，即使能量回收单元由直流供电，也可以用于为交流电的设备供电。因此，能量回收单元可具有多种应用。
此外，能量回收单元可包括频率转换器。在这里，频率转换器被理解为一种设备，其能够将具有第一功率频率的交流电转换为具有与第一功率频率不同的第二功率频率的交流电。这些设备也被称为可变频率变压器或可变频率驱动。因此，能量回收单元可用于为需要交流电的设备供电。在这种情况下，设备所需的频率可以独立于作为发电机运行的电动机提供的功率频率进行调整。
能量回收单元还可以包括连接装置，其用于将能量回收单元电连接到电力供应网。因此，作为发电机运行的电动机提供的电能可以在连接到电力供应网的任何设备中使用。因此，供应给电力供应网的电能量，例如，通过外部供应商，可以被减少。
在一种实施例中，包装材料加工机有两个或更多的驱动单元，每个驱动单元都包括电动机和飞轮。其中，驱动单元与电能回收单元并联连接。因此，能量回收单元可以与多个驱动单元合作。这样的结构是简单的。此外，这也是一个紧凑的解决方案。
根据一种变体，上部加工工具和下部加工工具为模切工具。或者，上部加工工具和下部加工工具为热箔压印工具。因此，包装材料加工机是模切机或热箔压印机。在这些机器中，至少一个加工工具通常需要被减速或停止。例如，当需要更换作业时。因此，模切机和热箔压印机提供了减少整体能源消耗的巨大潜力，而能量回收单元可以利用这一点。
上述问题还通过一种包装材料加工机的操作方法得到解决，特别是在包装材料加工机中，使用与电动机和飞轮刚性连接的方法，使上部加工工具和下部加工工具相对于彼此以往复方式移动处理片材材料。在需要使飞轮减速的操作情况下，电动机作为发电机运行，并且电动机产生的电能被存储或转移到供应网或电力设备。飞轮需要减速的情况包括需要使飞轮停止旋转的情况，即减速直到不再旋转。此外，如果需要使飞轮减速，要么上部加工工具和下部加工工具与驱动单元脱钩，要么至少一个加工工具也需要被减速。因此，上部加工工具和下部加工工具的至少一个和/或飞轮的动能以电能的形式被回收。
在一种首选实施例中，包装材料加工机的操作方法与根据本发明的包装材料加工机一起使用。
附图说明
本发明将参照附图进行描述。图中，
图1示意性地显示了根据本发明的包装材料加工机，
图2示出了图1中的包装材料加工机的细节，包括三种能量回收单元的替代方案，
图3示出了包含三个驱动单元的包装材料加工机的电路图。
具体实施方式
图1展示了包装材料加工机10。
包装材料加工机10包括上部加工工具12和下部加工工具14，它们配置为相互作用以加工片材材料。
例如，包装材料加工机10为模切机。在这种情况下，上部加工工具12和下部加工工具14为模切工具。
或者，包装材料加工机10为热箔压印机。然后，上部加工工具12和下部加工工具14为热箔压印工具。
在本示例中，下部加工工具14是固定的，而上部加工工具12通过垂直引导装置16连接，使其可以相对于下部加工工具14垂直移动。
此外，上部加工工具12连接到驱动单元18。
驱动单元18包括电动机20、飞轮22、离合装置24和切换杠杆机构26。
电动机20适用于提供旋转驱动力。
离合装置24适用于选择性地地将切换杠杆机构26与飞轮22和电动机20分离和联接。
切换杠杆机构26配置为将电动机20的旋转驱动运动转换为上部加工工具12的垂直往复运动。
飞轮22用于抑制驱动单元18中的振动，并使切换杠杆机构26的死点平滑过渡。
因此，更详细地说，上部加工工具12通过飞轮22、离合装置24和切换杠杆机构26与电动机20连接，使得上部加工工具12可以与下部加工工具14相对垂直往复移动。
为了有效抑制振动，飞轮22与连接电动机20和切换杠杆机构26的轴刚性连接。飞轮22设置在电动机20和离合装置24之间，以便无论包装机加工机的特定操作状态如何，飞轮22的效能都可起作用的。
电动机20与电气供应单元28电连接。
电气供应单元28与电力供应网30电连接，图1中仅表示了电连接32a、32b和32c。
因此，如果电动机20通过电气供应单元28从电力供应网30获得电力，它可以作为电动机运行。
电动机20有足够的功率来操作切换杠杆机构26和上部工具12。在包装机加工机正常运行期间，飞轮仅用于抑制从电动机20到上部工具的驱动链中的振动，而不用于存储动能。没有飞轮的话，上部工具12的正常操作将不能实现。
在图中所示的示例中，电动机20是一种AC机器。
为了能够以不同速度操作电动机20，电气供应单元28包括变频器34。
变频器34通过三条电线路L1、L2、L3连接到电力供应网30。
每条线路L1、L2、L3都供应有交流电，例如，以50Hz的频率。
变频器34将这些电流转换为不同频率和/或幅度的交流电，在连接电气供应单元28和电动机20的线路U、V、W上提供。
为此，变频器34包括使用共六个二极管36的已知电路，这些二极管分别成对地归属于线路L1、L2、L3。此外，共有六个晶体管装置38分别成对地连接到线路U、V、W。
变频器34还包括所谓的直流总线路40，其包括第一直流线路42a作为正极和第二直流线路42b作为负极。
包装材料加工机10还包括电气能量回收单元44，该单元与电动机电连接，使能量回收单元44能够将电动机20作为发电机运行时提供的电能转移给电力供应网30。
更详细地说，电气能量回收单元44连接到电气供应单元28的直流总线路40，作为电气能量回收单元44的电力输入线路。
电气能量回收单元44还包括交流电转换器46，用于生成在电力输出线路48a、48b、48c上提供的三相交流电。为此，使用了包括总共六个晶体管装置50和三个电感52的已知电路(参见图2a)。
电气能量回收单元44还包括连接装置54，其用于将能量回收单元44电连接到电力供应网30。在本示例中，连接装置54包括三个电连接器56a、56b、56c，分别将电力输出线路48a、48b、48c连接到线路L1、L2、L3。
图2b展示了一种变体，其中能量回收单元44包括电力存储装置58，该装置取代了图2a中所示的能量回收单元44。
另一个替代方案则显示在图2c中，其中能量回收单元44包括频率转换器60。
与图2a的示例相反，能量回收单元44现在连接到线路U、V、W，而不是直流总线路40。正如与电气供应单元28的变频器34相关联的描述，可变频率的交流电可以在线路48a、48b、48c上提供。
在包装材料加工机10的操作过程中，如果需要使飞轮22减速，则在这种操作情况下使用能量回收单元44。如果飞轮22和上部工具12通过离合装置24联接，并且需要将上部工具12减速或停止移动，则会出现这种情况。
此外，也可存在在使用离合装置24将上部工具12从飞轮22解耦的操作情况下需要使飞轮22减速或停止的情况。
在这两种替代方案中，电动机20作为发电机运行，电动机20产生的电能被供应到电力供应网30(参见图2a和2c的替代方案)或存储(参见图2b的替代方案)。
图3显示了替代实施例的电路图，其中提供了总共三个驱动单元18。
每个驱动单元18包括一个或两个电动机20和飞轮(图3中未示出)。
驱动单元并联连接到电气能量回收单元44。
此外，请参考上述解释。
图3的能量回收单元44配置如图2a所示。

Claims (9)

1.一种包装材料加工机(10)，包括：
上部加工工具(12)和下部加工工具(14)，所述上部加工工具(12)和所述下部加工工具(14)被配置为相互作用以处理片材材料，
驱动单元(18)，其包括电动机(20)和飞轮(22)，其中所述上部加工工具(12)和所述下部加工工具(14)的至少一个通过所述飞轮(22)与所述电动机(20)联接，使得所述上部加工工具(12)和所述下部加工工具(14)的至少一个可相对另一个的所述上部加工工具(12)和所述下部加工工具(14)以往复方式移动，电气供应单元(28)，与所述电动机(20)电连接，使得所述电动机(20)可作为电动马达运行，
其特征在于，所述电动机(20)与电气能量回收单元(44)电连接，使得所述能量回收单元(44)能够存储或转移由作为发电机的所述电动机(20)提供的电能，所述飞轮(22)刚性连接至所述驱动单元(18)。
2.根据权利要求1所述的包装材料加工机(10)，其特征在于，所述能量回收单元(44)包括电力存储装置(58)。
3.根据权利要求1或2所述的包装材料加工机(10)，其特征在于，所述能量回收单元(44)连接到所述电气供应单元(28)的直流线路(42a,42b)。
4.根据权利要求3所述的包装材料加工机(10)，其特征在于，所述能量回收单元(44)包括交流电转换器(46)。
5.根据前述任一项权利要求所述的包装材料加工机(10)，其特征在于，所述能量回收单元(44)包括频率转换器(60)。
6.根据前述任一项权利要求所述的包装材料加工机(10)，其特征在于，所述能量回收单元(44)包括用于将所述能量回收单元(44)电连接到电力供应网(30)的连接装置(54)。
7.根据前述任一项权利要求所述的包装材料加工机(10)，其特征在于，所述包装材料加工机包括两个或以上的驱动单元(18)，每个所述驱动单元包括电动机(20)和飞轮(22)，其中，所述驱动单元(18)与所述电气能量回收单元(44)并联连接。
8.根据前述任一项权利要求所述的包装材料加工机(10)，其特征在于，所述上部加工工具(12)和所述下部加工工具(14)为模切工具，或所述上部加工工具(12)和所述下部加工工具(14)为热箔压印工具。
9.一种操作包装材料加工机(10)的方法，其中：
电动机(20)和与之刚性联接的飞轮(22)用于使上部加工工具(12)和下部加工工具(14)相对于彼此以往复方式移动以处理片材材料，
其特征在于，在需要使飞轮(22)减速的操作情况下，所述电动机(20)作为发电机运行，所述电动机(20)生成的电能被存储或转移到电力供应网(30)或电力设备。
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