TWI805322B - 包裝材料處理機及用於操作包裝材料處理機之方法 - Google Patents

包裝材料處理機及用於操作包裝材料處理機之方法 Download PDF

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Abstract

本發明描述一種包裝材料處理機(10)。其包含經建構以用於彼此交互作用以便處理薄片材料之一上部處理工具(12)及一下部處理工具(14)。此外，提供一驅動單元(18)，其包含一電機(20)及一飛輪(22)。一電供應單元(28)電連接至該電機(20)，使得該電機(20)可作為一電動馬達操作。此外，一電能回收單元(44)電連接至該電機(20)，使得該電能回收單元(44)能夠儲存或輸送由作為一發電機操作之該電機(20)提供之電能，該飛輪(22)剛性地連接至該驅動單元(18)。另外，呈現一種用於操作一包裝材料處理機(10)之方法。

Description

包裝材料處理機及用於操作包裝材料處理機之方法
本發明係針對一種包裝材料處理機，其包含上部處理工具及下部處理工具，上部處理工具及下部處理工具經建構以用於彼此交互作用以便處理薄片材料。包裝材料處理機亦具有驅動單元，該驅動單元包含電機及飛輪，其中上部處理工具及下部處理工具中之至少一者經由飛輪耦接至電機，使得上部處理工具及下部處理工具中之至少一者可相對於上部處理工具及下部處理工具中之另一者以往復方式移動。包裝材料處理機進一步包含電連接至電機之電供應單元，使得電機可作為電動馬達操作。
本發明進一步關於一種用於操作包裝材料處理機之方法。
此類包裝材料處理機及用於操作包裝材料處理機之方法為已知的。
通常，用於包裝材料處理機中之電機由交流(alternating current；AC)驅動。在此情況下，電機可為指定AC電機或AC馬達。AC馬達之實例包括同步馬達及非同步馬達。為了以變速操作此類AC馬達，對應電供應單元包含能夠將AC電力供應柵格之頻率轉換成用於驅動AC馬達之所要頻率的頻率轉換器。此類頻率轉換器亦可為指定可變頻率驅動機。
飛輪用於抑制驅動單元內之振動，且亦可適用於以往復移動平穩地穿過上部處理工具及下部處理工具中之至少一者之死點，例如上死點及/或下死點。若上部處理工具及下部處理工具中之至少一者經由肘節槓桿機構致動，則尤其會出現此情況。
本發明之目標為減少如上文所提及之類型的包裝材料處理機之能量消耗。
藉由上文所提及之類型的包裝材料處理機解決問題，該包裝材料處理機另外包含電連接至電機之電能回收單元，使得能量回收單元能夠儲存或輸送由作為發電機操作之電機提供之電能，飛輪剛性地連接至驅動單元。在上部處理工具及下部處理工具中之至少一者將減速或停止之情形下，電機可作為發電機操作。此可為薄片材料之處理期間或終止處理時之情況。若經回收的電能儲存於能量回收單元內，則其可在後期用於操作機器，例如致動驅動單元。作為其結果，更少電能需要提供至包裝材料處理機。換言之，包裝材料處理機之能量效率提高。若藉由能量回收單元在其他處輸送電能，則所輸送的能量將包括至能量之平衡中，且因此，考慮到此能量之平衡，包裝材料處理機之總體消耗減少。
在已知包裝材料處理機中，驅動單元配備有電連接至電機之制動電阻器。若電機及/或連接至其上的飛輪之旋轉速度將降低或若電機之旋轉將停止，則過剩能量藉由制動電阻器耗散為熱量。顯而易見的，在根據本發明之包裝材料處理機中不存在對將過剩動能耗散為熱量之需求。因此，包裝材料處理機所承受之熱負載減少。此亦降低著火之風險。
根據實施方式，能量回收單元包含電儲存構件。因此，可儲存經回收的能量且隨後使用。此減少包裝材料處理機之總體能量消耗。儲存構件例如 包含電容器及/或電池。
能量回收單元可連接至電供應單元之直流線。直流線可為直流匯流排。因此，能量回收單元供應有直流。若能量回收單元包含通常饋送有直流之電儲存構件，則此為尤其適合的。然而，亦有可能將直流輸送至直流消耗者。
根據變體，能量回收單元包含交流轉換器。因此，儘管能量回收單元供應有直流，但其可用於對在交流上操作之消耗者供電。因此，能量回收單元可用於多種應用程式。
此外，有可能能量回收單元包含頻率轉換器。在此上下文中，頻率轉換器理解為能夠將具有第一功率頻率之交流轉換成具有不同於第一功率頻率的第二功率頻率之交流的裝置。此類裝置亦被稱作可變頻率變換器或可變頻率驅動機。因此，能量回收單元可用於供應需要交流之消耗者。在此上下文中，消耗者所需之頻率可獨立於由作為發電機操作之電機供應的功率頻率而調整。
能量回收單元亦可包含用於將能量回收單元電連接至電力供應柵格之連接構件。因此，由作為發電機操作之電機提供之電能可用於連接至電力供應柵格之任何裝置中。因此，例如藉由外部供應件饋送至電力供應柵格之電能之量可減少。
在實施方式中，包裝材料處理機具有兩個或更多個驅動單元，每一驅動單元包含電機及飛輪，其中驅動單元並聯連接至電能回收單元。因此，能量回收單元可與超過一個驅動單元協作。此在結構上為簡單的。此外，此解決方案為精簡的。
根據變體，上部處理工具及下部處理工具為模切工具。替代地，上部處理工具及下部處理工具為燙金印刷工具。因此，包裝材料處理機為模切機或燙金印刷機。在此類機器中，上部處理工具及下部處理工具中之至少一者定期需要減速或停止。舉例而言，當作業將改變時會出現此情況。因此，模切機及燙 金印刷機提供減少可由能量回收單元使用的總體能量消耗之極大可能性。
藉由用於操作包裝材料處理機(尤其包裝材料處理機)之方法另外解決問題，其中電機及剛性地耦接至其之飛輪用於使上部處理工具及下部處理工具以往復方式相對於彼此移動以便處理薄片材料。在飛輪將減速之操作情形中，電機作為發電機操作且由電機產生的電能儲存或輸送至供應柵格或電消耗者。飛輪將減速之情形包括飛輪之旋轉將停止(亦即減速直至其不再旋轉)之情形。此外，若飛輪將減速，則上部處理工具及下部處理工具自驅動單元去耦或上部處理工具及下部處理工具中之至少一者亦將減速。因此，上部處理工具及下部處理工具中之至少一者之及/或飛輪之動能以電能之形式經回收。
在較佳實施方式中，用於操作包裝材料處理機之方法與根據本發明之包裝材料處理機結合使用。
10:包裝材料處理機
12:上部處理工具
14:下部處理工具
16:垂直導引構件
18:驅動單元
20:電機
22:飛輪
24:離合器構件
26:肘節槓桿機構
28:電供應單元
30:電力供應柵格
32a:電連接
32b:電連接
32c:電連接
34:可變頻率轉換器
36:二極體
38:電晶體裝置
40:直流匯流排
42a:第一直流線
42b:第二直流線
44:電能回收單元
46:交流轉換器
48a:電力輸出線
48b:電力輸出線
48c:電力輸出線
50:電晶體裝置
52:電感器
54:連接構件
56a:電連接件
56b:電連接件
56c:電連接件
58:電儲存構件
60:頻率轉換器
L1:電線
L2:電線
L3:電線
U:線
V:線
W:線
現將參考所附圖式來描述本發明。在圖式中，-[圖1]示意性地展示根據本發明之包裝材料處理機，-[圖2]展示包括能量回收單元之三個替代例的圖1之包裝材料處理機的細節，且-[圖3]展示包含三個驅動單元之包裝材料處理機之電路圖。
圖1展示包裝材料處理機10。
包裝材料處理機10包含經建構以用於彼此交互作用以便處理薄片材料之上部處理工具(12)及下部處理工具(14)。
包裝材料處理機10為例如模切機。在此情況下，上部處理工具12 及下部處理工具14為模切工具。
替代地，包裝材料處理機10為燙金印刷機。接著，上部處理工具12及下部處理工具14為燙金印刷工具。
在本發明實例中，下部處理工具14為固定的且上部處理工具12耦接至垂直導引構件16，使得其可相對於下部處理工具14垂直移動。
此外，上部處理工具12耦接至驅動單元18。
驅動單元18包含電機20、飛輪22、離合器構件24及肘節槓桿機構26。
電機20適合於提供旋轉驅動功率。
離合器構件24適合於選擇性地將肘節槓桿機構26與飛輪22及電機20分離及選擇性地將肘節槓桿機構耦接至飛輪及電機。
肘節槓桿機構26經建構以用於將電機20之旋轉驅動運動轉換成上部處理工具12之垂直往復移動。
飛輪22用於抑制驅動單元18內之振動及用於使肘節槓桿機構26之通過死點平穩化。
因此，更詳言之，上部處理工具12經由飛輪22、離合器構件24及肘節槓桿機構26耦接至電機20，使得上部處理工具12可相對於下部處理工具14以往復方式垂直地移動。
為了有效地抑制振動，飛輪22剛性地連接至連接電機20與肘節槓桿機構26之軸。飛輪22配置於電機20與離合器構件24之間，使得不考慮包裝機處理機之特定操作狀態，飛輪22之效應為可用的。
電機20電連接至電供應單元28。
電供應單元28電連接至電力供應柵格30，其中在圖1中僅表示電連接32a、32b及32c。
因此，若其經由電供應單元28供應有由電力供應柵格30提供之電力，則電機20可作為電動馬達操作。
電機20具有充足的功率來操作肘節槓桿機構26及上部處理工具12。在包裝機處理機之正常操作期間，使用飛輪以僅抑制自電機20至上部處理工具之傳動系統中之振動而不儲存動能，在無動能之情況下，上部處理工具12將不可能恰當操作。
在圖式中所表示的實例中，電機20為AC機。
為了能夠以不同速度操作電機20，電供應單元28包含可變頻率轉換器34。
可變頻率轉換器34經由三個電線L1、L2、L3連接至電力供應柵格30。
線L1、L2、L3中之每一者供應有交流，例如以50Hz之頻率。
可變頻率轉換器34將此等電流轉換成在將電供應單元28連接至電機20的線U、V、W處提供的不同頻率及/或振幅之交流。
為此目的，可變頻率轉換器34包含使用總共六個二極體36之已知電路，該等二極體分別成對歸於線L1、L2、L3。此外，總共六個電晶體裝置38分別成對連接至線U、V、W。
可變頻率轉換器34亦包含所謂的直流匯流排40，該直流匯流排包含作為正極端子之第一直流線42a及作為負極端子之第二直流線42b。
包裝材料處理機10進一步包含電連接至電機之電能回收單元44，使得電能回收單元44能夠將由作為發電機操作之電機20提供之電能輸送至電力供應柵格30。
更詳言之，電能回收單元44連接至電供應單元28之直流匯流排40，該直流匯流排充當電能回收單元44之電力輸入線。
電能回收單元44進一步包含用於產生電力輸出線48a、48b、48c處提供的三相交流之交流轉換器46。為此目的，使用包含總共六個電晶體裝置50及三個電感器52之已知電路(參見圖2(a))。
電能回收單元44進一步包含用於將電能回收單元44電連接至電力供應柵格30之連接構件54。在本實例中，連接構件54包含分別將電力輸出線48a、48b、48c連接至線L1、L2、L3之三個電連接件56a、56b、56c。
圖2(b)展示變體，其中電能回收單元44包含替換如圖2(a)中所展示之電能回收單元44的電儲存構件58。
如圖2(c)中所展示之另一替代例，其中電能回收單元44包含頻率轉換器60。
與圖2(a)之實例相對比，電能回收單元44現在連接至線U、V、W而非直流匯流排40。如已結合電供應單元28之可變頻率轉換器34所描述，可在線48a、48b、48c處提供可變頻率之交流。
在包裝材料處理機10之操作期間，電能回收單元44用於飛輪22將減速之操作情形中。若飛輪22及上部處理工具12經由離合器構件24耦接且上部處理工具12之移動需要減速或停止，則會出現此情況。
此外，亦有可能在使用離合器構件24將上部處理工具12自飛輪22去耦之操作情形下，飛輪22需要減速或停止。
在兩個替代例中，電機20作為發電機操作且由電機20產生之電能供應至電力供應柵格30(參見圖2(a)和圖2(c)之替代例)或儲存(參見圖2(b)之替代例)。
圖3展示提供總共三個驅動單元18的替代性實施方式之電路。
驅動單元18中之每一者包含一個或兩個電機20及飛輪(圖3中未表示)。
驅動單元並聯連接至電能回收單元44。
除彼以外，參考以上解釋。
如圖2(a)中所展示組態圖3之電能回收單元44。
10:包裝材料處理機
12:上部處理工具
14:下部處理工具
16:垂直導引構件
18:驅動單元
20:電機
22:飛輪
24:離合器構件
26:肘節槓桿機構
28:電供應單元
30:電力供應柵格
32a:電連接
32b:電連接
32c:電連接
34:可變頻率轉換器
44:電能回收單元
L1:電線
L2:電線
L3:電線
U:線
V:線
W:線

Claims (9)

  1. 一種包裝材料處理機(10)，其包含一上部處理工具(12)及一下部處理工具(14)，該上部處理工具(12)及該下部處理工具(14)經建構以用於彼此交互作用以便處理薄片材料，一驅動單元(18)，其包含一電機(20)及一飛輪(22)，其中該上部處理工具(12)及該下部處理工具(14)中之至少一者經由該飛輪(22)耦接至該電機(20)，使得該上部處理工具(12)及該下部處理工具(14)中之該至少一者可相對於該上部處理工具(12)及該下部處理工具(14)中之另一者以一往復方式移動，及一電供應單元(28)，其電連接至該電機(20)，使得該電機(20)可作為一電動馬達操作，其特徵在於一電能回收單元(44)，其電連接至該電機(20)，使得該電能回收單元(44)能夠儲存或輸送由作為一發電機操作之該電機(20)提供之電能，該飛輪(22)剛性地連接至該驅動單元(18)。
  2. 如請求項1之包裝材料處理機(10)，其中該電能回收單元(44)包含一電儲存構件(58)。
  3. 如請求項1或2之包裝材料處理機(10)，其中該電能回收單元(44)連接至該電供應單元(28)中之一直流線(42a、42b)。
  4. 如請求項3之包裝材料處理機(10)，其中該電能回收單元(44)包含一交流轉換器(46)。
  5. 如請求項1或2之包裝材料處理機(10)，其中該電能回收單元(44)包含一頻率轉換器(60)。
  6. 如請求項1或2之包裝材料處理機(10)，其中該電能回收單元(44)包含用於將該電能回收單元(44)電連接至一電力供應柵格(30)之一連 接構件(54)。
  7. 如請求項1或2之包裝材料處理機(10)，其中兩個或更多個驅動單元(18)，每一驅動單元包含一電機(20)及一飛輪(22)，其中該等驅動單元(18)並聯連接至該電能回收單元(44)。
  8. 如請求項1或2之包裝材料處理機(10)，其中該上部處理工具(12)及該下部處理工具(14)為模切工具，或其特徵在於該上部處理工具(12)及該下部處理工具(14)為燙金印刷工具。
  9. 一種用於操作一包裝材料處理機(10)之方法，其中一電機(20)及剛性地耦接至其之一飛輪(22)用於使一上部處理工具(12)及一下部處理工具(14)以一往復方式相對於彼此移動以便處理該薄片材料，其特徵在於在該飛輪(22)將減速之一操作情形下，該電機(20)作為一發電機操作，且由該電機(20)產生之該電能經儲存或輸送至一電力供應柵格(30)或一電消耗者。
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