DE10023103C1

DE10023103C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Zerkleinern von Kunststoffkartuschen

Info

Publication number: DE10023103C1
Application number: DE10023103A
Authority: DE
Inventors: Robert A Wagner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-05-11
Filing date: 2000-05-11
Publication date: 2001-10-18
Anticipated expiration: 2020-05-12
Also published as: EP1282489A2; ATE275027T1; AU2001268922A1; DE50103475D1; EP1282489B1; DE10191743D2; WO2001085406A2; WO2001085406A3

Abstract

Um Kunststoffkartuschen, insbesondere entleerte Farbkartuschen zum Zwecke der anschließenden Entsorgung zu zerkleinern, wird, beginnend am offenen Ende der Kartusche, längs einer Schraubenlinie in diese eingeschnitten, der anfallende Span wird in kurze Abschnitte zerhackt oder zerschnitten und der Schnitt wird in geringem Abstand vom Kartuschenboden beendet. DOLLAR A Eine Zerkleinerungsmaschine hat ein Antriebs- und Schneidwerk aus zwei Antriebswalzen (7, 9), in deren eine ein Kreismesser (19) etwa mittig eingebaut ist, welches in eine Messernut (17) der anderen Walze greift. Eine Kartusche (30) wird derart schräg eingestoßen, dass das Schneidwerk längs einer Schraubenlinie in die Kartuschenwand einschneidet und einen laufenden Span abtrennt. Die Schrägstellung der Kartusche wird durch eine Rampenfläche (15) und/oder durch einen führenden Einlaufkragen (44) erzwungen. Der laufende Span wird mittels eines ein Hackmesser (11) aufweisenden Spanzerteilwerks in kurze Abschnitte zerteilt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Zerklei nerung von Kunststoffkartuschen. Dabei ist vorzugsweise an Kartuschen für Druckfarben (2 kg) gedacht.

Farben für das Druckereigewerbe werden immer öfter in zylindrischen Kartuschen von ca. 32 cm Länge mit einem Durchmesser von ca. 10 cm in den Verkehr gebracht. Diese Kartuschen sind nicht wie die bisher üblichen konischen Farbdosen im leeren Zustand ineinander stapelbar. Durch diesen Umstand sind die leeren Kartuschen durch ihr Volumen ein Problem in den Druckbetrieben, da beim Einsatz an mehreren Druckmaschinen erhebliche Mengen leerer Kartuschen anfallen.

Aufgrund gesetzlicher Vorschriften müssen leere Kartu schen gesammelt und an entsprechende Entsorger abgegeben werden. Eine Entsorgung über den Gelben Punkt oder ähn liche Systeme ist nicht möglich, da es sich nicht um Publikumsprodukte handelt. Es besteht seitens der Far benindustrie eine Rücknahmeverpflichtung. Um diese Auf gabe wirtschaftlich lösen zu können, haben die deutschen Druckfarbenhersteller eine Gesellschaft (GEBR) gegrün det, die diese Pflicht übernimmt. Die Druckereien be kommen Plastiksäcke zur Verfügung gestellt, in die etwa 40 Kartuschen passen und die in einem bestimmten Rhythmus durch beauftragte Entsorger abgeholt werden.

Um das Raumproblem der Lagerung und des Transports lee rer Kartuschen schon unmittelbar an den Verbrauchsstel len (Druckmaschinen) zu reduzieren, werden zur Zerklei nerung der Kartuschen Schredder angeboten. Es handelt sich dabei meist um modifizierte Garten- bzw. Industrie schredder.

Nachteilig beim Einsatz solcher Schredder ist der hohe Geräuschpegel, der die Aufstellung an den Druckmaschinen verbietet. Die den Schredder bedienende Arbeitskraft muss mit den entsprechenden Schutzmitteln (Brille, Ohr schützer, Handschuhe) ausgerüstet sein.

Hinzu kommt vor allem, dass die Kartuschen in diesen Schreddern vollständig zerkleinert werden. Während bei gut ausgepressten Kartuschen zwar die Zylinderwand fast farbfrei ist, befinden sich im Kartuschenkopf und der Austrittsdüse noch wesentliche Farbreste. Diese bewirken bei allen bisher eingesetzten Schreddern Verschmutzungen der Messer und führen in Verbindung mit dem heiß und weich werdenden Kunststoff zum schnellen Ausfall der Geräte. Die dann notwendige Reinigung ist schwierig und erfordert große Mengen an Lösungsmitteln. Außerdem be steht das geschredderte Material aus klebrigen, nicht rieselfähigen Partikeln, was in der Aufbereitung und Verwertung große Probleme bereitet. All dies hat dazu geführt, dass das Schreddern leerer Farbkartuschen sich kaum durchgesetzt hat, sondern bald wieder aufgegeben wurde.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 89 10 922 U1 ist eine vor allem zur Zerkleinerung von leeren Öldosen be stimmte Maschine bekannt, bei der das Abfallgut zwischen zwei Messerwalzen erfaßt wird, welche besetzt sind mit ineinandergreifenden Messerscheiben, die scharfkantige Zähne aufweisen. Durch das Ineinandergreifen der Messer scheiben wird das Abfallgut in Streifen geschnitten und durch das Zusammenwirken der Zähne gegenüberliegender Messerscheiben werden diese Streifen dann noch in kurze Stücke zerschnitten, sodaß kleine Abfallpartikel be stimmter Größe anfallen.

Auch diese Zerkleinerungsmaschine zerkleinert das Ab fallgut insgesamt und vollständig und ist deshalb aus den gleichen Gründen wie die Schredder zum Zerkleinern von Farbkartuschen ungeeignet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung aufzuzeigen, die unter Vermeidung der beschriebenen Nachteile das Zerkleinern von Kunst stoffkartuschen, insbesondere von leeren Farbkartuschen, auf elegante und entsorgungsgerechte Weise gestattet.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich aus den Patentansprüchen 1 und 4. Weitere vorteilhafte Ausge staltungen sind in den Unteransprüchen der Ansprüche 1 und 4 beschrieben.

Mit dem vorgeschlagenen Verfahren und Vorrichtung werden die Kartuschen auf einfache Weise auf zwei entsorgungsgerechte Fraktionen aufgeteilt, deren jede sachgerecht und effizient entsorgt werden kann. Die aus der Zylin derwand der Kartuschen entstehenden Spanstücke sind fast farbfrei, schüttfähig und können volumensparend in Säc ken oder Tonnen gelagert und transportiert werden. Der abgetrennte Kartuschenkopf mit der Düse und dem in vor derster Stellung befindlichen Kolben, der noch Farbreste enthält, wird getrennt hiervon auf geeignete Weise ent sorgt.

Der von der Maschine ausgehende Geräuschpegel ist sehr niedrig, so dass ein Einsatz an den Druckmaschinen selbst gut möglich ist. Die Bedienung ist einfach, da die leere Kartusche nur in die Maschine eingeschoben werden muss und der übrige Ablauf automatisch stattfin det.

Da die Antriebswalzen und die Schneidvorrichtung der Maschine nur mit der fast farbfreien Zylinderwand der Kartuschen in Berührung kommen, kommt es kaum zu Ver schmutzungen und es können lange Betriebsintervalle zwischen Reinigungsgängen verwirklicht werden. Eine Reini gung ist erst nach der Zerkleinerung von ca. 300 bis 500 Kartuschen erforderlich. Dies bedeutet auch eine erheb liche Ersparnis an Lösungsmitteln, Putzlappen und ande rem Reinigungsmaterial.

Die Maschine ist kompakt und ihr Betrieb erfordert kei nen hohen Energiebedarf (es genügt ein Antriebsmotor von ca. 300 W Leistung). Die Bedienung ist nicht gefahrenge neigt.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigegebenen Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die wesentlichen Teile der unverkleideten Ma schine in einer schematischen perspektivischen Ansicht;

Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Darstellung des Schneidwerks und des Spanzerteilwerks der Maschine;

Fig. 3 eine Darstellung wie in Fig. 1 unter einem von der anderen Seite her auf das Schneidwerk ge richteten Blickwinkel;

Fig. 4 eine perspektivische Gesamtdarstellung der einsatzbereiten Maschine;

Fig. 5 die Draufsicht auf die Maschine gemäß Figur mit einer zur Zerspanung eingeschobenen Kartu sche.

In einem nur schematisch angedeuteten Maschinenkasten 1 ist im wesentlichen ein Antriebsmotor und ein Getriebe untergebracht, welche drei Abtriebswellen anzutreiben haben, deren erste, aus der Frontfläche 3 fliegend her vortretende eine obere Antriebswalze 7 und deren zweite, unterhalb der ersten aus der Frontfläche hervortretende eine untere Antriebswalze 9 mit geriffelter Oberfläche trägt. Die dritte Abtriebswelle tritt aus einer Seiten fläche 5 des Maschinenkastens hervor und trägt ein ro tierendes Hackmesser 11.

Unterhalb der unteren Antriebswalze und vor dieser lie gend ist eine runde Zentrier- und Anschlagplatte 13 an geordnet, deren Durchmesser etwas kleiner ist als der Innendurchmesser der zu zerkleinernden Kartuschen. Sie dient beim Einschieben der Kartuschen 30 und bei der Zerkleinerung zu deren Positionierung und Führung. Ihre oberste Umfangsstelle liegt auf der Höhe der oberen Man tellinie der unteren Antriebswalze 9, also der Material erfassungsstelle zwischen den Antriebswalzen 7, 9. Sie ist in Axialrichtung federnd gelagert.

Im Bereich des Umfangs der Zentrier- und Anschlagplatte 13 und hinter dieser ist eine Rampenfläche 15 ausgebil det, welche sich über etwas mehr als Dreiviertel eines Umfangs erstreckt und deren Höhe, längs einer Schrauben fläche verlaufend, in Richtung der Drehung der Kartuschen beim Schneidvorgang abnimmt. Der mittlere Stei gungswinkel dieser Schrauben-Rampenfläche entspricht dem Schrägstellungswinkel α, den die Kartuschenachse A_K beim Einstoßen und während der Zerspanung bezüglich der Achs richtung A_W der Antriebswalzen 7, 9 einnimmt (Fig. 5).

Die geriffelte Oberfläche der unteren Antriebswalze 9 ist von einer umlaufenden Messernut 17 unterbrochen. In diese greift ein Kreismesser 19 ein, welches koaxial in der oberen Antriebswalze 7 eingebaut ist und deren Ober fläche unterteilt.

An die Schnittstelle schließt sich eine waagerechte Spanführung 21 an, die einen Spankanal 23 mit einem Spanführungsboden 25 bildet, wobei die Endkante des Spanführungsbodens 25 mit dem rotierenden Hackmesser 11 zusammenwirkt. Unterhalb des Spanführungsbodens 25 be ginnt die Rampenfläche 15 und verläuft in Drehrichtung der Kartusche, wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich, bis kurz vor die Schnittstelle zwischen den Antriebs walzen 7, 8, wo ihre Höre minimal ist und in Axialrich tung einen Abstand von der Schnittstelle aufweist, der der von der Kartusche abzutrennenden Spanbreite ent spricht.

Im Betrieb der Maschine wird der Motor eingeschaltet, welcher die obere und die untere Antriebswalze 7, 9 so wie das Hackmesser 11 im durch Pfeile angedeuteten Dreh sinn antreibt. Eine zu zerkleinernde Kartusche wird mit ihrem offenen Ende voran auf die Zentrier- und Anschlag platte 13 geschoben und unter dem Schrägstellungswinkel α vorgestoßen, bis die Antriebswalzen 7, 9 den vorderen Rand ergreifen und unter Drehung der Kartusche einzuzie hen beginnen. Dabei beginnt das Kreismesser 19, unter dem Schrägstellungswinkel in die Kartuschenwand einzu schneiden und einen Span abzutrennen. Der Kartuschenrand wird bis zur Anlage an die Rampenfläche 15 herangezogen und gleitet längs desselben, so dass, beginnend mit ei nem spitzen Anfang, kontinuierlich ein Span abgetrennt wird, dessen Breite dem Abstand zwischen Schnittstelle des Kreismessers 19 und Ende der Rampenfläche 15 in Axi alrichtung entspricht. Der Schnitt verläuft längs einer Schraubenlinie in die Zylinderwand der Kartusche hinein.

Wie in Fig. 1 gestrichelt angedeutet, bewegt sich der abgetrennte Span durch den Spankanal 23, um an dessen Ende vom Hackmesser 11 in Abschnitte gewünschter Länge von einigen Zentimetern zerhackt zu werden. Es versteht sich, dass die Länge dieser Abschnitte vom Verhältnis der Drehzahlen von Antriebswalzen 7, 9 und rotierendem Hackmesser 11 bestimmt wird. Das Drehzahlverhältnis ist entweder durch ein Getriebe vorgegeben; bei Verwendung zweier Antriebsmotore ist es auch leicht wählbar. Die Spanabschnitte fallen in einen unterhalb der Abhackstel le angeordneten Auffangbehälter 42.

Der Schnitt in das Wandmaterial der Kartusche verläuft längs einer Schraubenlinie, deren Steigung dem Schräg stellungswinkel α der Kartusche entspricht, welcher sei nerseits vor allem durch die Neigung der Rampenfläche 15 bestimmt ist. Es versteht sich, dass es nur auf den Win kel zwischen der Kartuschenachse und der Ebene ankommt, in der das Kreismesser 19 rotiert und mit der Messernut 17 zusammenwirkt. Möglich wäre also auch eine Ausbildung, bei der die Kartusche 30 rechtwinklig zur Front fläche 3 der Maschine eingestoßen wird und beim Zer spanen gerichtet ist und die Achsen der Antriebswalzen 7, 9 unter dem Schrägstellungswinkel zur Normalen auf die Frontfläche 3 seitlich weggeneigt sind, so dass das Kreismesser 19 unter dem Steigungswinkel schräg in den Rand der rechtwinklig eingestoßenen Kartusche einschnei det.

Das Zerschneiden der Kartusche in einen Span längs einer Schraubenlinie und anschließende Zerhacken des Spans in kurze Abschnitte setzt sich fort, bis der Boden der Kar tusche bzw. die Rückenfläche des in vorderster Stellung befindlichen Kartuschenkolbens auf die Stirnfläche der Zentrier- und Anschlagplatte 13 trifft. Die Antriebs walzen 7, 9 versuchen, den verbliebenen Kartuschenrest weiter einzuziehen, so dass die Platte 13 entgegen der Wirkung der sie beaufschlagenden Feder einen geringen Betrag eingedrückt wird, bis der kurze Federweg aufge braucht ist und der weitere Vorschub verhindert wird. Der abgeschnittene Span läuft spitz aus. Im Moment der völligen Abtrennung des Spans verschwindet die Einzugs kraft der Antriebswalzen 7, 9, die die Platte 13 beauf schlagende Feder entspannt sich schlagartig und die da durch vorschnellende Platte 13 wirft den Kartuschenkopf mit einem Wandrest aus, dessen Länge dem Abstand zwi schen der Stirnfläche der eingefederten Platte 13 und der Schnittstelle entspricht. In der Praxis beträgt die se Resthöhe 3 bis 4 Zentimeter.

Die Maschine kann einen auf geeignete Weise angebrachten Endschalter aufweisen, der beim Ausfedern der Platte 13 betätigt wird und den Antriebsmotor abstellt.

Es versteht sich, daß die Maschine auch in anderer räum licher Anordnung gebaut werden kann, etwa in der Weise, daß die Antriebswalzen 7, 9 in einer Waagerechtebene nebeneinander liegen und der Spankanal 23 senkrecht nach unten verläuft. Die beschriebene und gezeigte Anordnung ist jedoch die bevorzugte, weil so der Anfall der fast farbfreien Spanstückchen und der noch farbbehafteten Kartuschenköpfe nebeneinander erfolgt und die jeweiligen Auffangbehälter nebeneinander gestellt werden können. Eine Aufstellung in dieser Weise zeigen Fig. 4, 5.

Fig. 4 zeigt, wie der von einer Verkleidung 32 umgebene Maschinenkasten 1 auf einem Untergestell 34 befestigt ist und unterhalb des von einer Schneidwerkverkleidung 36 umgebenen Schneidwerks ein Kartuschenkopf-Auffangbe hälter 38 aufgestellt ist und unterhalb des von einer Spanzerteilwerk-Verkleidung 40 umgebenen Spanzerteil werks ein Spanauffangbehälter 42 aufgestellt ist. Fig. 5 zeigt die Maschine mit einer eingeschobenen Kartusche 30 bei Beginn von deren Zerspanung in der Draufsicht, wobei der Schrägstellungswinkel α zwischen der Achse A_K der Kartusche und der Achse A_W der Antriebswalzen gezeigt ist.

Zu sehen ist in Fig. 4, 5 noch ein von der Schneidwerk verkleidung 36 vorspringender und die Zentrier- und An schlagplatte 13 mit Abstand umgebender Einlaufkragen 44, der zusätzlich zur Zentrier- und Anschlagplatte beim Einstoßen der Kartusche positionierend wirkt. Die Kartu sche wird mit ihrem offenen Ende in den Ringraum zwischen dem Einlaufkragen 44 und der Zentrier- und An schlagplatte 13 eingeschoben.

Eine mögliche Ausbildungsvariante ist es, den Einlauf kragen 44 unter dem Schrägstellungswinkel α zur Achs richtung der Antriebswalzen 7, 9 anzuordnen und seine Länge so zu wählen, dass er die Kartusche bei ihrem Ein zug unter dem gewünschten Steigungswinkel der Schrauben schnittlinie führt. Ein solcher führender Einlaufkragen kann dann die Rampenfläche 15 entbehrlich machen. Die dabei möglichen geringen Schwankungen des Schrägstel lungswinkels der Kartusche führen nur zu Schwankungen der Breite des ablaufenden Spans.

Bezugszeichenliste

1

Maschinenkasten

3

Frontfläche

5

Seitenfläche

7

Obere Antriebswalze

9

Untere, geriffelte Antriebswalze

11

Hackmesser

13

Zentrier- und Anschlagplatte

15

Rampenfläche

17

Messernut

19

Kreismesser

21

Spanführung

23

Spankanal

25

Spanführungsboden

30

Kartusche

32

Maschinenverkleidung

34

Untergestell

36

Schneidwerkverkleidung

38

Kartuschenkopf-Auffangbehälter

40

Spanzerteilwerk-Verkleidung

42

Spanauffangbehälter

44

Einlaufkragen
A_W

Achsrichtung Antriebswalzen
A_K

Achsrichtung Kartusche
α Schrägstellungswinkel, Schraubenlinien-Steigungs winkel

Claims

1. Verfahren zum Zerkleinern von Kunststoffkartuschen, insbesondere von entleerten Farbkartuschen zum Zwecke der anschließenden Entsorgung, dadurch gekennzeichnet, dass beginnend am offenen Ende der Kartusche längs einer Schraubenlinie in diese einge schnitten wird und der Schnitt in geringem Abstand vom Kartuschenboden beendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der anfallende Span in kurze Abschnitte zerhackt oder zerschnitten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Spanabschnitte einerseits und der Kartuschenkopf aus Boden und einem kurzen, ggf. noch den Kartuschenkolben enthaltenden Wandbereich andererseits getrennt gesammelt werden.

4. Maschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Zentrier- und Anschlagplatte (13), auf die die Kartusche mit ihrem offenen Ende voran einzuschieben ist und ein Antriebswalzenpaar (7, 9), welches an einer Um fangsstelle den Kartuschenrand erfasst und dessen Achsen so zur Kartuschenachse schräggestellt sind, dass es die Kartuschenwand längs einer Schraubenlinie einzieht und welches mit einem Schneidwerk zusammenwirkt, das in die Kartuschenwand längs einer Schraubenlinie unter Ab trennung eines laufenden Spans einschneidet, wobei der Kartuschenboden bzw. der vor diesem sitzende Kartuschenkolben durch seinen Anschlag an der Stirnflä che der Zentrier- und Anschlagplatte (13) den weiteren Vorschub verhindert und die Beendigung des Zerspanens bewirkt.

5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrier- und Anschlagplatte (13) in Axialrich tung federnd angeordnet ist und die Federsteifigkeit so gewählt ist, dass beim Anschlag des Kartuschenbodens bzw. des vor diesem sitzenden Kartuschenkolbens eine Einfederung stattfindet, so dass nach der vollständigen Abtrennung des Spans vom Kartuschenkopf dieser von der sich entspannenden Feder ausgeworfen wird.

6. Maschine nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine Schneide- oder Hackvorrichtung, welche den ablau fenden Span periodisch in kurze Abschnitte zerteilt.

7. Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung des Schneidwerks ein Kreismesser (19) ist, welches zwi schen den Stirnenden einer der Antriebswalzen (7) und koaxial zu dieser angeordnet ist und welches eingreift in eine umlaufende Messernut (17) der anderen Antriebswalze (9).

8. Maschine nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine an die Schneideinrichtung anschließende Spanführung (21) mit einem Spankanal (23), an dessen Ende das Span zerteilungswerk vorgesehen ist.

9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Spanzerteilwerk ein Hackmesser (11) aufweist, welches mit einer Scherkante am Ende des Spankanals (23) zusammenwirkt.

10. Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 9, gekennzeichnet durch eine als Anschlagfläche für den vorderen Rand der Kartuschenwand wirkende und den Schrägstellungswinkel (α) zwischen Kartuschenachse (A_K) und Achsen (A_W) des Antriebswalzenpaares vorgebende Ram penfläche (15), deren Verlauf unter dem Steigungswinkel der Schnitt-Schraubenlinie zu der Ebene geneigt ist, welche rechtwinklig zu den Achsen der Antriebswalzen (7, 9) orientiert ist und in der das Kreismesser (19) liegt, und die kurz vor der Einzugs- und Schneidestelle zwi schen den Antriebswalzen in einem Axialabstand von der letzteren endet, welcher die Breite des abgeschnittenen Spans definiert.

11. Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der Antriebswalzen (7, 9) rechtwinklig zur Frontfläche (3) der Maschine orientiert sind und die Rampenfläche (15) unterhalb des Spanführungsbodens (25) beginnt und mit abnehmender Höhe dem Verlauf der Schrau benlinie folgend sich bis kurz vor die Einzugs- und Schnittstelle zwischen den Antriebswalzen (7, 9) erstreckt.

12. Maschine nach einem der Ansprüche 4 bis 9, gekenn zeichnet durch einen die einzuschiebende Kartusche füh renden zylindrischen Einlaufkragen (44), der unter einem Schrägstellungswinkel zu den Achsen der Antriebswalzen (7, 9) geneigt ist.