DE29803981U1

DE29803981U1 - Heizdrahtschalter

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Publication number: DE29803981U1
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Priority date: 1997-03-11
Filing date: 1998-03-08
Publication date: 1998-05-20
Anticipated expiration: 2008-03-09
Also published as: CH692282A5

Description

Vögele, Richard
CH 5325-Leibstadt

Heizdrahtschalter

Die vorliegende Neuerung betrifft einen Schalter zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes zur elektrischen Beheizung eines gespannten Schneiddrahtes nach dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1.

Bei der Fassadenisolierung im Bausektor und im Bereich der Innendekoration ist es seit Jahren gebräuchlich, Schaumkunststoffe, wie zum Beispiel Polystyrol, mit gespannten, beheizten Widerstandsdrähten zu schneiden. Die dabei verwendeten Widerstandsdrähte werden elektrisch aufgeheizt und ermöglichen schnelle, glatte und genaue Schnitte in den porösen Materialien.

Aus der Patentliteratur sind verschiedene Stand-, Tisch- und Handgeräte bekannt, die sich dieses Arbeitsprinzip zunutze machen. Bei ^: dem in DE-A-3046643 beschriebenen Tischgerät liegt der gespannte Schneiddraht offen über der Arbeitsfläche des Gerätes. Obwohl der stromführende Draht offen liegt, besteht für das Bedienungspersonal nicht die Gefahr eines Stromschlages, da alle gebräuchlichen Schneidegeräte im Niedervoltbereich arbeiten. Allerdings kann sich der offenliegende Draht schnell bis zum Glühen erhitzen und stellt dadurch eine akute Gefahrenquelle dar. Unvorsichtiges Hantieren kann zu schweren Verbrennungen führen und beim Kontakt von leicht entzündlichem Material mit dem glühend heissen Draht kann es schlimmstenfalls sogar zum Ausbruch eines Brandes kommen.

Da der Dauerbetrieb nicht nur potentiell gefährlich ist, sondern auch die Standzeit des Schneiddrahtes entscheidend verringert, wurden verschiedene Schalter eingesetzt, um die Stromzufuhr zum Gerät, wie in CH-A-662528 beschrieben, oder zum Heizdraht, wie in

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CH-A-665797 beschrieben, manuell zu steuern. Weitere Entwicklungen in dieser Richtung sind auch aus US-A-2930878 und EP-A-0391844 bekannt. US-A-2930878 offenbart einen schwenkbaren Bügel eines Folienschneidgerätes, der einen Heizdraht trägt. An dem Bügel, der in eine Schneidstellung geschwenkt werden kann, ist ein Fortsatz angebracht, der erst beim Erreichen einer bestimmten Schwenkposition kurz vor der eigentlichen Schneidposition den Heizstromkreis schliesst. EP-A-0391844 hingegen beschreibt eine Schneidvorrichtung, deren Heizstromkreis nur dann geschlossen wird, wenn der Schneidbügel mit gespanntem Schneiddraht zum Schneiden mit zwei parallelen Armen in zwei unter Spannung stehende Auflage- und Führungsleisten geschoben wird. Ist der Schneidvorgang abgeschlossen, kann der Bügel aus der Führung entfernt werden, womit gleichzeitig der Stromkreis unterbrochen ist.
Um beim Schneiden hohe Vorschubgeschwindigkeiten zu erreichen, muss die vom Draht an das Schaumkunststoffmaterial ' abgegebene Wärme schnell und kontinuierlich ersetzt werden. Dies bedeutet aber auch, dass sich der stromführende Draht beim Wegfallen dieser Schneidkühlung sofort stark erhitzt, oft sogar bis zum Glühen. Wird der Schneidvorgang unterbrochen während sich der Schneiddraht noch im zu schneidenden Material befindet, zum Beispiel beim Ecken- oder Gehrungsschneiden, kann es ebenfalls zum unerwünschten Glühen des Drahtes kommen. Durch die vom Draht ausgehende starke Wärmestrahlung wird das den Draht umgebende Material geschmolzen und yerschmort. Dies führt nicht nur zu ungenauen Schnittkanten, sondern hat wiederum eine Verringerung der Lebensdauer des Drahtes und die Verschwendung von Energie zur Folge.

Jedesmal wenn der Draht glüht, sei dies im zu schneidenden Material oder nach erfolgtem Schnitt, wird das umgebende Material, respektive die an ihm haftenden Kunststoffpartikel verschmort. Dies . führt zu äusserst unangenehmen und zudem gesundheitsschädlichen Emissionen.

Letztlich werden solche Schneidgeräte auch vielfach in Bereichen angewendet, wo kein Stromanschluss vorhanden ist. Hier wird das Schneidgerät von einem Akkumulator gespeist. Lässt die Bedienungsperson aus Bequemlichkeit oder Nachlässigkeit den Heizdraht im Dauerbetrieb laufen, so entleert sich der Akku viel zu schnell.

Die vorliegende Neuerung stellt sich daher die Aufgabe, einen Schalter für einen elektrisch beheizten Schneiddraht zu schaffen, der die genannten Nachteile behebt.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäss der Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Weitere Ausführungsvarianten ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele des Neuerungsgegenstandes dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt:

Figur 1 einen Schneidbügel einer Schneidvorrichtung in vereinfachter Darstellung

Figur 2 eine Seitenansicht eines Schalters gemäss Figur 1 eingebaut in ein Schneidgerät; und

Figur 3a einen Querschnitt durch die beiden Schaltstücke einer Ausführungsform des neuerungsgemässen Schalters, wobei der Heizdraht nur teilweise gezeichnet ist und sich der Schalter in einer AUS-Stellung befindet; und

Figur 3b einen Schalter gemäss 3a, der sich durch Auslenkung des Heizdrahtes durch einen Polystyrolblock in einer EIN-Stellung befindet und strichliniert eine AUS-Stellung des Heizdrahtes, die Bewegungsrichtung des Polystyrolblockes ist durch einen Pfeil angedeutet; und

Figur 3c einen Schalter gemäss 3b, der sich durch Auslenkung des Heizdrahtes in entgegengesetzter Richtung durch einen Polystyrolblock in einer weiteren EIN-Stellung befindet; und

Figur 4a-c Draufsichten auf drei verschiedene Ausführungsformen der neuerungsgemässen Schaltstücke, wobei der Schalter sich in einer AUS-Stellung befindet und der Heizdraht quer geschnitten ist und mehrere Ausstellungen des Heizdrahtes strichliniert eingezeichnet sind; und

Figur 4d-f Draufsichten gemäss 4a-c, wobei sich der Schalter in EIN-Stellung befindet, und weitere EIN-Stellungen des Heizdrahtes strichliniert eingezeichnet sind; und

Figur 5a eine perspektivische Seitenansicht der beiden Schaltstücke eines weiteren neuerungsgemässen Schalters, wobei der Heizdraht nur teilweise gezeichnet ist und sich der Schalter in einer AUS-Stellung befindet; und

Figur 5b einen Schalter nach 5a, wobei der Schalter durch Schwenken des Schaltstückes in eine EIN-Stellung gebracht wurde.

In Figur 1 ist ein Schneidbügel 7 dargestellt, der in zwei Führungsschienen 8, 8' eines hier nicht weiter dargestellten Schneidgerätes eingeschoben ist. Mittels einer ebenfalls nicht eingezeichneten Stromquelle wird Spannung an beide Führungsschienen 8, 8' des Schneidgerätes angelegt. Ein elektrisch beheizbarer Schneiddraht 1, der aus einem bekannten Material, wie zum Beispiel Eisen, Kupfer oder Constantan, besteht ist zwischen zwei parallelen Schenkeln 71, 71' des Schneidbügels 7 gespannt. Der Widerstandsdraht 1 ist an den freien Enden der Bügelschenkel 71, 71' mittels je einer Rolle 5, 5' umgelenkt und durch eine endständig angebrachte Spannfeder F und eine Stellschraube R federnd gespannt. Die Spannfeder F sowie die Stellschraube R sind beide an einem Längsholm 72 des Schneidbügels 7 gelagert, der gegenüber den beiden Schenkeln 71, 71' elektrisch isoliert ist oder aus nicht leitendem Material besteht. Zum Schneiden steht somit die Länge des Drahtes 1 zur Verfügung, die die Oeffnung des U-förmigen Schneidbügels 7 überspannt. Da es genügt diesen

Drahtabschnitt zu beheizen, ist es vorteilhaft eine der beiden Umlenkrollen 5' aus leitfähigem Material zu gestalten und diese elektrisch leitend am Schenkel 71' zu lagern und die gegenüberliegende Rolle 5 vom Schenkel 71 elektrisch zu isolieren oder aus isolierendem Material zu gestalten. Die beiden Schenkel 71, 71' sind wiederum elektrisch leitend und entlang ihrer Längsachse verschiebbar in den Führungsschienen 8, 8' gelagert. Ein Schaltelement 2, das elektrisch leitend mit Schenkel 71 verbunden ist, befindet sich direkt bei der isolierten Umlenkrolle 5 und umfasst mit einer Schaltplatte 20 den Schneiddraht 1, ohne diesen zu berühren. Im dargestellten Ruhezustand oder in der Ausstellung fliesst also im Schneiddraht 1, der über Umlenkrolle 5' leitend mit einem Pol der Stromquelle verbunden ist, kein Strom, da er durch die isolierte Umlenkrolle 5 vom zweiten Pol der Stromquelle isoliert ist.

In der Detailzeichnung Figur 2 sind die Führungsschiene 8 und der darin, mittels Lagerrollen 9 verschiebbar gelagerte, Schenkel 71 des neuerungsgemässen Schneidgerätes im Querschnitt dargestellt. Eine rechtwinklig am Schenkel 71 angebrachte Achse 6 trägt die isolierte Umlenkrolle 5 und gleichzeitig eine Seitenplatte 22 des Schaltelementes 2. Das Schaltelement 2 ist mit seiner Seitenplatte 22 schwenkbeweglich um eine Schwenkachse P an der Achse 6 angebracht, und wird durch Anziehen der Klemmmutter 61 in einer fixen Schwenklage relativ zur Achse 6 und zu dem Bereich des Schneiddrahtes 1 gehalten, der zwischen den Schenkeln 71, 71' des Schneidbügels 7 gespannt ist.

Auf die Bedeutung dieser Schwenkbeweglichkeit wird im Weiteren noch genauer eingegangen.

Die Stromversorgung der Führungsschienen 8, 8' kann durch Kabel oder vorteilhafterweise direkt durch die metallischen und damit elektrisch leitfähigen Bauteile der Schneidvorrichtung erfolgen, wie dies zum Beispiel in der CH 687 242 beschrieben ist. Führungsschiene 8, Lagerrollen 9, Schenkel 7, Achse 6 und Schaltelement 2 sind alle aus leitfähigem Material gefertigt, und so genügt es zur elektrischen Versorgung des Drahtes 1 und des Schaltelementes 2, Spannung an die Führungsschienen 8, 8' anzulegen. Da das Gerät im Niedervoltbereich betrieben wird, können leitende Bauteile gefahrlos unter Spannung gestellt werden.

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Das Fehlen von separaten Leitungen an den beweglichen Teilen vereinfacht und verbilligt nicht nur die Herstellung des Gerätes, sondern macht das Gerät auch viel weniger anfällig für Störungen.
Die in Figur 3 dargestellte Schaltvorrichtung stellt schematisch die Funktion des äusserst einfachen, nur aus zwei Stücken bestehenden, indirekt betätigten Schaltgliedes dar. Die beiden Schaltstücke sind der Heizdraht 1 und das Schaltelement 2. Das bewegliche Schaltstück ist der Heizdraht 1 selbst. Die Betätigung des Schalters erfolgt durch Anpressen des zu schneidenden Materials S an den Schneiddraht 1. Der durch eine Aussparung 21 im Schaltstück 2 hindurchgeführte Draht 1 wird durch den Anpressdruck des zu schneidenden Materials S in Richtung R₁ ausgelenkt, berührt das leitende Material des Schaltelementes 2 punkt- oder linienförmig und schliesst dadurch den Heizstromkreis. Die Vorspannung des Heizdrahtes ist der Dichte und Festigkeit des zu schneidenden Materials S, im Normalfall eine Polystyrolplatte, angepasst. Sie ist so bemessen, dass durch moderaten Druck auf das zu schneidende Material S der Draht 1 bis zum Kontakt mit dem Schaltelement 2 ausgelenkt werden kann, so dass das am Draht 1 anliegende Material S tatsächlich durch den erwärmten Draht 1 geschmolzen wird, und nicht schon rein mechanisch vom Draht 1 durchtrennt wird, bevor es zum Kontakt zwischen Draht 1 und Schaltelement 2 kommt. Sobald von dem zu schneidenden Material S kein Druck mehr auf den Draht 1 ausgeübt wird, das heisst, sobald der Schneidvorgang unterbrochen oder beendet ist, kehrt das bewegliche Schaltstück, das heisst der Heizdraht 1, durch Rückzugskraft in seine Ausgangslage zurück und unterbricht damit den Stromkreis augenblicklich. Strom fliesst also nur solange wie tatsächlich geschnitten wird. Dadurch wird das unnötige Erwärmen bis hin zum Glühen des Heizdrahtes 1 vermieden, was zu einer verlängerten Standzeit des Drahtes und weniger Emissionen durch am Draht haftendes verschmorendes Kunststoffmaterial führt. Es wird dadurch auch möglich den Verbrauch an elektrischer Energie optimal gering zu halten, was bei Schneidgeräten die netzunabhängig durch Batterien oder Akkumulatoren betrieben werden besonders wünschenswert ist. Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass die Funktion des neuerungsgemassen Schalters auf der Relativbewegung des zu schneidenden Materials S zum Schneiddraht 1 basiert. Es ist

also nicht wesentlich ob der Schneiddraht 1 mittels einer ihn tragenden Schneidvorrichtung oder das zu schneidende Material S, oder im Falle eines Bogenschnittes sogar beides gleichzeitig, bewegt wird.

Die allseitig berandete Aussparung 21 in dem Schaltstück 2 ermöglicht es den Stromkreis zu schliessen, unabhängig davon in welche Richtung R₁ der Heizdraht 1 ausgelenkt wird. Die Schneidrichtung kann also problemlos geändert werden, ohne dass der neuerungsgemässe Schalter an Wirksamkeit verliert. Durch die Grosse und Form der Aussparung 21, durch die der Schneiddraht 1 geführt ist, kann die Ansprechzeit des Schalters allgemein und in Abhängigkeit von der Schneidrichtung R₁ beeinflusst werden. In Figur 4a-c sind einige mögliche Ausgestaltungen dargestellt. Bei einer kreisrunden Aussparung 21 ist die, bis zum Schliessen des Stromkreises nötige Auslenkung des Drahtes 1 und somit die Ansprechzeit in allen Schneidrichtungen gleich. Wird die Aussparung 21 dagegen als Langloch gestaltet, so führt erst eine grosse Auslenkung in Längsrichtung des Loches 21 zu einem Kontakt zwischen Heizdraht 1 und Schaltelement 2, und damit zum Schliessen des Stromkreises, während andererseits schon eine geringe Querauslenkung dazu genügt. Dies ist vorteilhaft, wenn zum Schneiden in verschiedene Richtungen unterschiedliche Ansprechzeiten benötigt werden. Wenn, wie in Figur 4c und 4f dargestellt das Schaltelement 2 den Schneiddraht 1 nicht vollständig umfasst, sondern teilweise seitlich offen ist, so kann damit eine Art Sicherheitsschalter gebildet werden, der trotz Auslenkung des Drahtes 1 in diese vorbestimmbare Richtung den Stromkreis nicht schliesst und das Schneiden in dieser Richtung verunmöglicht, während das Schneiden in andere gewünschte Richtungen problemlos möglich ist.

Die Form des Schaltelementes 2 kann ganz den Erfordernissen des jeweiligen Schneidgerätes, respektive des jeweiligen Schneiddrahthalters 7 angepasst werden. Das Schaltelement 21 kann eben oder zu dem zu schneidenden Material S hin gewölbt sein. Es kann Mittel zur Befestigung, wie zum Beispiel die in Figur 2 dargestellte Seitenplatte ' 22 aufweisen, oder direkt am Schneidbügel 7 angebracht sein. Wird der Schneiddraht im Inneren eines hohlen Schneidbügels geführt und tritt der Draht durch eine

Oeffnung in der Wand des Bügels nach Aussen, so kann bei geeigneter Umlenkung und Materialwahl sogar der Schneidbügel selbst als Schaltstück dienen. Das Schaltelement 2 muss nicht Zwingendermassen flächig ausgebildet sein, sondern kann auch wie in Figur 4 c dargestellt ein Hohlzylinder sein.

Aus den schon erwähnten energetischen und ökonomischen Gründen ist es vorteilhaft nur den Bereich des Schneiddrahtes 1 zu heizen, der tatsächlich beim Schneiden mit dem Kunststoffmaterial S in Kontakt kommt. Es ist also vorteilhaft, wenn das Schaltstück 2 möglichst nahe am zu schneidenden Material S liegt oder wie in Figur 3 dargestellt mit der Schaltplatte 20 direkt an diesem anliegt. Um beim direktem Kontakt das Gleiten entlang des zu schneidenden Materials S zu erleichtern ist es vorteilhaft die Schaltplatte des Schaltelementes 2 zum Schneidgut S hingerichtet leicht konvex gewölbt auszubilden.

Es ist weiterhin vorteilhaft das Schaltstück 2 im Verhältnis zum Schneiddraht 1 verschiebbar oder wie bereits erwähnt und in Figur 5 skizziert schwenkbar und in variablen Positionen fixierbar am Gerät zu lagern. Wird das Schaltelement 2 soweit geschwenkt oder verschoben, dass es direkt am Draht 1 anliegt, und wird das Schaltelement 2 in dieser Position fixiert, so befindet sich der Schalter in einer Dauer-EIN-Stellung und der Heizdraht 1 wird andauernd beheizt, unabhängig von der Schneidaktivität oder der Schneidrichtung. Wird das Schaltelement 2 in geringerem Masse geschwenkt oder verschoben und fixiert, so dass es den ruhenden Schneiddraht 1 noch nicht berührt, so kann dadurch die Ansprechzeit des Schalters in gewünschter Weise verändert werden.
Die vorliegende Neuerung ermöglicht also unter Verwendung eines Minimum an Bauteilen einen Heizdrahtschalter zu gestalten, der ein Maximum an Funktionalität und Bedienungssicherheit und gleichzeitig äusserst flexiblen Einsatz- und Steuermöglichkeiten bietet.

Claims

Schutzansprüche

1. Heizdrahtschneidgerät zum Schneiden von Kunststoffmaterialien mit einem elektrisch mit Niederspannung beheizbaren Schneidorgan (1) und mindestens einem Schalter zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes zur elektrischen Beheizung des Schneidorganes (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter aus nur zwei Schaltstücken besteht, nämlich dem Schneidorgan (1) selbst als aktives Schaltstück, welches durch Anlagedruck des Schneidgutes (S) in leitende Verbindung mit einem passiven Schaltelement (2) , welches dauernd unter Spannung steht, hringbar ist und wobei das Schneidorgan (1) durch eine Oeffnung (21) im passiven Schaltelement (2) berührungsfrei hindurchgeführt ist und erst durch Verformung oder Auslenkung des Schneidorganes (1) die leitende Verbindung entsteht.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidorgan ein unter Federzug gespannter Heizdraht (1) ist.

3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizdraht (1) und das passive Schaltelement (2) aus elektrisch leitfähigen Materialien bestehen, wobei der Heizdraht (1) vorteilhafterweise ein Widerstandsdraht aus Eisen, Kupfer oder Constantan ist.

4. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (2) relativ zum Schneidorgan (1) verschiebbar oder schwenkbar am Schneidgerät gelagert ist und in verschiedenen Schiebe- oder Schwenkpositionen arretiert werden kann.

5. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oeffnung (21) des Schaltelementes (2), durch die das Schneidorgan (1) hindurchgeführt ist, in einer Schaltplatte .(20) angebracht ist, wobei die Schaltplatte (20) mittels einer Seitenplatte (22) am Gerät gehalten ist.

6. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltplatte (20) zum Schneidgut S hin gerichtet konvex gewölbt ist.

7. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oeffnung (21) des Schaltelementes (2) allseitig berandet, vorzugsweise rund, oval oder mehreckig ist.

8. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oeffnung (21) des Schaltelementes (2) nur teilweise berandet ist.

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