EP1022123A2 - Proces and device fo production of cshioning material and the cushioning material so produced - Google Patents
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- EP1022123A2 EP1022123A2 EP00101066A EP00101066A EP1022123A2 EP 1022123 A2 EP1022123 A2 EP 1022123A2 EP 00101066 A EP00101066 A EP 00101066A EP 00101066 A EP00101066 A EP 00101066A EP 1022123 A2 EP1022123 A2 EP 1022123A2
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Polstermaterial, insbesondere für Verpakkungszwecke, sowie ein entsprechendes Polstermaterial.The invention relates to a method and an apparatus for Manufacture of upholstery material, especially for packaging purposes, as well as a corresponding upholstery material.
In vielen Bereichen des Warenverkehrs, beispielsweise in Produktionsbetrieben, im Handel oder bei Endverbrauchern fallen häufig in großer Anzahl Verpackungen an, die nach Entnahme der Waren meist ungenutzt entsorgt werden. Verpackungen aus eigensteifem Flachmaterial, wie Pappe, Wellpappe, Karton o. dgl. werden hierzu meist zerissen oder auf andere Weise zerstückelt und gesammelt dem Altpapierkreislauf zugeführt. Eine vorschriftsgemäße Entsorgung ist mit nicht unerheblichem Arbeits- und Kostenaufwand verbunden.In many areas of goods traffic, for example in Production plants, in trade or with end users often occur in large numbers of packaging after Removal of the goods are usually disposed of unused. packagings made of rigid flat material such as cardboard, corrugated cardboard, Cardboard or the like are usually torn or opened otherwise dismembered and collected the waste paper cycle fed. Proper disposal is not an option insignificant work and costs.
Ein weiteres Problem im Verpackungsbereich ergibt sich bei Polstermaterialien, die bei der Verpackung von gegen mechanische Einwirkungen empfindlichen Produkten verwendet werden, um diese Produkte z.B. während des Transports gegen Stöße und ähnliche Einwirkungen zu schützen. Häufig werden hierzu Kunststoffchips als Polstermaterial verwendet, die sowohl bei der Herstellung, als auch bei der Entsorgung Kosten verursachen und insbesondere bei nicht ordnungsgemäßer Entsorgung eine Belastung für die Umwelt darstellen.Another problem in the packaging area arises with Upholstery materials used in the packaging against mechanical Sensitive products are used, around these products e.g. against shocks and during transport protect similar impacts. Frequently, this will Plastic chips used as cushioning material, which both the production, as well as the disposal cause costs and especially in the event of improper disposal represent a burden on the environment.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verbesserungen im Bereich des Verpackungswesens vorzuschlagen.The invention has for its object improvements in Propose area of packaging.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen
von Anspruch 1, eine Vorrichtung mit den Merkmalen von
Anspruch 4 sowie ein Polstermaterial mit den Merkmalen von
Anspruch 11, insbesondere in Verbindung mit einem Verfahren
nach Anspruch 16 und eine Einrichtung nach Anspruch 22 zum
Betreiben der Vorrichtung nach Anspruch 4.This problem is solved by a method with the features
of
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein insbesondere für Verpackungszwecke geeignetes Polstermaterial aus eigensteifem Flachmaterial wie Pappe, Karton o. dgl. hergestellt, indem das Flachmaterial derart in Streifenabschnitte teilweise zertrennt wird, daß in Querrichtung der Streifen benachbarte Streifenabschnitte im Bereich von in Längsrichtung der Streifen mit Abstand zueinander liegenden Verbindungsbereichen miteinander verbunden bleiben und indem die Streifenabschnitte in einer Richtung quer zu einer Neutralfläche des Flachmateriales zwischen den Verbindungsbereichen derart verformt werden, daß in Querrichtung benachbarte Streifenabschnitte in entgegengesetzten Richtungen ausgelenkt werden.According to the method of the invention, a particular Upholstery material made of inherently rigid material suitable for packaging purposes Flat material such as cardboard, cardboard or the like. by partially dividing the flat material into strip sections is cut that in the transverse direction of the strip Adjacent strip sections in the region of in the longitudinal direction the strip with spaced connection areas stay connected and by the Strip sections in a direction transverse to a neutral surface of the flat material between the connection areas be deformed so that adjacent in the transverse direction Strip sections deflected in opposite directions become.
Durch die erfindungsgemäße Umformung des Flachmaterials kann bzgl. des Ausgangs-Flachmateriales ggf. ein Entsorgungsproblem und durch das entstehende Polstermaterial ein Herstellungsproblem gelöst werden. Ein an sich störendes, weil überflüssig gewordenes Ausgangsmaterial, wie eine Verpakkungskartonage, wird nicht kostspielig entsorgt, sondern unmittelbar für eine neue Nutzung auf zweckmäßige Weise umgewandelt. Aus dem im wesentlichen zweidimensionalen Flachmaterial, das beispielsweise eine Dicke zwischen ca. 0,5 mm und ca. 5 mm haben kann und senkrecht zur Flächenausdehnung in der Regel nur geringfügig zusammenpreßbar ist, wird durch die erfindungsgemäße Umformung ein Polstermaterial mit einer im wesentlichen dreidimensionalen Struktur geschaffen, wobei nun die durch die Umhüllungsfläche des verformten Materiales bestimmte "Dicke" des Materials ein Mehrfaches der Ausgangsdicke betragen kann und eine stoßdämpfende Nachgiebigkeit im Bereich der ausgelenkten Streifenabschnitte geschaffen ist. Weiterhin wird durch die Zertrennung in Längsstreifen das Polstermaterial in Querrichtung gut biegsam, so daß es sich beispielsweise zur Verpackung von Flaschen hervorragend um die Flaschenkontur legen läßt. Auch in Längsrichtung ist eine Verbiegung und/oder Stauchung der aus zusammenhängenden Streifen bestehenden Struktur möglich. Die Polsterwirkung wird im wesentlichen im Bereich der gegenläufig ausgelenkten Streifenabschnitte erzeugt, die nach Zertrennung und Verformung im wesentlichen bleibend ausgelenkt sind und durch Kantenreibung reibschlüssig in Form gehalten werden. Eine verbesserte Erhaltung der Auslenkung kann dadurch erzielt werden, daß der Schnitt an den Kanten leicht ausgefranst oder fein gezahnt ausgeführt wird. Hierfür eignen sich entsprechend bearbeitete Schneidscheiben der Vorrichtung.The inventive shaping of the flat material can With regard to the starting flat material, there may be a disposal problem and a manufacturing problem due to the resulting cushioning material be solved. A disturbing in itself because raw material that has become superfluous, such as a packaging box, is not disposed of costly, but immediately for a new use in a convenient way converted. From the essentially two-dimensional Flat material, for example, a thickness between about 0.5 mm and about 5 mm and perpendicular to the surface area is usually only slightly compressible by the reshaping according to the invention with a cushion material an essentially three-dimensional structure, now being deformed by the envelope surface of the Material determined "thickness" of the material a multiple of the Output thickness can be and a shock-absorbing flexibility in the area of the deflected strip sections is created. Furthermore, the separation into Longitudinal strips of the upholstery material are flexible in the transverse direction, so that it can be used, for example, for packaging Bottles can be placed perfectly around the bottle contour. Also in the longitudinal direction there is bending and / or compression of the structure consisting of continuous strips possible. The cushioning effect is essentially in the range of oppositely deflected strip sections generated after Separation and deformation essentially deflected permanently are frictionally in shape due to edge friction being held. Improved conservation of deflection can be achieved by making the cut at the edges is slightly frayed or finely serrated. Therefor are suitably machined cutting discs Contraption.
Obwohl es möglich ist, mehrere benachbarte Streifen als Gruppe in eine Richtung und eine anschließende Gruppe oder einen Einzelstreifen in die entgegengesetzte Richtung auszulenken, werden bevorzugt einzelne Streifenabschnitte abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen ausgelenkt, wodurch sich eine besonders gute Polsterwirkung ergibt. Although it is possible to have several adjacent strips as Group in one direction and a subsequent group or deflect a single strip in the opposite direction, individual strip sections are preferred alternately deflected in opposite directions, which results in a particularly good cushioning effect.
Die offene, dreidimensionale Polstermaterialstruktur kann beispielsweise durch einen Stanzprozeß erzeugt werden, bei dem die Umformung im wesentlichen gleichzeitig über eine größere, insbesondere die gesamte Fläche des Ausgangsmaterials erfolgt. Bevorzugt ist eine Zertrennung durch Streifenschnitt mit einer parallel zur Neutralfläche des Flachmaterials verlaufenden Schnittrichtung, wobei zur Erzeugung der Verbindungsabschnitte der Streifenschnitt abschnittsweise unterbrochen wird. Hierdurch ist die Umformung des Ausgangsmaterials in einem kontinuierlich fortschreitenden Prozeß energiesparend möglich und es können auch zur Erzeugung größerflächiger Polstermaterialteile relativ kleine, platzsparend aufstellbare Schneideinrichtungen genutzt werden. Zur Polstermaterialherstellung können geeignete modifizierte, für Streifenschnitt ausgelegte Dokumentenvernichter o. dgl. verwendet werden.The open, three-dimensional upholstery material structure can for example generated by a stamping process at which the forming essentially simultaneously over a larger, in particular the entire area of the starting material he follows. Separation by strip cutting is preferred with a parallel to the neutral surface of the flat material running cutting direction, whereby to generate the Connecting sections of the strip cut in sections is interrupted. This is the shaping of the starting material in a continuously progressing process energy saving possible and it can also be used for generation Larger upholstery material parts relatively small, space-saving erectable cutting devices can be used. For Upholstery material production can be modified, suitable for Strip cut document shredder or the like be used.
Eine besonders vorteilhafte Materialstruktur kann bei einer Weiterbildung dadurch erzeugt werden, daß Gruppen von beispielsweise drei in Querrichtung benachbarten Verbindungsbereichen jeweils in Querrichtung voneinander getrennt werden. Hierdurch kann die Biegsamkeit des Polstermaterials in Längsrichtung, also mit einer Krümmung um eine querrichtungsparallele Achse, verbessert werden, da im Trennungsbereich eine gegenseitige Bewegung der jeweils an den Verbindungsbereichen zusammengehaltenen Gruppen von Streifen ermöglicht wird. Zudem wird eine reversible Dehnbarkeit des Materials in Querrichtung geschaffen.A particularly advantageous material structure can be Training are generated by groups of, for example three transversely adjacent connection areas are separated from each other in the transverse direction. This allows the flexibility of the cushioning material in Longitudinal direction, i.e. with a curvature around a parallel to the transverse direction Axis, can be improved because in the separation area a mutual movement of each of the connection areas holding together groups of strips becomes. In addition, a reversible extensibility of the material in Transverse direction created.
Das durch die Erfindung ermöglichte Polstermaterial kann ausschließlich aus dem eigensteifen Ausgangs-Flachmaterial bestehen, da bei der Polstermaterialerzeugung weder neue Stoffe, wie Kleber o. dgl., zugefügt noch bei Temperaturen oder Umgebungsbedingungen gearbeitet werden muß, bei denen sich möglicherweise ungünstige Änderungen ergeben könnten. Geeignete Ausgangsmaterialien sind insbesondere Verpackungsmaterialien wie Steifpapier, Feinpappe, Pappe oder Wellpappe, wobei die Materialien jeweils einschichtig oder mehrschichtig sein können. Typische Ausgangsdicken liegen zwischen ca. 0,5 und ca. 5 mm, können in Ausnahmefällen jedoch auch größer oder kleiner sein. Typische Dicken des erzeugten Polstermaterials können etwa zwischen dem Doppelten und dem Fünffachen der Ausgangsmaterialdicke und/oder zwischen ca. 1 mm und ca. 25 bis 30 mm liegen. Besonders geeignete Streifenbreiten der normalerweise im wesentlichen parallelseitig begrenzten Streifenabschnitte können zwischen ca. 0,5 und 4 mal der Dicke des Flachmaterials liegen, insbesondere zwischen 1 und 2 mal dieser Ausgangedicke. Derartige relativ kompakte Querschnitte sind besonders formhaltig und dämpfungsfördernd.The cushioning material made possible by the invention can exclusively from the rigid base flat material exist because neither new material is produced in the upholstery material production Substances such as glue or the like are added at temperatures or environmental conditions must be worked in which unfavorable changes may occur. Suitable starting materials are in particular packaging materials such as stiff paper, fine cardboard, cardboard or corrugated cardboard, the materials being single-layer or multi-layer could be. Typical initial thicknesses are between approx. 0.5 and approx. 5 mm, but can also be larger in exceptional cases or be smaller. Typical thicknesses of the upholstery material produced can be between double and five times the starting material thickness and / or between approx. 1 mm and approx. 25 to 30 mm. Particularly suitable strip widths normally limited in parallel Strip sections can be between about 0.5 and 4 times that The thickness of the flat material is between 1 and 2 times this starting thickness. Such relatively compact Cross sections retain their shape and promote damping.
Die mittlere Streifenlänge zwischen aufeinanderfolgenden Verbindungsbereichen kann mehr als 5 mal, vorzugsweise zwischen 20 mal und 40 mal so groß sein wie die Dicke des Flachmaterials und/oder zwischen ca. 3 und ca. 20 mal, insbesondere zwischen ca. 10 und ca. 15 mal so groß sein wie die Streifenbreite. Dadurch ist ein guter Kompromiß zwischen der durch die freie Streifenlänge mitbestimmten erreichbaren Polstermaterialdicke und der Dämpfungswirkung erzielbar. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß erfahrungsgemäß die Polsterung mit größer werdender Streifenlänge geringer wird.The mean strip length between successive Connection areas can be more than 5 times, preferably be between 20 times and 40 times the thickness of the Flat material and / or between about 3 and about 20 times, in particular between about 10 and about 15 times as large as the stripe width. This is a good compromise between the one that can be achieved through the free strip length Upholstery material thickness and the damping effect achievable. It should be noted that experience has shown that Upholstery becomes smaller as the strip length increases.
Durch die dank der Erfindung mögliche Verwendung von im wesentlichen zweidimensionalem, eigensteifem Flachmaterial bzw. Verpackungsmaterial zur Herstellung von im wesentlichen dreidimensionalem, stoßdämpfendem Polstermaterial wird nicht nur die Entsorgungsproblematik bzgl. nicht mehr nutzbarer Verpackungskartonagen o. dgl. gelöst, sondern es wird auch kostengünstig herstellbares Polstermaterial geschaffen, das ggf. mehrfach verwendet werden und, falls eine weitere Nutzung nicht erforderlich oder gewünscht ist, umweitschonend in die für Verpackungsmaterialien bereits etablierten Entsorgungskreisläufe rückgeführt werden kann. Selbstverständlich kann als Ausgangsmaterial auch Flachmaterial verwendet werden, das vorher keine andere Nutzung erfahren hat.Due to the possible use of the invention in essential two-dimensional, inherently rigid flat material or packaging material for the production of essentially three-dimensional, shock-absorbing cushioning material will not only the disposal problem regarding no longer usable Packaging cardboard or the like. Solved, but it will created inexpensively manufactured upholstery material that may be used several times and, if another Use not required or desired, gentle on the environment into the disposal cycles already established for packaging materials can be returned. Of course can also be used as a starting material that has never experienced any other use.
Eine insbesondere zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens geeignete Vorrichtung zur Herstellung von Polstermaterial basiert auf dem Prinzip der bekannten, auch als Reißwolf bezeichneten Dokumentenvernichter. Sie hat ein Schneidwerk mit zwei zusammenwirkenden, gegenläufig antreibbaren Schneidwalzen, von denen jede eine Mehrzahl von Schneidscheiben hat, die von Schneidkanten axial begrenzt sind und zwischen denen axiale Zwischenräume vorgesehen sind, in die jeweils die Schneidscheiben der anderen Schneidwalze in einem Überschneidungsbereich bis zu einer maximalen Überschneidungstiefe zur Erzeugung eines Schneideingriffes eingreifen. Bei erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind die Schneidwalzen derart ausgebildet, daß der Schneideingriff zwischen benachbarten Schneidscheiben während eines Umlaufs mindestens einmal unterbrochen ist. Dadurch wird während eines normalerweise überwiegenden Teiles des Umlaufs ein Streifenschnitt nach Art der bekannten StreifenschneiderDokumentenvernichter erzeugt, wobei jedoch während der Unterbrechung des Schneideingriffs eine verbindende Brücke zwischen direkt benachbarten Streifen verbleibt. Die Verformung benachbarter Streifenabschnitte in entgegengesetzten Richtung wird ohne weitere Arbeitsschritte dadurch erreicht, daß die Flachmaterialstreifen von den Schneidscheiben jeweils in die gegenüberliegenden Zwischenräume bzw. Einstiche der jeweils anderen Schneidwalze gedrückt werden. One especially for performing the described method suitable device for the production of upholstery material is based on the principle of known, also as Shredder designated document shredder. she has a Cutting unit with two interacting, counter-drivable Cutting rollers, each of which is a plurality of Has cutting discs axially delimited by cutting edges and between which there are axial gaps, into each of the cutting disks of the other cutting roller in an overlap area up to a maximum Intersection depth for generating a cutting intervention intervention. In devices according to the invention Cutting rollers designed such that the cutting engagement between adjacent cutting discs during one revolution is interrupted at least once. This will during a normally predominant part of the circulation Strip cutting in the manner of the known strip cutter document shredder generated, but during the Interruption of the cutting intervention a connecting bridge remains between directly adjacent strips. The deformation adjacent strip sections in opposite Direction is achieved without further work steps that the flat material strips from the cutting disks each in the opposite gaps or punctures of the each other cutting roller can be pressed.
Besonders vorteilhaft ist eine Weiterbildung, bei der Schneidscheiben vorzugsweise kreisförmige Umfangsflächen haben, die durch mindestens eine Umfangsnut bzw. Randausnehmung unterbrochen sind, wobei die Nut eine Nuttiefe hat, die gleich oder größer ist als die maxiamle Überschneidungstiefe zusammenwirkender Schneidscheiben. Dadurch kommt es außerhalb des Nutbereiches im Bereich des Schneidspaltes zu einer Überschneidung und damit zu einer Trennung benachbarter Materialbereiche, während im überschneidungsfreien Umfangsabschnitt im Bereich der Nut kein Schneideingriff stattfindet und dementsprechend eine die Streifenabschnitte in Querrichtung verbindende Brücke bleibt. Deren Längsausdehnung wird im wesentlichen durch die Umfangslänge des Nutbereiches bestimmt, der gleich oder tiefer als die Überschneidungstiefe ist. Diese Umfangslänge kann z.B. zwischen ca. 2 % und ca. 5 % der Schneidscheibenumfangslänge betragen. Bei einer bevorzugten Weiterbildung haben die Schneidscheiben jeweils zwei diametral gegenüberliegende Nuten, wobei allgemein bevorzugt ist, wenn eine Schneidscheibe eine vorzugsweise gerade Anzahl von regelmäßig um den Umfang der Schneidscheibe verteilten Nuten hat, beispielsweise zwei, vier, sechs oder acht solcher Nuten.A further development in which Cutting discs preferably circular peripheral surfaces have through at least one circumferential groove or edge recess are interrupted, the groove having a groove depth that is equal to or greater than the maxiamle overlap depth interacting cutting discs. So it comes outside the groove area in the area of the cutting gap to a Overlap and thus a separation of neighboring Material areas while in the non-overlapping peripheral section There is no cutting intervention in the area of the groove and accordingly one of the strip sections in the transverse direction connecting bridge remains. Their longitudinal extent is in essentially determined by the circumferential length of the groove area, which is equal to or deeper than the overlap depth is. This circumferential length can e.g. between approx. 2% and approx. 5 % of the cutting wheel circumference length. In a preferred one The cutting discs each have two diametrically opposed grooves, generally preferred is when a cutting disc is preferably an even number of regularly distributed around the circumference of the cutting disc Has grooves, for example two, four, six or eight such Grooves.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Schneidwalzen derart zueinander angeordnet sind, daß in einem Überschneidungsbereich von Schneidscheiben zumindest bei einigen Schneidscheiben neben einer Nut einer Schneidscheibe der einen Schneidwalze eine Nut einer Schneidscheibe der anderen Schneidwalze liegt. Dadurch treffen bei Drehung der Schneidwalzen an manchen Axialschnitten der Schneidwalzen die Nuten versetzt gegenüberliegender Schneidwalzen aufeinander. Hierdurch wird eine für ein gleichmäßiges Polsterungsverhalten des Polstermateriales besonders bevorzugte Verformung im wesentlichen symmetrisch zur Ausgangsmaterialfläche erzielbar. Zudem wird bei aufeinandertreffenden Nuten ein Schneideingriff auch dann vermieden, wenn jede Nut für sich flacher als die maxiamle Überschneidungstiefe ist, solange nur die Summe der Nuttiefen größer als die maximale Überschneidungstiefe ist, so daß im Schneidspalt ein lichter Abstand zwischen den Nutgründen bzw. Nutböden bleibt.In a further development it is provided that the cutting rollers are arranged to each other in such a way that in an overlap area of cutting disks at least in some Cutting discs next to a groove of a cutting disc one cutting roller one groove of a cutting disc the other Cutting roller lies. As a result, when the cutting rollers rotate, they hit the grooves on some axial cuts of the cutting rollers offset opposing cutting rollers. Hereby becomes one for an even upholstery behavior of the padding material particularly preferred deformation in can be achieved essentially symmetrically to the starting material surface. In addition, there is a cutting intervention when the grooves meet also avoided if each groove is flatter in itself than the maxiamle overlap depth as long as only that Sum of the groove depths greater than the maximum overlap depth is, so that a clear distance in the cutting gap remains between the groove bases or groove bottoms.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn Nuten benachbarter Schneidscheiben einer Schneidwalze in Umfangsrichtung um einen geradzahligen Bruchteil von 180° gegeneinander versetzt sind, beispielsweise um 45, 60 oder 90°. Durch diesen Versatz der Nuten kann erreicht werden, daß die Verbindungsbereiche einzelne Streifen oder Streifengruppen in Längsrichtung gesehen im Wechsel quer gegeneinander versetzt sind. Dadurch wird das geschnittene Polstermaterial in Längs- und in Querrichtung gut biegsam und in Querrichtung reversibel dehnbar.It is particularly advantageous if grooves are adjacent Cutting discs of a cutting roller in the circumferential direction offset an even fraction of 180 ° are, for example by 45, 60 or 90 °. Because of this offset the grooves can be achieved that the connection areas individual strips or groups of strips in the longitudinal direction seen alternately offset from each other. Thereby the cut upholstery material is cut lengthways and in Good flexibility in the transverse direction and reversible in the transverse direction stretchy.
Zur Vermeidung eines ungewollten Querschnittes oder Querrisses an den Streifenabschnitten im Bereich der Nutkanten ist bei einer Weiterbildung vorgesehen, daß im Übergangsbereich zwischen einer Nut und der Umfangsfläche der Schneidscheibe eine Abschrägung und/oder eine Abrundung vorgesehen ist.To avoid an unwanted cross section or Cross cracks on the strip sections in the area of the groove edges is provided in a further training that in the transition area between a groove and the peripheral surface of the cutting disc a bevel and / or a rounding is provided is.
Für die Bequemlichkeit der Bedienung bei der Materialzufuhr und der Entnahme des Polstermaterials ist bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß die Schneidscheiben übereinander bzw. im wesentlichen vertikal übereinander angeordnet sind, wodurch eine Materialzufuhr des in der Regel ebenen Flachmaterials sowie eine Abfuhr des hergestellten Polstermaterials in horizontaler Richtung möglich ist. Bei horizontalem Materialdurchsatz ist es z.B. besonders einfach, dem Materialaustritt eine geeignete Sammel- und/oder Transporteinrichtung o. dgl. nachzuschalten.For the convenience of operation when feeding material and removal of the cushioning material is preferred Embodiment provided that the cutting discs one above the other or essentially vertically one above the other are arranged, whereby a material supply of the usually flat flat material and a discharge of the manufactured Upholstery material in the horizontal direction is possible. At horizontal material throughput it is e.g. particularly easy, a suitable collection and / or transport device at the material outlet or the like.
Ein vorzugsweise zum Betreiben der beschriebenen Vorrichtung geeignetes Verfahren für den Antriebs-Elektromotor für das Schneidwerk der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß aus einem Gleichstrom, insbesondere beliebigen Ursprungs, durch Umformen ein wenigstens einphasiger Wechselstrom erzeugt wird, mit dem der Antriebs-Elektromotor gespeist wird.A preferably for operating the device described suitable method for the drive electric motor for the Cutting device of the device is characterized in that from a direct current, in particular of any origin, by shaping an at least single-phase alternating current is generated with which the drive electric motor is fed becomes.
Vorrichtungen für bauartenähnliche Reißwölfe zur Dokumentenvernichtung weisen oftmals sogenannte Universalmotoren auf, deren spezielle Bauweise einen Betrieb auch mit Wechselspannung erlaubt. Üblicherweise werden sie bei Anwendungen wie im Bürobereich mit der üblichen gebäudeinternen Wechselspannung (230 Volt, einphasig) betrieben. Bauartenbedingte Nachteile von Universalmotoren wie Verschleiß und Funkstörungsprobleme werden teilweise durch die Verwendung von Drehstrom-Asynchron-Motoren, beispielsweise Kurzschlußläufermotoren, vermieden. Hierfür sind jedoch separate Drehstromanschlüsse zu installieren, was vor allem im Bürobereich in vielen Fällen mit hohem Aufwand verbunden ist.Devices for type shredders for document destruction often have so-called universal motors, their special design also works with AC voltage allowed. Usually they are used in applications such as Office area with the usual internal AC voltage (230 volt, single phase) operated. Design-related disadvantages of universal motors such as wear and radio interference problems are partly due to the use of three-phase asynchronous motors, for example squirrel-cage motors, avoided. However, there are separate three-phase connections for this to install what, especially in the office area in many Cases is associated with high effort.
Andere Lösungen sehen vor, das Drehfeld mittels eines phasenverschobenen Magnetfelds zu erzeugen. Die erforderliche Phasenverschiebung wird durch Vorschalten eines Kondensators erreicht, um damit einen Einphasenmotor zu betreiben. Dabei ist jedoch die Leistungscharakteristik solcher Antriebe wegen der großen Stromwärmeverluste im Läufer und des großen Leerlaufstromes nicht besonders gut. Die Leistung entspricht in etwa 65 % der Leistung eines vergleichbaren Drehstrommotors. Other solutions provide for the rotating field to be phase-shifted Generate magnetic field. The required Phase shift is achieved by connecting a capacitor reached to operate a single-phase motor. Here However, the performance characteristic of such drives is due to the large current heat losses in the rotor and the large no-load current not very well. The performance corresponds to about 65% of the power of a comparable three-phase motor.
Durch die Erfindung des Verfahrens für den Antriebs-Elektromotor
mit den Merkmalen des Anspruchs 16 kann ein Verfahren
geschaffen werden, mit dem die Nachteile des Standes der
Technik vermieden werden, mit dem ein Antriebs-Elektromotor
mit höherer Leistung betrieben werden kann, wobei dieser
insbesondere an eine Vielzahl von Versorgungsanschlüssen
anschließbar sein soll.By inventing the method for the drive electric motor
With the features of
Ausgehend von dem Gleichstrom ermöglicht dies einen weiten Gestaltungsspielraum zur Erzeugung des wenigstens einphasigen Wechselstroms. Bevorzugt wird dreiphasiger Wechselstrom erzeugt, also Drehstrom. Der Gleichstrom kann in einen Wechselstrom variabler Frequenz umgewandelt werden. Dies ermöglicht eine Anpassung an einen jeweils geforderten Betriebszustand des Elektromotors. Vorzugsweise wird bei geringer Belastung des Elektromotors im Betrieb eine hohe Frequenz eingestellt, wodurch sich vor allem bei der Verwendung von Kurzschlußläufermotoren eine höhere Drehzahl und somit eine schnellere Vernichtung von Dokumenten ergibt. Es können mehrere Festdrehzahlen vorgesehen sein, mit denen unterschiedliche Drehzahlen (langsam, mittel, schnell) für unterschiedliche Betriebsweisen eingestellt werden können. Die Getriebeübersetzungen für das Schneidwerk können anders gewählt werden, insbesondere für hohe Drehmomente bei normaler Drehzahl. Durch Frequenzerhöhung ist dann eine höhere Drehzahl möglich. Weitere Vorteile, insbesondere beim Anlauf des Elektromotors, können durch eine kontinuierliche Veränderung der Frequenz und somit der Drehzahl erzielt werden. Der Verschleiß des gesamten Gerätes kann reduziert werden durch den Wegfall von plötzlich auftretenden Spitzenbelastungen bzw. ruckartigen Drehzahländerungen. Weiters wird der Betriebskomfort erhöht. Starting from the direct current, this enables a wide range Design scope for generating the at least one-phase AC. Three-phase alternating current is preferred generated, i.e. three-phase current. The direct current can be in one AC variable frequency can be converted. This allows adaptation to a required one Operating state of the electric motor. Preferably at low load on the electric motor during operation a high one Frequency set, which is particularly important when using of squirrel cage motors a higher speed and thus faster destruction of documents results. Several fixed speeds can be provided with which different speeds (slow, medium, fast) for different operating modes can be set. The gear ratios for the cutting unit can be different be selected, especially for high torques at normal Rotational speed. By increasing the frequency there is a higher one Speed possible. Other advantages, especially when starting up of the electric motor, can be changed continuously the frequency and thus the speed can be achieved. The wear of the entire device can be reduced by eliminating sudden peak loads or jerky speed changes. Further will the operating comfort increases.
Spezielle Vorteile dieses Verfahrens für Vorrichtungen zur Erzeugung von Polstermaterial liegen unter anderem darin, daß damit auch professionelle, leistungsfähige und robuste Drehstrommotoren für Büroanwendungen ohne Drehstromanschluß verfügbar werden. Vorteile von Drehstrommotoren liegen auch in der niedrigeren Geräuschentwicklung, was wiederum Vorteile für den Bürobereich bringt. Insbesondere wird eine sehr gute Regelbarkeit der Drehstrommaschine erzielt durch Veränderung der Frequenz des Ausgangs-Drehstromes am Wechselrichter. Damit kann dünnes Kartonmaterial sehr schnell, dickes oder gar sehr dickes mit niedriger Geschwindigkeit und sehr hohem Drehmoment bearbeitet werden. Dies ermöglicht es, aus verschieden dicken Ausgangsmaterialien das jeweils benötigte Polstermaterial nach individuellen Anforderungen herzustellen, eine Vorhaltung eines Vorrats an fertigem Polstermaterial ist überflüssig. Das Ausgangsmaterial wiederum ist sehr viel platzsparender als das Polstermaterial. Durch die Erfindung ist es erstmals möglich, diese Vorteile mit einer bürotauglichen Vorrichtung zu erzielen.Special advantages of this method for devices for Production of upholstery material is, inter alia, that thus also professional, powerful and robust Three-phase motors for office applications without three-phase connection become available. There are also advantages of three-phase motors in the lower noise level, which in turn has advantages for the office area. In particular, it will be a very good one The controllability of the three-phase machine is achieved through change the frequency of the three-phase output current at the inverter. This means that thin cardboard material can be very fast, thick or even very thick with low speed and very high Torque can be processed. This allows different thick starting materials the required To manufacture upholstery material according to individual requirements, a stock of finished upholstery material its unneccessary. The source material is very good much more space-saving than the upholstery material. Through the For the first time, it is possible to achieve these advantages with an invention to achieve office-compatible device.
Darüber hinaus kann die Amplitude der Wechselspannung variabel sein zur Anpassung an das von einem Benutzer geforderte Betriebsverhalten des Elektromotors. Bevorzugt ist der erzeugte Wechselstrom sinusförmig, wobei durch die Leistungselektronik des Umformers auch andere, insbesondere beliebige Formen bzw. Wellenformen, erzeugt werden können.In addition, the amplitude of the AC voltage can be varied to adapt to what is requested by a user Operating behavior of the electric motor. The is preferred generated alternating current sinusoidal, whereby by the power electronics the converter also other, especially any Shapes or waveforms can be generated.
Einerseits ist es möglich, den Gleichstrom aus einem fest installierten Gleichstromnetz, evtl. aus einer Notstromversorgung bzw. einem Akkumulator heraus, zu beziehen. Bevorzugt wird der Gleichstrom aus einer beliebigen Wechselstrom-Versorgung erzeugt, insbesondere einer einphasigen Wechselstrom-Versorgung. Auf diese Weise kann beispielsweise über den Gleichstrom-Zwischenkreis aus einem normalen 230 Volt-Anschluß ein gewünschter, beispielsweise dreiphasiger, Wechselstrom erzeugt werden. Mit einem derartigen Verfahren kann eine Vorrichtung zur Herstellung von Polstermaterial mit einem Drehstrommotor an einer normalen Steckdose betrieben werden. Weitere Vorteile, die sich bei einer Umformung eines Wechselstroms über einen Gleichstrom-Zwischenkreis in einen Versorgungs-Wechselstrom für den Elektromotor ergeben, sind die in weiten Grenzen beliebige Einstellbarkeit von Frequenz, Amplitude sowie Form des erzeugten Wechselstroms. Detaillierte Erläuterungen hierzu finden sich nachfolgend in der Figurenbeschreibung.On the one hand, it is possible to fix the direct current from a fixed installed DC network, possibly from an emergency power supply or an accumulator. The direct current from any alternating current supply is preferred generated, especially a single phase AC power supply. In this way, for example via the DC link from a normal 230 Volt connection a desired, for example three-phase, Alternating current are generated. With such a procedure can have a device for producing upholstery material a three-phase motor operated from a normal socket become. Other advantages that arise when reshaping a AC via a DC link into one Supply alternating current for the electric motor are the freely adjustable frequency, within wide limits, Amplitude and form of the alternating current generated. Detailed Explanations can be found below in the Figure description.
Ein mögliches Verfahren nach der Erfindung kann vorsehen, daß der Wechselstrom für den Elektromotor durch einen Wechselrichter als erster Umrichter aus dem Gleichstrom erzeugt wird, wobei der Wechselrichter vorzugsweise über einen Zwischenkreis mit einem Gleichrichter als zweiter Umrichter zur Erzeugung des Gleichstroms aus der Netzspannung verbunden ist. Die Umrichter sind vorzugsweise Leistungselektronik-Baugruppen, beispielsweise mit TRIACS, Leistungstransistoren oder Thyristoren als Ventile bestückt. Einerseits können die Umrichter über eine Art Puffer miteinander verbunden sein, andererseits kann es möglich sein, sie direkt miteinander zu koppeln, evtl. über einen Gleichstromzwischenkreis. Der Wechselrichter ist abhängig Von dem zu erzeugenden Wechselstrom ausgebildet, in der Regel mit sechs Ventilen zur Erzeugung von Drehstrom.A possible method according to the invention can provide that the alternating current for the electric motor through an inverter as the first converter generated from direct current is, the inverter preferably via a DC link with a rectifier as the second converter connected to generate the direct current from the mains voltage is. The converters are preferably power electronics assemblies, for example with TRIACS, power transistors or thyristors as valves. On the one hand, they can Inverters are connected to each other via a kind of buffer on the other hand, it may be possible to connect them directly to one another couple, possibly via a DC link. The Inverter depends on the alternating current to be generated trained, usually with six valves for Generation of three-phase current.
Eine insbesondere zur Durchführung des Verfahrens zum Betreiben des Antriebs-Elektromotors geeignete Einrichtung weist wenigstens einen Umrichter auf, der aus einem Gleichstrom einen Wechselstrom mit wenigstens einer Phase für den Elektromotor erzeugt. Der Umrichter arbeitet als Wechselrichter und erzeugt bevorzugt Drehstrom. Vorteilhaft können ein Drehstrommotor bzw. ein Asynchron-Motor verwendet werden. Insbesondere ist ein Asynchron-Motor mit einem Kurzschlußläufer zum Betrieb an einem dreiphasigen Wechselstrom von Vorteil. Durch einen Umrichter mit Leistungselektronik kann ein Wechselstrom mit im wesentlichen beliebiger Form erzeugt werden. Neben dem bereits genannten Wechselrichter als erster Umrichter kann ein Gleichrichter als zweiter Umrichter vorgesehen sein, durch den es möglich ist, den Gleichstrom aus einer Wechselstrom-Versorgung zu erzeugen. Diese kann beispielsweise einphasig sein, beispielsweise als übliche im Haus- bzw. Bürobereich installierte Steckdose. Der zweite Umrichter kann über einen verschiedenartig ausgeführten Zwischenkreis mit dem ersten Umrichter verbunden sein. Eine Frequenzverstellung des ersten Wechselrichters zur Drehzahländerung des Motors kann von Hand eingestellt werden, beispielsweise eine mindestens drei- bis maximal zehnfache Überhöhung der Frequenz.One in particular to carry out the operating method suitable device of the drive electric motor has at least one converter that consists of a direct current an alternating current with at least one phase for the Electric motor generated. The converter works as an inverter and preferably generates three-phase current. Can be advantageous Three-phase motor or an asynchronous motor can be used. In particular, an asynchronous motor with a squirrel-cage rotor for operation on a three-phase alternating current from Advantage. With a converter with power electronics generates an alternating current of essentially any shape become. In addition to the inverter already mentioned, be the first A rectifier can be used as a second converter be provided by which it is possible to use the direct current to generate from an AC supply. This can for example, be single-phase, for example as usual in Home or office area installed socket. The second The converter can have a different design DC link connected to the first converter. A Frequency adjustment of the first inverter to change the speed the motor can be adjusted by hand for example a minimum of three to a maximum of ten times Excessive frequency.
Weiters ist es möglich, an dem Antriebs-Elektromotor einen Drehzahlgeber anzuordnen, insbesondere an einem seiner Wellenenden zur Regelung wenigstens eines der Umrichter in Abhängigkeit vom Lastfall und/oder der Lage der Welle des Motors. Eine Belastungserfassung kann durch einen Drehzahlgeber, eine Stromerfassung oder eine andere geeignete Sensorik erfolgen. Vorteilhaft wird der erste Umrichter damit ausgesteuert.It is also possible to have one on the drive electric motor Arrange speed sensor, especially on one of his Shaft ends for controlling at least one of the converters in Dependence on the load case and / or the position of the shaft of the Motors. Load detection can be done by a speed sensor, a current detection or another suitable sensor system respectively. This makes the first converter advantageous modulated.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. These and other features go beyond the claims also from the description and the drawings, wherein the individual features individually or separately several in the form of sub-combinations in one embodiment of the invention and in other fields be and can represent advantageous designs for which protection is claimed here.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1
- eine schrägperspektivische Gesamtansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Polstermaterial,
- Fig. 2
- einen vertikalen Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 1,
- Fig. 3
- einen vertikalen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 1 im Bereich ihres Schneidwerks,
- Fig. 4
- eine perspektivische Ansicht eines axialen Ausschnitts einer Schneidwalze des Schneidwerks,
- Fig. 5
- einen Ausschnitt aus einer Schneidscheibe einer anderen Ausführungsform im Bereich einer Umfangsnut,
- Fig. 6
- eine horizontale Draufsicht auf einen axialen Abschnitt einer Ausführungsform eines Schneidwerks,
- Fig. 7
- einen Detailschnitt durch das Schneidwerk gemäß Fig. 6 beim Durchtrennen von Flachmaterial,
- Fig. 8
- eine schrägperspektivische Ansicht eines
Ausschnitts von Polstermaterial, das mit der
Vorrichtung gemäß Figuren 1
bis 7 herstellbar ist, - Fig. 9
- eine schematische Darstellung eines Gleich- und eines Wechselrichters, die einen Antriebs-Elektromotor für die Vorrichtung gemäß Fig. 2 speisen,
- Fig. 10
- eine Kennlinie eines Drehstrommotors im Vergleich zu der eines Kondensatormotors und
- Fig. 11
- ein Betriebskennlinienfeld für einen erfindungsgemäß versorgten Drehstrommotor.
- Fig. 1
- 2 shows an oblique perspective overall view of an embodiment of a device according to the invention for producing upholstery material
- Fig. 2
- 2 shows a vertical longitudinal section through the device according to FIG. 1,
- Fig. 3
- 2 shows a vertical cross section through the device according to FIG. 1 in the area of its cutting unit,
- Fig. 4
- 1 shows a perspective view of an axial section of a cutting roller of the cutting mechanism,
- Fig. 5
- a section of a cutting disk of another embodiment in the region of a circumferential groove,
- Fig. 6
- 3 shows a horizontal top view of an axial section of an embodiment of a cutting mechanism,
- Fig. 7
- 6 a detail section through the cutting unit according to FIG. 6 when severing flat material,
- Fig. 8
- 2 shows an oblique perspective view of a section of cushioning material that can be produced with the device according to FIGS. 1 to 7,
- Fig. 9
- 3 shows a schematic illustration of a rectifier and an inverter which feed a drive electric motor for the device according to FIG. 2,
- Fig. 10
- a characteristic of a three-phase motor compared to that of a capacitor motor and
- Fig. 11
- an operating characteristic field for a three-phase motor supplied according to the invention.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen eine Vorrichtung 1 zur Herstellung
von stoßdämpfendem Polstermaterial aus Verpackungskartonagen
oder anderem geeigneten, eigensteifen Flachmaterial. Die
Vorrichtung hat ein auf feststellbaren, lenkbaren Rollen
aufgesetztes Gehäuse mit einem kastenförmigen Gehäuseunterteil
2 mit weitgehend ebener Oberseite 3 und einem mit einem
Abstand einiger Zentimeter oberhalb des Gehäuseunterteils
horizontal angeordneten, flachen Gehäuseoberteil 4, an dessen
Vorderseite Bedienelemente für die Maschine angeordnet sind.Figures 1 to 3 show a
Eine integrierte Zuschnitteinrichtung 20 für das Flachmaterial
umfaßt eine auf der Oberseite 3 angebrachte, längsverlaufende
Anschlagleiste 21 und ein mit einem Querabstand von
ca. 40 cm zur Anschlagleiste angeordnetes, vertikales
Schneidmesser 22, daß einen auf der Schneidmesserseite
offenen, horizontalen Spalt 23 zwischen Unterteiloberseite 3
und Gehäuseoberteil 4 überbrückt und auch als Abstützung für
das Gehäuseoberteil dient. Die Zuschnitteinrichtung 20
ermöglicht es, aus ggf. großen Stücken von Flachmaterial
Streifen mit einer der Arbeitsbreite des Schneidwerks entsprechenden
Breite zuzuschneiden bzw. abzulängen.An
Im Gehäuseunterteil ist unmittelbar unterhalb seiner Oberseite
3 etwa mittig zwischen Vorderwand und Rückwand ein
Schneidwerk 5 angeordnet, das eine um eine horizontale Achse
6 drehbar gelagerte obere Schneidwalze 7 und vertikal darunterliegend
eine um eine zur Achse 6 parallele Achse 8 drehbare
untere Schneidwalze 9 hat. Die übereinanderliegenden
Schneidwalzen werden von einem unterhalb des Schneidwerks an
der Gehäusevorderwand befestigten Elektromotor 10 über ein
Synchronisations-Zahngetriebe 11 gegenläufig drehend angetrieben.In the lower part of the housing is immediately below its top
3 approximately midway between the front and rear walls
The
Jede der durch Drehen (Einstechen) aus metallischem Vollmaterial
gefertigten Schneidwalzen (Fig. 6) hat eine durchgehende
Schneidwelle 12 und in regelmäßigen Abständen davon abstehende
Schneidscheiben 13, zwischen denen ringnutförmige
Zwischenräume 14 gebildet sind. Je Schneidwalze sind ca. 50
Schneidscheiben mit ca. 78 mm Durchmesser und eine Breite von
ca. 4 mm vorgesehen, was eine Gesamtarbeitsbreite des
Schneidwerks von ca. 43 cm ergibt. Jede der Schneidscheiben
hat eine im Bereich von später erläuterten Nuten unterbrochene,
im wesentlichen zylindrische radiale Umfangsfläche 15 und
ist axial durch die Zwischenräume begrenzende, im wesentlichen
ebene und senkrecht auf den Wellenachsen stehende
Schneidkanten 16 begrenzt.Each of the solid metal material by turning (grooving)
manufactured cutting rollers (Fig. 6) has a
Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform einer Schneidwalze
ist die Umfangsfläche durch eine mittige, in Umfangsrichtung
verlaufende V-Nut 17 unterteilt und die an die
Seitenflanken angrenzenden Umfangsflächenstreifen sind durch
eine axiale Rändelung 18 aufgerauht. Die Oberflächenaufrauhung,
die auch durch Kugel- oder Sandstrahlung herbeigeführt
werden kann, dient der Verbesserung des Einzugsverhaltens
des Schneidwerkes. Die Schneidscheiben können auch als
einzelne Ringscheiben hergestellt sein, die unter Zwischenlage
von den Distanzscheiben o. dgl. auf einer Welle drehtest
aufgereiht sind. Der vertikale Abstand der Schneidwalzenachsen
6, 8 ist so bemessen, daß die Schneidscheiben jeweils bis
zu einer maximalen Eingriffstiefe oder Überschneidung 49
miteinander in Eingriff stehen und jeweils abwechselnd eine
Schneidscheibe der einen Schneidwalze in die Lücke bzw. den
Zwischenraum zwischen zwei Schneidscheiben der gegenüberliegenden
Walze eingreift. Dabei verbleibt zwischen Schneidscheibenumfangsfläche
und dem durch die Schneidwelle der
gegenüberliegenden Schneidwalze gebildeten Boden eines
Zwischenraums ein lichter Abstand, der etwa der Eingriffstiefe
44 entspricht und/oder zwischen ca. 5 % und 20 % des
Schneidscheibendurchmessers betragen kann. Um zwischen den
Schneidscheiben einen Schneideingriff herzustellen, sind die
Zwischenräume 14 jeweils nur um Zehntelmillimeter breiter als
die darin eingreifenden Schneidscheiben. Der Eingriffs- bzw.
Überschneidungsbereich 19 der Schneidscheiben wird auch als
Schneidspalt des Schneidwerkes bezeichnet.In the embodiment of a cutting roller shown in FIG. 5
is the circumferential surface by a central, in the circumferential direction
running V-
Im dargestellten Beispiel wird das zu zerschneidende und in
Polstermaterial unzuformende Flachmaterial mittels einer
Materialführung 25 in horizontaler Richtung zum Schneidwerk
geführt und nach Zertrennung in horizontaler Richtung abgeführt.
Hierzu ist etwa auf Höhe des Schneidspaltes im Gehäuseunterteil
4 ein wenige Zentimeter hoher und ca. 40 cm
breiter Materialführungskanal 26 vorgesehen, der vor und
hinter dem Schneidwerk durch zueinander parallele, ebene
horizontale Begrenzungsflächen 27, 28 begrenzt wird und sich
sowohl einlaßseitig, als auch auslaßseitig im Bereich von
Schrägflächen erweitert, um Materialeinführung bzw. Materialentnahme
zu erleichtern.In the example shown, what is to be cut and in
Flat material not to be shaped by means of a
Die Schneidwalzen sitzen beidseits des Materialführungskanals
in nach unten bzw. oben geöffneten Rechteckausnehmungen 29,
30, die auf Höhe der Begrenzungsflächen 27, 28 durch eingesetzte
Leitbleche 31, 32 einer Abstreifeinrichtung 33 überbrückt
sind. Die rechteckig U-förmig gewinkelten Leitbleche
sind zwischen den beiden Schneidwalzen eingesetzt und verlaufen
zwischen den Rändern der Ausnehmungen 29, 30 horizontal
in Verlängerung der Begrenzungsflächen 27, 28 und tangential
zu den Schneidwellen nahe den wellennahen Böden der Zwischenräume
14. Sie besitzen im Bereich der Schneidscheiben rechteckförmige
Schlitze, durch die die Schneidscheiben mit
geringem Seitenabstand, jedoch ohne Randberührung in den
Bereich des Materialführungskanals 26 hineinragen. Die
Leitbleche dienen der Abstreifung des fertiggestellten
Polstermaterials von den Schneidwalzen und verhindern eine
Mitnahme von Schnittgut durch die Walzen in dem Bereich der
Ausnehmungen. Sie sind im Vergleich zu herkömmlichen, einzeln
gesteckten Einzelräumern bei vergleichbarer Abstreifwirkung
deutlich kostengünstiger herstellbar, da sie beispielsweise
einstückig aus einem Blechteil gestanzt und zur Bildung der
Rechteckwinkelform gebogen werden können.The cutting rollers are located on both sides of the material guide channel
in downward or upward
Das Schneidwerk 5 ist ähnlich wie ein Schneidwerk bekannter
Dokumentenvernichter für streifenschnitt aufgebaut, wobei
jedoch durch eine spezielle Geometrie der Schneidwalzen im
Bereich der Schneidscheiben keine durchgehenden, sondern in
Langsrichtung abschnittsweise unterbrochene Schnitte erzeugt
werden. Dadurch wird das behandelte Flachmaterial in miteinander
zusammenhängende Streifenabschnitte aufgeteilt, wobei
zur Erzielung einer ausreichenden Polsterung die Streifenabschnitte
jeweils abwechselnd in entgegengesetzter Richtung
ausgelenkt bzw. verformt sind. Dies kann durch die in Fig. 4
beispielhaft gezeigte Geometrie der Schneidscheiben erreicht
werden. Die Schneidscheiben der dortigen Schneidwalze 40 sind
jeweils identisch geformt, jedoch sind axial benachbarte
Schneidscheiben um jeweils 90° gegeneinander drehversetzt.
Die vordere Schneidscheibe 41 hat an ihrem Umfang zwei
diametral zur Schneidwellenachse 42 angeordnete Nuten 43, 44,
die die aus Vereinfachungsgründen kreiszylindrisch dargestellte,
normalerweise jedoch durch eine Rändelung oder eine
andere Aufrauhung strukturierte äußere Umfangsfläche in
Umfangsrichtung unterbrechen.The
Die Nuten haben jeweils einen weitgehend ebenen, senkrecht
zum Wellenradius ausgerichteten Nutgrund 45, der sich über
einen Umfangswinkel von beispielsweise ca. 10 bis 15° erstreckt
und der durch parallel zueinander und senkrecht zum
Nutgrund verlaufende Randabschnitte 46 in Umfangsrichtung
begrenzt wird. Diese gehen etwa auf halber Höhe in ca. 45°
zur Radialrichtung geneigte Schrägflächen 47 über. Diese
Schrägabflachung, die auch durch einen Übergangsradius
ersetzt werden kann, bricht die Nutkanten und dient der
Vermeidung eines ungewollten Querrisses bei Überschneidung
benachbarter Schneidscheiben im Nutbereich.The grooves each have a largely flat, vertical
to the shaft radius aligned
Die Nuttiefe 48, die dem radialen Abstand zwischen Nutgrund
45 und der gedachten kreisbogenförmigen Verlängerung der radialen
Umfangsfläche im Mittelbereich der Nut entspricht, ist
bei der gezeigten Ausführungsform so an den Achsabstand der
Schneidwellen und den Durchmesser der Schneidscheiben angepaßt,
daß sie größer ist als die maximale Überschneidung 49
der im Schneideingriff stehenden benachbarten Schneidscheiben.
Diese Überschneidung 49 (Fig. 6) errechnet sich als
Differenz zwischen der Summe der maximalen Schneidscheibenradien
zusammenwirkender Schneidwalzen und dem Achsabstand
der Schneidwalzen. Die der Schneidscheibe 41 benachbarte
Schneidscheibe 50 ist gegenüber dieser um 90° um die Achse 42
verdreht, während die nachfolgende Schneidscheibe 51 wieder
mit der vorderen Schneidscheibe 41 fluchtet und die hintere
Schneidscheibe 52 mit der zweiten Schneidscheibe 50 u.s.w.The
Die axiale Abfolge gegeneinander versetzter Schneidscheiben
ist auch in Fig. 6 gut zu erkennen. Diese Darstellung zeigt
einen axialen Ausschnitt des Schneidwerkes in Materialzufuhrrichtung
betrachtet, wobei die Schneidwalzen gegenüber der
Darstellung in Fig. 4 um beispielsweise ca. 30° verdreht
sind, so daß die Nuten in schrägem Einblick erkennbar sind.
Bei einer kurz vor Einlauf in den Überschneidungsbereich
stehenden Nut 44 der Scheibe 41 sind zur Verdeutlichung die
nutbegrenzenden Flächen mit den in Fig. 4 angegebenen Bezugszeichen
gekennzeichnet. Es ist zu erkennen, daß bei weiterer
gegenläufiger Drehung der Schneidwalzen die Nuten sich
versetzt gegenüberliegender Schneidscheiben jeweils gleichzeitig
in den Schneidspalt 19 einlaufen bzw. aufeinandertreffen
(vgl. Fig. 7). Dabei ergibt sich in Axialrichtung eine
sich wiederholende Abfolge unterschiedlicher Eingriffsbedingungen
zwischen jeweils zusammenwirkenden Schneidscheiben. Im
Überschneidungsbereich I treffen nutfreie Umfangsabschnitte
der zusammenwirkenden Schneidscheiben aufeinander, während im
Überschneidungsbereich II ein nutfreier Abschnitt der oberen
Schneidscheibe auf eine Nut 53 der unteren Schneidscheibe
trifft. Im Bereich III trifft die Nut 53 auf eine Nut 54
einer oberen Schneidscheibe, wobei diese Nut im Bereich IV
auf einen nutfreien Abschnitt einer unteren Schneidscheibe
trifft. Schließlich treffen im Abschnitt V wieder zwei
nutfreie Umfangsabschnitte von Schneidscheiben aufeinander.
Nach weiterer Drehung der Schneidwalzen um 90° tritt diese
Eingriffsreihenfolge in Achsrichtung der Schneidwalzen um
zwei Schneidscheibenbreiten versetzt auf, so daß dann z.B. im
Bereich III ein durchgehender Schnitt erfolgt. Diese Periodizität
mit einer Periodizitätslänge von vier Schneidscheibenbreiten
schlägt sich in der Ausbildung des in Fig. 8 gezeigten
Polstermaterials nieder.The axial sequence of staggered cutting disks
can also be clearly seen in FIG. 6. This illustration shows
an axial section of the cutting unit in the material feed direction
considered, with the cutting rollers opposite the
4 rotated by, for example, approximately 30 °
are so that the grooves can be seen in an oblique view.
With a shortly before entering the overlap
Anhand von Fig. 7 wird nun das mit dieser Vorrichtung durchführbare
Verfahren zur Herstellung von Polstermaterial
erläutert, wobei beispielhaft der Fall dargestellt ist, daß
bei gegenläufiger Drehung der Schneidwalzen in den durch die
Pfeile 55 angegebenen Richtungen eine Umfangsnut 56 der dem
Betrachter zugewandten oberen Schneidscheibe 57 im Schneidspalt
auf eine Nut 58 einer hinten liegenden unteren Schneidscheibe
59 trifft.7 that which can be carried out with this device
Process for the manufacture of upholstery material
explained, exemplifying the case that
with counter-rotation of the cutting rollers in the
Das Flachmaterial 60, beispielsweise eine einlagige Wellpappe,
tritt in horizontaler Zufuhrrichtung 61 in den Überschneidungsbereich
der Schneidscheiben ein und wird überall
dort, wo sich die Schneidflanken zusammenwirkender Schneidscheiben
ggf. reibend überschneiden, durch Abscherung zertrennt,
wobei jeweils die Breite der entstehenden Streifenabschnitte
im wesentlichen der Breite der Schneidscheiben
entspricht. Dabei beginnt die schneidende Auftrennung des
Materials jeweils bei Eintritt des Materials in den generell
linsenförmigen Überschneidungsbereich (zwischen den Punkten
62 und 63 in Fig. 7) und setzt sich bei fortschreitender
Drehung der Schneidwalzen unter Einziehen von Material in den
Schneidspalt fort, so lange Schneidflanken einander axial
gegenüberliegen. Dabei wird das Material beidseitig des
Schnittes von den jeweils benachbarten Schneidscheiben in den
jeweils der Schneidscheibe zugeordneten, gegenüberliegenden
Zwischenraum hineingedrückt, was zu einer Verformung benachbarter
Streifenabschnitte in entgegengesetzte Richtungen
relativ zur normalerweise ebenen Neutralfläche 64 des Flachmaterials
führt. The
Im Beispiel wird der dem Betrachter zugewandte Streifenabschnitt
65 durch die obere Schneidscheibe 57 bzw. deren
zylindrischen Umfang nach unten gedrückt, während der hintere
Streifenabschnitt 66 durch die untere Schneidscheibe 59 nach
oben gedrückt wird. Der in Längsrichtung fortschreitende
Streifenschnitt wird unterbrochen, sobald der Schneideingriff
zwischen zusammenwirkenden Schneidscheiben aufgehoben wird.
Dies ist im gezeigten Beispiel dort der Fall, wo die Nuten
56, 58 aufeinandertreffen. Das in diesem Bereich befindliche
Flachmaterial bleibt weitgehend unversehrt und ungeschnitten
und bildet einen Verbindungsbereich 67, der in Querrichtung
benachbarte Streifenabschnitte verbindet und zusammenhält. Es
ist offensichtlich, daß die Länge der Unterbrechung des
Längsschnittes von der Umfangsausdehnung des Nutabschnittes
abhängt, der tiefer als die maximale Überschneidungstiefe
ist. Durch die Länge der Verbindungsabschnitte wird auch die
Steifigkeit des entstehenden Polstermaterials in Längsrichtung
mitbestimmt. Es ist weiter erkennbar, daß die Länge
der jeweils zwischen den Verbindungsbereichen voneinander
getrennten Streifenabschnitte vom Umfangsabstand aufeinanderfolgender
Nuten abhängt. Diese Dimensionen können entsprechend
dem verwendeten Flachmaterial und der gewünschten
Polsterwirkung durch entsprechende Auslegung von Wellendurchmesser,
Schneidscheibenbreite und Nutanzahl in weiten
Grenzen variiert werden.In the example, the strip section facing the
Das in Fig. 8 gezeigte, aus einlagiger Wellpappe 60 mittels
der beschriebenen Vorrichtung hergestellte Polstermaterial
besteht aus in Längsrichtung 68 parallel zueinander verlaufenden
Streifenabschnitten 65, 66, deren Breite in Querrichtung
69 durch die Breite der Schneidscheiben bestimmt wird
und im Beispiel ca. 4 mm beträgt. In Querrichtung 69 benachbarte
Streifenabschnitte hängen im Bereich von in Längsrichtung
beabstandeten Verbindungsbereichen 67 miteinander
zusammen, wobei die Länge der Verbindungsbereiche im wesentlichen
durch die Nutbreiten der Messerscheiben bestimmt ist
und beispielsweise ca. 6 bis 8 mm betragen kann. Durch die im
Zusammenhang mit Fig. 7 beschriebene gegenseitige Verschränkung
bzw. Verformung benachbarter Streifenabschnitt entgegengesetzten
Richtungen sind die Streifen in Querrichtung
gesehen abwechselnd in entgegengesetzter Richtung verbogen,
wobei die Biegung teilweise durch reibschlüssiges Aneinanderhalten
der verbogenen Streifenabschnitte nahe den Verbindungsbereichen
aufrechterhalten bleibt. Aus Gründen der
Übersichtlichkeit sind nur die vier dem Betrachter zugewandten
Streifen in ihrem Verformungszustand dargestellt.The shown in Fig. 8, from single-ply corrugated
Aufgrund des im Zusammenhang mit Figuren 4 und 6 erläuterten
Versatzes der Umfangsnuten sind die Verbindungsbereiche bzw.
Schnittunterbrechungen zwischen einzelnen Streifen im Wechsel
gegeneinander versetzt. Bei der etwa mittig quer über den
gezeigten Bereich verlaufenden Verbindungszone 70 ist der
vordere Streifenabschnitt 65 mit dem nächsten Streifenabschnitt
66 verbunden. Auch zum darauffolgenden Streifenabschnitt
71 und dem danebenliegenden Streifen 72 besteht
eine Verbindungszone etwa gleicher Breite. Zwischen Streifen
72 und dem Nachbarstreifen 73 verläuft dagegen ein in Längsrichtung
verlaufender Schnitt quer zur Verbindungszone 70,
durch den die zusammenhängende Gruppe von vier benachbarten
Streifen 65, 66, 71, 72 in diesem Bereich von der benachbarten
Vierergruppe in gleicher Weise zusammenhängender Streifen
getrennt ist. Die Trennung bewirkt, daß diese Streifengruppen
sich bei Bedarf in entgegengesetzte Richtungen bezogen auf
die Flachmaterialfläche verbiegen können. Diese vier Streifen
umfassende Periodizität wird durch die im Zusammenhang mit
Fig. 6 erläuterte Abfolge von Schneideingriffen I, II, III,
IV und V bewirkt, wobei die die Verbindungszone 70 durchlaufenden
Längsschnitte jeweils im Bereich der Schneideingriffe
I und V erzeugt werden.Because of the explained in connection with Figures 4 and 6
Offset of the circumferential grooves are the connection areas or
Cut breaks between individual strips alternately
offset against each other. In the middle across the
area shown connecting
Bei der in Längsrichtung nachfolgenden Verbindungszone 74
liegen die die Verbindungszone in Längsrichtung zerteilenden
Längsschnitte in Querrichtung um zwei Streifenbreiten versetzt,
so daß z.B. zwischen den Streifen 66 und 71 ein
durchgehender Schnitt liegt. Diese durch den Versatz der
Nuten herbeigeführte, im Wechsel versetzte Verbindung bzw.
Trennung benachbarter Streifen führt dazu, daß das
geschnittene Polstermaterial in Längs- wie in Querrichtung
gut biegsam ist, wobei die Biegsamkeit um die Längsachse
jedoch größer ist. In Querrichtung ergibt sich eine elastische
Dehnbarkeit, so daß das Material ohne zu zerreißen
z.B. auf das Doppelte seiner Breite auseinandergezogen werden
kann. Dabei stellt sich eine streckmetallartige Struktur des
auseinandergezogenen Polstermaterials ein, wobei die Verbindungsbereiche
sich schräg zur Dehnungsrichtung anstellen.In the connection zone 74 following in the longitudinal direction
lie the dividing the connecting zone in the longitudinal direction
Longitudinal cuts offset by two stripe widths in the transverse direction,
so that e.g. between
Die Fig. 9 zeigt eine mögliche Anordnung mit einem Wechselrichter
112 als erster Umrichter, der von einem Gleichstrom
gespeist wird und dreiphasigen Wechselstrom bzw. Drehstrom
beliebiger Frequenz, Form und Amplitude erzeugt. Über den
Gleichstrom-Zwischenkreis 113 wird der Wechselrichter 112 von
dem Gleichrichter 114 gespeist, welcher aus einphasigem
Wechselstrom einen Gleichstrom macht. Dazu ist er an einen
Wechselstromanschluß 115 angeschlossen, beispielsweise an
eine übliche einphasige Netzsteckdose in einem Büroraum.9 shows a possible arrangement with an
Der Wechselrichter 112 ist über eine dreiphasige Verbindungsleitung
117 mit einem Drehstrommotor 118 als Antriebs-Elektromotor
(entspricht dem Motor 10 aus Fig.2) verbunden. Der
Drehstrommotor 118 weist, insbesondere an einem Wellenende
119, einen Drehzahlgeber 120 auf, der Drehzahl und/oder Lage
des Läufers des Motors 118 erfaßt. Die Daten werden über eine
Rückführung 121 an den Wechselrichter 112 zurückgegeben. Sie
können zur Regelung der Versorgung des Drehstrommotors 118
verwendet werden. Der Motor 118 treibt gemäß Fig. 2 das
Schneidwerk 5 an, das die von dem Motor über das Getriebe 11
angetriebene, ineinander eingreifende Schneidwalzen 7 und 9
aufweist.The
Evtl. kann in dem Gleichstrom-Zwischenkreis 113 ein sogenannter
Hochsetzsteller enthalten sein, der die Spannung erhöht.
Dies ermöglicht eine Versorgung des Wechselrichters 112 mit
einer unter Umständen wesentlich höheren als der am Wechselstromanschluß
115 liegenden Spannung.Possibly. can be a so-called in the DC
Die Fig. 10 zeigt gestrichelt eine Kennlinie 123 eines
Kondensatormotors im Vergleich zu einer Kennlinie 125 eines
Drehstrommotors. Aufgetragen ist das Drehmoment M über der
Drehzahl n, welche mit der Betriebsfrequenz korreliert ist.
Wie zu erkennen ist, ist bei der Kennlinie 125 des Drehstrommotors
das Anlaufmoment höher als bei der Kennlinie 123 des
Kondensatormotors, ebenso das Kippmoment, das ist der Bereich
des maximalen Moments M. Darüber hinaus fehlt der ausgeprägte
Sattelbereich der Kennlinie 123, der im Bereich niedriger
Drehzahlen auf das Anlaufmoment folgt.10 shows a dashed
Die Fig. 11 zeigt ein Diagramm, in dem ein Betriebskennlinienfeld
dargestellt ist. Dazu wird das Drehmoment M über
dem Verhältnis der Betriebsfrequenz f zur Nennfrequenz fN
aufgetragen. Es ergeben sich seitlich verschobene Kennlinien,
ähnlich der Kennlinie 125 aus Fig. 2. Deren Maxima, also die
Kippmomente, bilden eine strichpunktiert dargestellte Einhüllende,
welche zuerst waagerecht verläuft und dann in etwa
parabelförmig abfällt. 11 shows a diagram in which an operating characteristic field is shown. For this purpose, the torque M is plotted against the ratio of the operating frequency f to the nominal frequency f N. There are laterally shifted characteristic curves, similar to
Ebenso ist die Leistung P des Motors über f/fN aufgetragen, allerdings punktiert. Ein zu beachtender Punkt ist der bei f/fN gleich 1. Bei einer Nennfrequenz fN von 50 Hz beträgt die Eckfrequenz feck ebenfalls 50 Hz, das Verhältnis der beiden zueinander ist also 1. Die Leistungskurve beginnt als Ursprungsgerade bei Null und verläuft ab f/fN gleich 1 als Konstante. Dies bedeutet, daß bis zu der Eckfrequenz feck bei f/fN die Leistung des Motors zunimmt und ab der Eckfrequenz in etwa gleich bleibt. Spannung und Ausgangsleistung sind beim Kurzschlußläufermotor proportional zueinander. Bei einer Ausführungsmöglichkeit der Erfindung kann die Nennfrequenz größer als 50 Hz gewählt werden, beispielsweise zu 120 Hz.The power P of the motor is also plotted over f / f N , but dotted. One point to note is that for f / f N is 1. At a nominal frequency f N of 50 Hz, the corner frequency f eck is also 50 Hz, the ratio of the two to each other is therefore 1. The power curve begins as a straight line of origin and runs off f / f N is 1 as a constant. This means that the power of the motor increases up to the corner frequency f eck at f / f N and remains approximately the same from the corner frequency. Voltage and output power are proportional to each other in the squirrel-cage motor. In one embodiment of the invention, the nominal frequency can be selected to be greater than 50 Hz, for example 120 Hz.
Eingetragen sind zwei Betriebspunkte des Drehstrommotors auf
verschiedenen Kennlinien. Der erste Betriebspunkt 127 mit M1
weist bei f/fN kleiner 1 sein beinahe maximales Drehmoment
auf. Dieser erste Betriebspunkt 127 wird durch Einstellung
der Frequenz f kleiner als fN über den Wechselrichter 112 zur
Bewältigung großer Mengen Karton oder dicker Qualitäten bei
einer Vorrichtung zur Herstellung von Polstermaterial genommen.
Zwar sinkt die Schnittgeschwindigkeit, dafür liegt aber
beinahe das maximale Drehmoment an. Durch Spannungserhöhung
unter fN ist eine Momentenerhöhung möglich.Two operating points of the three-phase motor are entered on different characteristic curves. The
Der zweite Betriebspunkt 129 wurde bei einer Frequenz deutlich
größer als fN gewählt. Zwar ist das dabei erzielte
Drehmoment M2 erheblich geringer als das des ersten Betriebspunktes
127, dafür ist jedoch die Frequenz f und demzufolge
auch die Schnittgeschwindigkeit in etwa doppelt so groß.
Dieser zweite Betriebspunkt 129 wird bevorzugt zur Bewältigung
von dünnerem zu erzeugendem Polstermaterial gewählt. Die
strichpunktierte Kurve 128 ist die Kurve, auf der alle
Betriebspunkte liegen. The
Im Bereich bis zu f gleich fN wird der Motor mit konstantem magnetischem Fluß angetrieben. Das Kippmoment bleibt dabei konstant. Erreicht die Spannung ihren Maximalwert, wird nur noch die Frequenz weiter erhöht. Der magnetische Fluß und damit auch das zur Verfügung stehende Moment nehmen durch Feldschwächung ab. Dadurch nimmt das Kippmoment bei im wesentlichen konstanter Leistung quadratisch ab. Des weiteren können durch entsprechende Wahl der Spannungsregelcharakteristik (Variation der Eckfrequenz) das abgegebene Motordrehmoment erhöht und damit die Motorleistung optimiert werden.In the range up to f equal to f N , the motor is driven with a constant magnetic flux. The tipping moment remains constant. If the voltage reaches its maximum value, only the frequency is increased further. The magnetic flux and with it the available torque decrease due to field weakening. As a result, the tipping moment decreases quadratically with an essentially constant power. In addition, the motor torque output can be increased by appropriate selection of the voltage control characteristic (variation of the cut-off frequency) and the motor output can thus be optimized.
Registriert der Motor bei anfänglichem Betrieb im Feldschwächebereich
eine geringe Belastung bzw. Ausgangsmaterialmenge,
so wird er weiterhin in diesem Bereich betrieben. Dazu
ist eine Überwachung des Stromes vorteilhaft. Wird dagegen
stärkeres Ausgangsmaterial zugeführt, regelt der Wechselrichter
112 die Frequenz zurück bis zu Eckfrequenz. Wird
darüber hinaus noch stärkeres oder mehr Ausgangsmaterial
zugeführt, regelt der Wechselrichter die Frequenz sowie
wahlweise die Spannung zurück um das maximale Drehmoment des
Motors anzusteuern. Erreichen Frequenz und/oder Spannung
einen unteren Schwellwert bzw. der Motorstrom einen oberen
Schwellwert, so wird der Motor 118 abgeschaltet.The motor registers during initial operation in the field weakening area
a low load or quantity of raw material,
so it continues to operate in this area. To
monitoring of the current is advantageous. Will be against
The inverter regulates the supply of
Eine erfindungsgemäße Einrichtung kann in einer Vorrichtung
zur Herstellung von Polstermaterial den Wechselrichter 112
und den Gleichrichter 114 sowie einen Gleichstrom-Zwischenkreis
113 enthalten. Auf diese Weise kann ein kompaktes sowie
unkompliziert anzuschließendes Gerät aufgebaut werden. Dieses
ist dann lediglich an eine normale einphasige Netzsteckdose
durch Einstecken anzuschließen.A device according to the invention can be in one device
the
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