DE102014106181A1

DE102014106181A1 - Ballenpresse

Info

Publication number: DE102014106181A1
Application number: DE102014106181.0A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-05-04
Filing date: 2014-05-04
Publication date: 2015-11-05
Also published as: EP2942186B1; US20150314548A1; US10471673B2; EP2942186A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ballenpresse zum Verpressen von losem Material, umfassend einen Presskanal mit einer Einfüllöffnung, eine im Presskanal verschiebbar angeordnete Pressplatte mit einer in Kontakt mit dem zu verpressenden Material stehenden Pressfläche, mehrere, mit elektro-hydraulischen Antriebsaggregaten gekoppelte Hydraulikzylinder zur Erzeugung einer Presskraft, zum Vorschieben der Pressplatte zwecks Einleitung der Presskraft in das eingefüllte Material, sowie zur Rückführung der Pressplatte in eine Ausgangsposition, und ein Kontroll- und Regelsystem, ausgebildet zur Kontrolle und Konstanthaltung der räumlichen Ausrichtung der Pressfläche während des Vorschiebens der Pressplatte. Das Kontroll- und Regelsystem umfasst vorzugsweise eine Distanz-Messeinrichtung zur sequentiellen Messung der Ist-Abstände zwischen Messpunkten auf der Pressfläche und gestellfesten Referenzpunkten, eine Messergebnis-Auswertung zur Ermittlung von Abweichungen der Ist-Abstände von vorgegebenen Soll-Abständen, und eine mit den Antriebsaggregaten verbundene Steuerschaltung zur Variation der Antriebsleistung zwecks Ausgleichs von Differenzen zwischen den Ist- und Soll-Abständen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ballenpresse, vornehmlich auf eine Gegenplattenpresse, zum Verpressen von losem Material, z. B. von Papier, Kartonagen, Kunststoffabfällen, PET-Flaschen und Metalldosen u. ä. Abfall. Die Ballenpresse umfasst einen Presskanal mit einer Einfüllöffnung für das lose Material, eine im Presskanal über eine vorgegebene Pressweglänge hinweg verschiebbare Pressplatte, und eine elektro-hydraulische Einrichtung zur Erzeugung einer Presskraft und zur Verschiebung der Press platte zwecks Übertragung der Presskraft auf das eingefüllte Material.
Ballenpressen sind an sich bekannt. Sie werden eingesetzt, um vorwiegend Verpackungsmaterial aus Pappe und Karton, aber auch Schnittgut aus Aktenvernichtern, Kunststoffabfälle und textiles Fasermaterial zu verdichten, um dieses Platz sparend transportieren, zwischenzulagern und einer Wiederverwendung als Wertstoff zuführen zu können.
Es sind verschiedene Bauarten von Ballenpressen verbreitet, darunter horizontale Kanalballenpressen, denen auch der Gegenstand des vorliegenden Schutzrechtes zuzuordnen ist.
Hierbei wird mittels einer in horizontaler Richtung verschiebbaren, vorzugsweise elektro-hydraulisch angetriebenen Pressplatte das in den Presskanal eingefüllte Material durch den Einfüllbereich hindurch in einen Pressraum vorgeschoben und dort unter Einwirkung der Presskraft zu meist quaderförmigen Ballen verdichtet.
Ein Problem bei Ballenpressen dieser Art besteht darin, dass aufgrund der inhomogenen Festigkeitseigenschaften des zu verpressenden Materials während des Pressvorgangs Gegenkräfte auf die Pressplatte einwirken, die zeitlich und örtlich variieren. Das hat zur Folge, dass sich die räumliche Ausrichtung der Pressplatte in Relation zur Pressrichtung ändert, sofern die Pressplatte nicht ausreichend stabil gehalten und geführt ist. Selbst solide ausgeführte mechanische Halterungen und Führungen unterliegen aufgrund stetiger Wechselbeanspruchung einem erheblichen Verschleiß, der zu Betriebsausfällen führt oder zumindest aufwendige vorbeugende Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen erfordert.
In DE 37 34 555 A1 ist eine Ballenpresse beschrieben, bei der ein Pressenstempel mit einem Antrieb gekoppelt ist, der aus zwei oder mehreren achsparallel nebeneinander angeordneten Zylindern vorzugsweise gleichen Durchmessers besteht, von denen ein Zylinder oder eine Gruppe aus mehreren Zylindern ortsfest abgestützt ist und ein Joch gemeinsam mit dem Pressenstempel verschiebt. An dem Joch ist ein weiterer Zylinder oder eine Gruppe weiterer Zylinder abgestützt und verschiebt den Pressenstempel. Joch und Pressenstempel sind innerhalb eines Pressengehäuses mechanisch mittels Stützlagern geführt. Der erste Zylinder bzw. die erste Gruppe aus mehreren Zylindern dient zum Verpressen des Materials zu Ballen, der weiterer Zylinder bzw. die Gruppe weiterer Zylinder dient zum Ausschieben des fertig gepressten Ballens.
Die Begriffe Pressplatte und Pressenstempel gelten im Sinne der Erfindung als synonym.
DE 10 2009 053 134 B4 beschreibt ebenfalls eine Ballenpresse zum Verpressen von Kartonagen und ähnlichen Abfallprodukten zu quaderförmigen Ballen. Die Antriebseinrichtung für den Pressenstempel umfasst zwei Gruppen achsparalleler Zylinder, von denen eine erste, am Pressengehäuse abgestützte Gruppe zum Verschieben eines Wagens gemeinsam mit dem Pressenstempel über eine erste Teilstrecke des Pressweges hinweg und die zweite, am Wagen abgestützte Gruppe zum Verschieben des Pressenstempels über eine zweite Teilstrecke des Pressweges hinweg vorgesehen ist. Ein weiterer, am Pressenstempel abgestützter Zylinder dient zum Ausschieben des fertig gepressten Ballens. Wagen und Pressenstempel sind innerhalb des Pressengehäuses mechanisch geführt.
Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Ballenpresse der vorbeschriebenen Art so weiterzubilden, dass die Stabilität der Ausrichtung des Pressenstempels bzw. der Pressplatte weitestgehend unabhängig von mechanischen Halterungen oder Führungen gewährleistet ist.
Erfindungsgemäß ist bei einer Ballenpresse der eingangsbeschriebenen Art, nämlich umfassend

– einen Presskanal mit einer Einfüllöffnung für das lose Material,
– eine im Presskanal über eine vorgegebene Pressweglänge L_ges hinweg verschiebbar angeordnete Pressplatte, die eine in Kontakt mit dem zu verpressenden Material stehende Pressfläche aufweist, sowie
– mehrere, mit elektro-hydraulischen Antriebsaggregaten gekoppelte Hydraulikzylinder,
– zur Erzeugung einer Presskraft,
– zum Vorschieben der Pressplatte über die Pressweglänge L_ges hinweg zwecks Einleitung der Presskraft in das eingefüllte Material, und
– zur Rückführung der Pressplatte in eine Ausgangsposition,

_ges

In einer ersten, bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ballenpresse weist das Kontroll- und Regelsystem auf

– eine Distanz-Messeinrichtung zur sequentiellen Messung der Ist-Abstände zwischen mindestens drei kollinearen Messpunkten auf der sich verschiebenden Pressfläche und gestellfesten Referenzpunkten, die die Sollausrichtung der Pressfläche definieren,
– eine Messergebnis-Auswertung zur Ermittlung von Abweichungen der Ist-Abstände von vorgegebenen Soll-Abständen, und
– eine mit den Antriebsaggregaten verbundene Steuerschaltung zur Variation der Antriebsleistung zwecks Ausgleichs von Differenzen zwischen Ist- und Soll-Abständen mittels der Hydraulikzylinder in Echtzeit.

Die Messung der Abstände zwischen den Messpunkten und den Referenzpunkten ist bevorzugt optisch durch Laufzeitmessung, Lasertriangulation oder Auswertung der Phasenlage reflektierter Laserstrahlung vorgesehen. Im Rahmen der Erfindung liegt jedoch auch eine Abstandmessung mittels Potentiometer, mit magnetischen Sensoren, pneumatische Längenmessung oder auf der Basis von Wirbelstrommessungen.
Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ballenpresse ist ein Kontroll- und Regelsystem vorgesehen, bei dem die elektro-hydraulischen Antriebe und die zugeordneten Hydraulikzylinder zwecks Kompensation von Differenzen der auf die einzelnen Hydraulikzylinder während des Verpressens einwirkenden Gegenkräfte

– über ein Gleichlaufregelsystem und/oder
– über ein Positionsregelsystem miteinander verknüpft sind, so dass

_ges

Bei dem Gleichlaufregelsystem beispielsweise ist die Konstanthaltung der räumlichen Ausrichtung der Pressplatte auf der Basis von Messungen der Gegenkräfte vorgesehen, die an den Anlenkposition der Kolbenstangen auf die Pressplatte wirken. In Abhängigkeit von den Messergebnissen erfolgt eine Druckregulierung in den Hydraulikkreisläufen zwecks Vermeidung von Vorschub-Differenzen und damit von Verkantungen der Pressplatte.
Bei dem Positionsregelsystem beispielsweise ist die Konstanthaltung der räumlichen Ausrichtung der Pressplatte vorgesehen auf der Basis von Wegmessungen an den Kolbenstangen der Hydraulikzylinder und Druckregulierungen in den Hydraulikkreisläufen in Abhängigkeit von den Ergebnissen der Wegmessungen so, dass Positionsfehler ausgeregelt werden. Dabei kann einer der Hydraulikzylinder eine Masterfunktion in Bezug auf den Vorschub je Zeiteinheit übernehmen, während den übrigen Hydraulikzylindern eine Slave-Funktion zukommt.
Bevorzugt ist in beiden Ausführungsformen des Kontroll- und Regelsystems jedem Hydraulikzylinder ein gesondertes Antriebsaggregat zugeordnet, und jedes Antriebsaggregat weist eine Hydraulikpumpe und einen Frequenzumrichter auf.
Weiterhin bevorzugt sind die Hydraulikzylinder gruppenweise parallel geschaltet, wobei eine erste Gruppe parallel geschalteter Hydraulikzylinder zur Erzeugung und Übertragung der Presskraft auf eine verschiebbare Zwischenplatte vorgesehen ist. Die Zwischenplatte ist gemeinsam mit der Pressplatte um eine Teilpressweglänge L₁ verschiebbar. Eine zweite Gruppe parallel geschalteter Hydraulikzylinder ist zur Erzeugung und Übertragung der Presskraft auf die Pressplatte vorgesehen, wobei die Pressplatte relativ zur Zwischenplatte um eine Teilpressweglänge L₂ verschiebbar ist. Es gilt, dass die Teilpressweglänge L₁ plus die Teilpressweglänge L₂ gleich der Pressweglänge L_ges sind.
Die Zwischenplatte ist nach ihrer Verschiebung um die Teilpressweglänge L₁ infolge der von der ersten Gruppe von Hydraulikzylindern erzeugten Kraft in ihrer Position fixiert, so dass sich die zweite Gruppe zwecks Vorschubs allein der Pressplatte von der Zwischenplatte abstützen kann.
Die Hydraulikzylinder der ersten Gruppe sind die Zwischenplatte einschließlich der Pressplatte in Pressrichtung drückend bzw. schiebend angeordnet, und die Hydraulikzylinder der zweiten Gruppe sind die Pressplatte in Pressrichtung ebenfalls drückend bzw. schiebend angeordnet. Allerdings liegen auch Ausführungsformen im Rahmen der Erfindung, bei denen die Hydraulikzylinder der ersten Gruppe die Zwischenplatte einschließlich der Pressplatte in Pressrichtung ziehend und/oder die Hydraulikzylinder der zweiten Gruppe die Pressplatte in Pressrichtung ziehend angeordnet sind.
Die erste Gruppe kann beispielsweise vier parallel geschaltete Hydraulikzylinder umfassen, während die zweite Gruppe drei parallel geschaltete Hydraulikzylinder umfasst. In einer weiteren Ausführungsvariante umfasst die zweite Gruppe ebenfalls vier parallel geschaltete Hydraulikzylinder.
Es kann ein weiterer mit der Pressplatte verbundener Hydraulikzylinder vorhanden sein, ausgebildet zum Ausschieben eines nach Erreichen der Pressweglänge L_ges fertig gepressten Ballens aus dem Presskanal heraus.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von, die Erfindung jedoch nicht einschränkenden, Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen in schematischen Darstellungen:
1 die vereinfachte perspektivische Darstellung einer Ballenpresse nach Stand der Technik bei seitlicher Blickrichtung auf den Presskanal mit Einfüllöffnung und auf die Pressplatte, hier in ihrer Ausgangsposition vor Beginn des Pressvorgangs;
2 die perspektivische Darstellung der Ballenpresse nach 1 mit gleicher Blickrichtung, jedoch mit Blick in das Innere des Pressengehäuses und Anordnung der Hydraulikzylinder gemäß der Erfindung;
3 die Ballenpresse nach 2 in einer nichtperspektivischen Seitenansicht mit Darstellung der Pressweglänge von der Ausgangsposition der Pressplatte bis zu ihrer Position bei einem fertig gepressten Ballen;
4 eine Sicht auf die Pressplatte und die dahinter entgegengesetzt zur Pressrichtung liegende Zwischenplatte und Darstellung der Ankopplung einer ersten Gruppe von parallel geschalteten Hydraulikzylindern an die Pressplatte und einer zweiten Gruppe von parallel geschalteten Hydraulikzylindern an die Zwischenplatte;
5 die perspektivische Darstellung nach 2, hier jedoch bei ausgefahrenen Kolbenstangen der Hydraulikzylinder der ersten Gruppe;
6 die Ballenpresse nach 5 in einer nichtperspektivischen Seitenansicht;
7 die perspektivische Darstellung nach 5, hier jedoch bei zusätzlich ausgefahrenen Kolbenstangen der Hydraulikzylinder der zweiten Gruppe, wobei sich die Pressplatte in ihrer Position bei einem fertig gepressten Ballen befindet;
8 die Ballenpresse nach 7 in einer nichtperspektivischen Seitenansicht;
9 die perspektivische Darstellung nach 7, hier jedoch bei ausgefahrener Kolbenstange eines zusätzlichen Hydraulikzylinders zum Ausschieben des fertig gepressten Ballen aus dem Presskanal;
10 die Ballenpresse nach 9 in einer nichtperspektivischen Seitenansicht, und
11 das Beispiel eines Hydraulikschaltplanes zum Betreiben einer Ballenpresse nach 2 bis 10 mit Einzelansteuerung der Hydraulikzylinder.
Aus 1 ist der prinzipielle Aufbau einer Ballenpresse 1 nach Stand der Technik ersichtlich. Perspektivisch dargestellt ist ein Blick seitlich von außen auf das Pressengehäuse 2, das den Presskanal 3 umschließt. Das Pressengehäuse 2 weist eine Einfüllöffnung 4 auf, durch den hindurch das zu verpressende Material (nicht dargestellt) in Einfüllrichtung M in den Presskanal 3 einfüllbar ist. Im Inneren des Presskanals 3 befindet sich die hier teilweise sichtbare Pressplatte 5, die in Pressrichtung P verschiebbar ist.
Zwecks ergänzender Erläuterung der Ballenpresse 1 nach 1 zeigt 2 einen Blick in das Innere des seitlich geöffnet dargestellten Pressengehäuses 2. Ersichtlich sind hier der Presskanal 3, die Einfüllöffnung 4 und die Pressplatte 5 in ihrer Ausgangsposition zu Beginn des Pressvorgangs. Die Pressplatte 5 ist mit ihrer Pressfläche 6 senkrecht zur Pressrichtung P ausgerichtet.
Der Presskanal 3 weist beispielhaft einen quadratischen Querschnitt auf, den die Pressplatte 5 aufgrund ihrer geometrischen Gestaltung im Wesentlichen ausfüllt, wobei sich die Dicke der Pressplatte 5 in Pressrichtung P erstreckt. Ein dem Presskanal 3 abgewandter Raum 7, der sich von der Pressplatte 5 bis zu einer Wandung 8 erstreckt, die das Pressengehäuse 2 entgegengesetzt zur Pressrichtung P abschließt, ist einer elektro-hydraulischen Einrichtung vorbehalten, die zur Erzeugung einer Presskraft und zur Verschiebung der Pressplatte 5 zwecks Übertragung der Presskraft auf das eingefüllte Material ausgebildet ist. Die elektro-hydraulische Einrichtung weist mehrere Hydraulikzylinder H11, H12...H1n; H21, H22...H2n; H3 (mit n ≥ 2) auf, die gemäß der Erfindung zum Teil gruppenweise parallel geschaltet sind (vgl. 3 bis 10).
Als Hydraulikzylinder H11, H12...H1n; H21, H22...H2n; H3 werden beispielsweise Differentialzylinder verwendet, die im Wesentlichen aus Gehäuse, Kolben, Kolbenstange und Anschlüssen für ein Druckmedium bestehen, wobei sich die Kolbenstange bei Differentialzylindern nur auf einer Seite der Kolbenfläche befindet.
Eine den Presskanal 3 in Pressrichtung P abschließende einfügbare Wandung – die auch als Gegenplatte bezeichnet wird und hier nicht dargestellt ist – nimmt während des Pressvorgangs die Presskraft auf und wird nach Beendigung des Pressvorgangs zeitweilig entfernt, so dass der fertig gepresste Ballen durch dieses Ende des Presskanals 3 ausgeschoben werden kann (vgl. 9 und 10).
Eine Variante der gruppenweisen Anordnung parallel geschalteter Hydraulikzylinder H11, H12...Hin; H21, H22...H2n wird nachfolgend anhand 3 erläutert.
In 3 ist beispielhaft eine Pressweglänge L_ges angezeigt, um welche die Pressplatte 5 in Pressrichtung P zwecks Verdichtung des in den Presskanal 3 eingefüllten Materials (nicht dargestellt) zu Ballen (nicht dargestellt) vorzuschieben ist.
Eine erste Gruppe H1 aus parallel geschalteten Hydraulikzylindern H11, H12...H1n ist zur Erzeugung der Presskraft und zu deren Übertragung auf eine Zwischenplatte 9 vorgesehen, die gemeinsam mit der Pressplatte 5 in Pressrichtung P verschiebbar angeordnet ist. Dazu sind die Hydraulikzylinder H11, H12...H1n beispielsweise jeweils mit ihrem Gehäuse an der Wandung 8 des Pressengehäuses 2 abgestützt, während die Kolbenstangen mit der Zwischenplatte 9 verbunden sind. Bei ausgefahrenen Kolbenstangen der Hydraulikzylinder H11, H12...H1n ist die Zwischenplatte 9 an der Position am Ende der Teilpressweglänge L₁ fixiert.
Die parallel geschalteten Hydraulikzylinder H21, H22...H2n einer zweiten Gruppe sind ebenfalls zur Erzeugung der Presskraft und zu deren Übertragung auf die Pressplatte 5 vorgesehen, wobei diese Hydraulikzylinder H21, H22...H2n mit ihren Gehäusen an der Zwischenplatte 9 befestigt sind, während die Kolbenstangen mit der Pressplatte 5 verbunden sind. So ist die Pressplatte 5 mittels Hydraulikzylinder H21, H22...H2n relativ zur fixierten Zwischenplatte 9 verschiebbar.
Beim Betreiben nach Stand der Technik einer solchen Anordnung ist die Verschiebung der Zwischenplatte 9 gemeinsam mit der Pressplatte 5 mittels der Hydraulikzylinder H11, H12...H1n zunächst um eine Teilpressweglänge L₁ vorgesehen, wonach dann erst die Verschiebung der Pressplatte 5 mittels der Hydraulikzylinder H21, H22...H2n um eine Teilpressweglänge L₂ erfolgt. Die Summe aus Teilpressweglänge L₁ und Teilpressweglänge L₂ entspricht der gesamten Pressweglänge L_ges.
Hierbei besteht das bereits eingangs beschriebene Problem, dass sich während des Vorschiebens der Pressplatte 5 mittels der Hydraulikzylinder H11, H12...H1n; H21, H22...H2n; H3 die räumliche Ausrichtung der Pressplatte 5 in Bezug auf die Pressrichtung P ändern kann, was eine Verklemmung der Pressplatte 5 im Presskanal 3 und damit eine Betriebsstörung der Ballenpresse 1 zur Folge hätte. Der Grund dafür liegt, wie bereits beschrieben, in den inhomogenen Festigkeitseigenschaften des zu verpressenden Materials, wodurch der Pressplatte 5 Gegenkräfte entgegen wirken, die zeitlich und – bezogen auf die Pressfläche 6 – örtlich variieren.
Um den im Stand der Technik bisher zwecks Stabilisierung der Pressplattenausrichtung bisher üblichen hohen Aufwand für mechanischen Führungen der Pressplatte 5 und oder der Zwischenplatte 9 zu vermeiden oder zumindest zu verringern, ist ein Kontroll- und Regelsystem vorgesehen mit einer Distanz-Messeinrichtung zur sequentiellen Messung der Ist-Abstände zwischen mindestens drei kollinearen Messpunkten auf der sich verschiebenden Pressfläche 5 und gestellfesten Referenzpunkten, die Teil einer Referenzfläche sind und so die Sollausrichtung der Pressfläche definieren (zeichnerisch nicht dargestellt). Weiterhin sind eine Messergebnis-Auswertung zur Ermittlung von Abweichungen der Ist-Abstände von vorgegebenen Soll-Abständen und eine mit den Antriebsaggregaten verbundene Steuerschaltung zur Variation der Antriebsleistung zwecks Ausgleichs von Differenzen zwischen Ist- und Soll-Abständen mittels der Hydraulikzylinder in Echtzeit vorgesehen.
Die Messung der Abstände zwischen den Mess- und den Referenzpunkten erfolgt bevorzugt optisch durch Laufzeitmessung, Lasertriangulation oder Auswertung der Phasenlage reflektierter Laserstrahlung.
Vorteilhaft ist jedem der Hydraulikzylinder H11, H12...H1n bzw. H21, H22...H2n ein gesondertes Antriebsaggregat A1, A2...An zur separaten Ansteuerung zugeordnet (vgl. 11). Jedes der Antriebsaggregate A1, A2...An weist eine Hydraulikpumpe sowie vorzugsweise einen Frequenzumrichter auf. Verursachen die während des Pressvorgangs differenziert auf die Pressplatte 5 einwirkenden Gegenkräften Abweichungen der Messergebnisse, werden diese ausgeglichen, indem durch Ansteuerung des jeweiligen Antriebsaggregates A1, A2...An eine Änderung der Antriebsleistung z. B. durch Änderung des Druckes oder Volumenstromes in dem entsprechenden Hydraulikkreislauf veranlasst wird zwecks Ausregelung der Differenzen in Echtzeit, so dass die Ausrichtung der Pressplatte 5 relativ zur Pressrichtung P erhalten bleibt.
4 zeigt anhand einer Draufsicht auf die Pressplatte 5 mit in Blickrichtung dahinter liegender Zwischenplatte 9 symbolisch die Anzahl und Ankopplung der Kolbenstangen K11, K12, K13, K14 von beispielhaft vier Hydraulikzylindern H11, H12, H13 und H14 der ersten Gruppe H1 und der Kolbenstangen K21, K22, K23 von beispielhaft drei Hydraulikzylindern H21, H22 und H23 der zweiten Gruppe H2. Eine zentrisch angeordnete Kolbenstange K3 eines einzelnen Hydraulikzylinders H3 ist zum Ausschieben der fertig gepressten Ballen in verlängerter Pressrichtung P aus dem Presskanal 3 heraus vorgesehen (vgl. 9 und 10).
5 zeigt wie bereits 2 einen Blick in das Innere des seitlich geöffnet perspektivisch dargestellten Pressengehäuses 2. Während aus 2 die Ausgangsposition der Pressplatte 5 zu Beginn des Pressvorgangs erkennbar ist, veranschaulicht 3 die Konstellation die sich ergibt, nachdem die Kolbenstangen K11, K12, K13, K14 der Hydraulikzylinder H11, H12, H13, H14 der ersten Gruppe H1 ausgefahren sind und die Zwischenplatte 9 gemeinsam mit der Pressplatte 5 über die Teilpressweglänge L₁ hinweg in die dargestellte Position vorgeschoben wurde, wobei das sich im Presskanal 3 befindende Material in dem sich verkleinernden Volumen des Presskanals 3 vorverdichtet worden ist.
Während des Vorschubes wurde mittels des oben beschriebenen Kontroll- und Regelsystems dafür gesorgt, dass Vorschubdifferenzen der parallel geschalteten Hydraulikzylinder H11, H12, H13, H14 durch Variation der Antriebsleistungen ausgeregelt wurden, so dass die Ausrichtung der Zwischenplatte 9 wie auch der Pressplatte 5 relativ zur Pressrichtung während der Verschiebung über die Teilpressweglänge L₁ hinweg konstant geblieben ist.
Die Zwischenplatte 9 ist in der dargestellten Position nach Vorschub um die Teilpressweglänge L₁ fixiert, beispielsweise durch Andruck an Anschlagelemente (nicht dargestellt).
Aus 6 ist die vorbeschriebene Konstellation anhand einer nichtperspektivischen Seitenansicht dargestellt. Wie hier ersichtlich, ist die Zwischenplatte 9 gemeinsam mit der Pressplatte 5 über die Teilpressweglänge L₁ hinweg in die gezeigte Position vorgeschoben worden, wobei das im Presskanal 3 befindliche Material zwar vorverdichtet, jedoch noch nicht zu einem fertigen Ballen verpresst worden ist.
Wie bereits 2 und 5, so zeigt 7 ebenfalls in einer perspektivischen Darstellung einen Blick in das Innere des seitlich geöffnet Pressengehäuses 2, wobei hier jedoch die Kolbenstangen K21, K22, K23 der Hydraulikzylinder H21, H22, H23 der zweiten Gruppe ausgefahren sind und die Pressplatte 5 über die Teilpressweglänge L₂ hinweg in die gezeigte Position vorgeschoben wurde, während die Zwischenplatte 9 in ihrer fixierten Position gemäß 5 und 6 verblieben ist. Dabei wurde das sich im Presskanal 3 befindende Material aufgrund des sich verkleinernden Volumens des Presskanals 3 zu einem fertigen Ballen (nicht dargestellt) verpresst.
Auch während dieses Vorschubes hat das erfindungsgemäß vorgesehene Kontroll- und Regelsystem dafür gesorgt, dass Vorschubwegdifferenzen der parallel geschalteten Hydraulikzylinder H21, H22, H23 ausgeregelt wurden, so dass die Ausrichtung der Pressplatte 5 relativ zur Pressrichtung P während ihrer Verschiebung über die Teilpressweglänge L₂ hinweg konstant geblieben ist.
Aus 8 ist die anhand 7 beschriebene Konstellation in einer nichtperspektivischen Seitenansicht dargestellt. Wie ersichtlich, ist die Pressplatte 5 über die Teilpressweglänge L₂ hinweg in die gezeigte Position vorgeschoben worden, wobei das im Presskanal 3 vorhandene Material zu einem fertigen Ballen gepresst worden ist. Die Zwischenplatte 9 ist bei diesem Prozessschritt in ihrer fixierten Position gemäß 5 und 6 verblieben.
Einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ballenpresse 1 entsprechend ist zusätzlich zu den vier Hydraulikzylindern H11, H12, H13, H14 der ersten Gruppe und den drei Hydraulikzylindern H21, H22, H23 der zweiten Gruppe ein weiterer Hydraulikzylinder H3 vorhanden, der zum Ausschieben des fertig gepressten Ballens aus dem Presskanal 3 heraus vorgesehen ist. Der Hydraulikzylinder H3 ist mit seinem Gehäuse gestellfest mit der Pressplatte 5 verbunden, während seine Kolbenstange K3 durch die Pressplatte 5 hindurchgeführt ist. In der hier dargestellten Konstellation ist die Kolbenstange K3 noch nicht ausgefahren, wodurch sich der Ballen noch innerhalb des Presskanals 3 unmittelbar vor der Pressplatte 5 befindet.
Dagegen zeigt 9 die Situation mit ausgefahrener Kolbenstange K3. Und zwar ist die Kolbenstange K3 soweit ausgefahren, dass der Ballen aus dem Presskanal 3 ausgeschoben worden ist.
In 10 ist die anhand 9 beschriebene Konstellation in einer nichtperspektivischen Seitenansicht dargestellt.
Der Arbeitszyklus der Ballenpresse wird nach dem Fertigpressen eines Ballens abgeschlossen, indem die Kolbenstangen K11, K12, K13, K14 der Hydraulikzylinder H11, H12, H13, H14 der ersten Gruppe, die Kolbenstangen K21, K22, K23 der Hydraulikzylinder H21, H22, H23 der zweiten Gruppe und die Kolbenstange K3 des Hydraulikzylinders H3 wieder eingefahren und so die Kolbenstange K3, die Zwischenplatte 9 sowie die Pressplatte 5 in ihre Ausgangspositionen zurück geführt werden.
Während die Hydraulikzylinder H11, H12, H13, H14, H21, H22, H23, H3 zum Ausfahren der Kolbenstangen K11, K12, K13, K14, K21, K22, K23, K3 entsprechend der Arbeitsschritte nach 1 bis 10 gruppenweise nacheinander angesteuert werden, kann das Einfahren der Kolbenstangen K11, K12, K13, K14, K21, K22, K23, K3 optional entweder zeitlich nacheinander oder zeitgleich vorgesehen sein.
Am Beispiel eines Hydraulikschaltplanes zeigt 11 eine Einzelansteuerung der H11, H12, H13, H14, H21, H22, H23, H3 mittels vier Antriebsaggregaten A1 bis A4. Wie aus 11 ersichtlich, ist dem Hydraulikzylinder H11 und dem Hydraulikzylinder H21 ein Antriebsaggregat A1 zugeordnet, dem Hydraulikzylinder H12 und dem Hydraulikzylinder H22 ein Antriebsaggregat A2 zugeordnet, dem Hydraulikzylinder H13 und dem Hydraulikzylinder H23 ein Antriebsaggregat A3 zugeordnet und dem Hydraulikzylinder H14 und dem Hydraulikzylinder H3 ein Antriebsaggregat A4 zugeordnet. In den Hydraulikleitungen zwischen den Antriebsaggregaten A1...A4 und den jeweils zugeordneten Hydraulikzylindern H11...H14; H21...H23; H3 sind 4/3-Wegeventile V11, V21; V12, V22; V13, V23; V14, V3 mit Sperrmittelstellung und zwei Durchflusswegen zur wechselweisen Beaufschlagung der Hydraulikzylinder angeordnet. Somit ist jeder der Hydraulikzylinder H11...H14; H21...H23; H3 von einem gesondert zugeordneten Antriebsaggregat A1...A4 separat ansteuerbar.
Abschließend wird zu der Beschreibung angemerkt, dass Begriffe wie „oben”, „unten”, „links” und „rechts” sich nur auf die betreffenden Figuren beziehen und somit von der Realität abweichen können. Auch können die Proportionen in der Realität abweichend zu den Figuren sein. Ferner sind die Figuren keine exakten technischen Zeichnungen, sondern sollen lediglich den Charakter der Erfindung zeigen. Bezüglich der Bezugszeichen ist auszuführen, dass gleiche Nummern in den verschiedenen Figuren auch immer gleiche Bauteile bezeichnen und jeweils die gleiche Bedeutung haben, auch wenn sie in der Beschreibung der Ausführungen nicht zu jeder Figur ausdrücklich genannt werden. Die Bedeutung von in der Beschreibung nicht erwähnten Bezugszeichen ergibt sich aus der Bezugszeichenliste insgesamt und/oder aus der Offenbarung in den Figuren.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel, sondern ist in den angewandten Verfahren und Einrichtungen variabel. Sie umfasst insbesondere auch Varianten, die durch Kombination von in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung beschriebenen Merkmalen bzw. Elementen gebildet werden können. Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten sowie aus den Zeichnungen offenbarten Merkmale sind weitere Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Weiterhin können einzelne, in Verbindung mit den Figuren beschriebene Merkmale bzw. Funktionsweisen oder in den Figuren lediglich gezeigte technische Merkmale für sich allein genommen eine selbständige Erfindung darstellen.
Nach einer in den Figuren nicht enthaltenen Ausführungsvariante, kann die Messung der Abstände zwischen den Mess- und den Referenzpunkten statt mit optischen Mitteln mit mechanisch wirkenden Mitteln erfolgen, z. B. mit Seilzugsensoren. Seilzugsensoren, die auch Seillängengeber genannt werden, sind kompakte Sensoren und zudem preiswert. Mit ihnen kann präzise die Position oder Positionsänderung von Objekten ermittelt werden. Kernbestandteile eines Seilzugsensors sind ein Sensorelement (z. B. Potentiometer oder Encoder) und ein Präzisionsmessseil. Mit dem Sensorelement wird die Wegänderung in ein proportionales elektrisches Signal gewandelt. Seilzuggeber sind wartungsfrei, zuverlässig undbesonders schnell und einfach zu montieren.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind somit lediglich Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes.
Bezugszeichenliste

1: Ballenpresse
2: Pressengehäuse
3: Presskanal
4: Einfüllöffnung
5: Pressplatte
6: Pressfläche
7: Raum
8: Wandung
9: Zwischenplatte
A1...A4: Antriebsaggregate
H1, H2: Gruppen (von Hydraulikzylinder H11...H14 bzw. H21...H23)
H11...H14: Hydraulikzylinder
H21...H23: Hydraulikzylinder
H3: Hydraulikzylinder
K11...K14: Kolbenstangen
K21...K23: Kolbenstangen
K3: Kolbenstange
L₁: Teilpressweglänge
L₂: Teilpressweglänge
L_ges: Pressweglänge
M: Einfüllrichtung
P: Pressrichtung
V11...V14: Wegeventile
V21...V23: Wegeventile
V3: Wegeventil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3734555 A1 [0006]
DE 102009053134 B4 [0008]

Claims

Ballenpresse zum Verpressen von losem Material, vorzugsweise von Kartonagen, umfassend: – einen Presskanal mit einer Einfüllöffnung für das lose Material, – eine im Presskanal über eine vorgegebene Pressweglänge Lges hinweg verschiebbar angeordnete Pressplatte, die eine in Kontakt mit dem zu verpressenden Material stehende Pressfläche aufweist, sowie – mehrere, mit elektro-hydraulischen Antriebsaggregaten gekoppelte Hydraulikzylinder, – zur Erzeugung einer Presskraft, – zum Vorschieben der Pressplatte über die Pressweglänge Lges hinweg zwecks Einleitung der Presskraft in das eingefüllte Material, und – zur Rückführung der Pressplatte in eine Ausgangsposition, gekennzeichnet durch ein Kontroll- und Regelsystem, ausgebildet zur Kontrolle und Konstanthaltung der räumlichen Ausrichtung der Pressfläche (6) während des Vorschiebens der Pressplatte (5) über die gesamte Pressweglänge (Lges) hinweg.
Ballenpresse nach Anspruch 1, bei der das Kontroll- und Regelsystem umfasst – eine Distanz-Messeinrichtung zur sequentiellen Messung der Ist-Abstände von mindestens drei kollinearen Messpunkten auf der sich verschiebenden Pressfläche (6) von gestellfesten Referenzpunkten, die die Sollausrichtung der Pressfläche (6) definieren, – eine Messergebnis-Auswertung zur Ermittlung von Abweichungen der Ist-Abstände von vorgegebenen Soll-Abständen, und – eine mit den Antriebsaggregaten verbundene Steuerschaltung zur Variation der Antriebsleistung zwecks Ausgleichs von Differenzen zwischen Ist- und Soll-Abständen mittels der Hydraulikzylinder (H11, H12...Hn und H21, H22...Hn) in Echtzeit.
Ballenpresse nach Anspruch 2, bei der die Abstandsmessung zwischen den Mess- und den Referenzpunkten – optisch durch Laufzeitmessung, Lasertriangulation oder Auswertung der Phasenlage reflektierter Laserstrahlung, – mittels Potentiometer, – mit magnetischen Sensoren, – pneumatisch, oder – auf der Basis von Wirbelstrommessungen vorgesehen ist.
Ballenpresse nach Anspruch 1 mit einem Kontroll- und Regelsystem, bei dem die elektro-hydraulischen Antriebe und die zugeordneten Hydraulikzylinder zwecks Kompensation von Differenzen der auf die einzelnen Hydraulikzylinder (H11, H12...Hn und H21, H22...Hn) während des Verpressens einwirkenden Gegenkräfte – über ein Gleichlaufregelsystem und/oder – über ein Positionsregelsystem miteinander verknüpft sind, so dass – die Ausrichtung der Pressplatte (5) relativ zur Pressrichtung (P) während der Verschiebung über die gesamte Pressweglänge (Lges) hinweg konstant ist.
Ballenpresse nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei der – jedem Hydraulikzylinder (H11, H12...Hn und H21, H22...Hn) ein gesondertes Antriebsaggregat zugeordnet ist und jedes Antriebsaggregat eine Hydraulikpumpe und einen Frequenzumrichter aufweist, – die Hydraulikzylinder (H11, H12...Hn und H21, H22...Hn) gruppenweise parallel geschaltet sind, – eine erste Gruppe (H1) parallel geschalteter Hydraulikzylinder (H11, H12...Hn) zur Erzeugung der Presskraft und deren Übertragung auf eine verschiebbare Zwischenplatte (9) vorgesehen ist, wobei die Zwischenplatte (9) gemeinsam mit der Pressplatte (5) um eine Teilpressweglänge (L1) verschiebbar ist, – eine zweite Gruppe (H2) parallel geschalteter Hydraulikzylinder (H21, H22...Hn) zur Erzeugung der Presskraft und deren Übertragung auf die Pressplatte (5) vorgesehen ist, wobei die Pressplatte (5) relativ zur Zwischenplatte (9) um eine Teilpressweglänge (L₂) verschiebbar ist, – wobei gilt Teilpressweglänge (L₁) plus Teilpressweglänge (L₂) gleich Pressweglänge (Lges), und – wobei die Zwischenplatte (9) bei Erreichen der Teilpressweglänge (L₁) fixiert ist.
Ballenpresse nach Anspruch 5, wobei – die Hydraulikzylinder (H11, H12...Hn) der ersten Gruppe (H1) die Zwischenplatte (9) und/oder die Pressplatte (5) entweder in Pressrichtung (P) ziehend oder in Pressrichtung (P) drückend angeordnet sind, und – die Hydraulikzylinder (H21, H22...Hn) der zweiten Gruppe (H2) entweder die Pressplatte (5) in Pressrichtung (P) ziehend oder in Pressrichtung (P) drückend angeordnet sind.
Ballenpresse nach Anspruch 6, wobei – die erste Gruppe (H1) vorzugsweise vier parallel geschaltete Hydraulikzylinder (H11...H14) umfasst, – die zweite Gruppe (H2) vorzugsweise drei parallel geschaltete Hydraulikzylinder (H21...H23) umfasst.
Ballenpresse nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei der ein weiterer, mit der Pressplatte (5) verbundener Hydraulikzylinder (H3) vorhanden ist, ausgebildet zum Ausschieben eines nach Erreichen der Pressweglänge (L_ges) fertig gepressten Ballens aus dem Presskanal (3) heraus.
Ballenpresse nach Anspruch 8, bei der – jeweils einem von drei Hydraulikzylindern (H11...H13) der ersten Gruppe (H1) und einem der drei Hydraulikzylinder (H21...H23) der zweiten Gruppe (H2) gemeinsam ein Antriebsaggregat (A1...A3) zugeordnet ist, und – dem vierten Hydraulikzylinder (H14) der ersten Gruppe (H1) und dem zum Ausschieben des Ballens vorgesehenen Hydraulikzylinder (H3) ein gemeinsames Antriebsaggregat (A4) zugeordnet ist, – wobei in der Hydraulikleitung zwischen jedem der Antriebsaggregate (A1...A4) und den jeweils zugeordneten Hydraulikzylindern (H11...H14; H21...H23; H3) ein 4/3-Wegeventil (V11, V21; V12, V22; V13, V23; V14, V3) mit Sperrmittelstellung und zwei Durchflusswegen zur wechselweisen Beaufschlagung der Hydraulikzylinder angeordnet ist.