EP1541297A1 - Vorrichtung zum Trennen einer Materialbahn - Google Patents

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EP1541297A1
EP1541297A1 EP04106171A EP04106171A EP1541297A1 EP 1541297 A1 EP1541297 A1 EP 1541297A1 EP 04106171 A EP04106171 A EP 04106171A EP 04106171 A EP04106171 A EP 04106171A EP 1541297 A1 EP1541297 A1 EP 1541297A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
electromagnetic
drive
elements
phase
separating
Prior art date
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EP04106171A
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EP1541297B1 (de
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Peter Rieleit
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Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Voith Paper Patent GmbH
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Publication date
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Publication of EP1541297A1 publication Critical patent/EP1541297A1/de
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Publication of EP1541297B1 publication Critical patent/EP1541297B1/de
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    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D5/00—Arrangements for operating and controlling machines or devices for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D5/08—Means for actuating the cutting member to effect the cut
    • B26D5/086—Electric, magnetic, piezoelectric, electro-magnetic means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D1/00—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor
    • B26D1/01—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work
    • B26D1/04—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work having a linearly-movable cutting member
    • B26D1/06—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work having a linearly-movable cutting member wherein the cutting member reciprocates
    • B26D1/08—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work having a linearly-movable cutting member wherein the cutting member reciprocates of the guillotine type
    • B26D1/085—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work having a linearly-movable cutting member wherein the cutting member reciprocates of the guillotine type for thin material, e.g. for sheets, strips or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
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    • B26D5/00—Arrangements for operating and controlling machines or devices for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D5/02—Means for moving the cutting member into its operative position for cutting
    • B26D5/06—Means for moving the cutting member into its operative position for cutting by electrical means
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    • B26D5/00—Arrangements for operating and controlling machines or devices for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D5/08—Means for actuating the cutting member to effect the cut

Definitions

  • the present invention relates to a device for separating a Material web arranged with a transverse to the direction of the web Separating element, which translationally in the direction of a drive the material web is movable.
  • EP 1 025 307 B1 describes a web separation device in which to a movable piston in a piston chamber a separating blade is appropriate.
  • the separating blade the piston and extend the piston chamber over the entire width of the web to be separated.
  • a valve between the piston chamber and one of the pressure chambers acts Under and over pressures generated.
  • the channels connect with different pressures, the air pressure rises below of the piston in a very short period of time, so that the piston performs a fast movement in the direction of the material web.
  • the am Piston-mounted cutting blade is also in the direction of the web accelerates, beats the track and separates them at the desired Place off.
  • EP 1 063 087 B1 discloses a device for cutting material webs known, in which by means of a compressed air cylinder, a cutting element is accelerated with a knife. With two three-way valves and a control unit will have an air pressure of about 4.8 bar on a first Side of the air cylinder predetermined. With a control unit is a Transition of the air cylinder from the non-cutting state to Controlled cutting process. It prevails in the air cylinder on one second side of the cylinder, a second pressure of about 6.2 bar. With Quick discharge valves become the second pressure to initiate the cutting process quickly to a value below the first predetermined pressure reduced. A connected to the compressed air cylinder and driven by this Cutting element separates the material web.
  • the running speeds of, for example 2,000 m / min is due to the separation of the material web special requirements.
  • the aim is the material web during operation without slowing down or stopping the Separate train. It is important that the separation process no damage the material web or even an influence on the manufacturing process causes. It is aimed at the separation process in Fractions of seconds.
  • the invention is based on the object, a controllable device for separating webs of material, wherein the separating element experiencing a high acceleration.
  • This object is characterized in the device of the type mentioned by solved that the drive is designed as an electromagnetic drive is, with the electromagnetic forces in the direction of movement of the separating element can be generated.
  • the electromagnetic drive provides electromagnetic fields that are either repulsive or attractive Act.
  • the electromagnetic fields cause repulsive or attractive forces used in the device according to the invention to accelerate the separator.
  • electromagnetic Fields are very easy to control. This affects both their spatial Shape as well as its temporal changeability.
  • the spatial form is by the nature of the arrangement of electromagnetic elements and whose geometry can be influenced.
  • the temporal variability is through Current and voltage curves at the electrical connections of the electromagnetic Drive set.
  • Another advantage of the electromagnetic Drive is that electromagnetic fields mechanically built inert, degraded and can be changed.
  • An advantage of the device according to the invention is that the electromagnetic drive is performed at least single-phase. This means that both a single-phase and multi-phase design the device is possible. In a multi-phase design, for example can be three-phase, is also per phase a separator to disposal. These separators can be used synchronously, as well as used for repeated separation alternately in time become. With a synchronous separation of all installed separators Thus, for example, at least two track sections in one operation be separated. It is also conceivable that each Separating element is associated with a material web, so that, for example three webs can be separated simultaneously. At a not synchronized movement of the separating elements, for example any charging to provide the electromagnetic Energy that takes a certain time, alternately in the Dividing elements are made so that at least always one the available dividing elements can be used immediately.
  • the drive has two electromagnetic elements per Phase, wherein at least one of the elements is movable.
  • the repulsive forces or attractions between the two elements are caused by electromagnetic fields.
  • the repulsive or attractive effect of the electromagnetic fields is used, to accelerate an element in the direction of the material web.
  • the two electromagnetic Elements per phase formed by two electric coils Due to the presence of at least one coil can be an electromagnetic Field are generated.
  • the electromagnetic field of the first Coil generates in the second coil an opposing field by induction effect. It thus repulsive or attractive forces act on the two electric coils.
  • an electromagnetic element is the Phase formed as a short-circuited coil.
  • a shorted one Coil is a simple element that is movably installed to function can be, because there are no leads on the coil. Existing supply lines would have to be carried along with a movement of the coil to a To prevent tearing of the supply lines. These precautions are included a shorted coil not necessary.
  • electromagnetic fields are present across an iron core the two electromagnetic elements per phase coupled are. This has the advantage that the electromagnetic fields are effective can be used and scatters of fields are kept low can.
  • the drive is connectable to an excitation device.
  • the excitation device may be the electromagnetic elements of the drive provide energy so that electromagnetic fields can arise.
  • Such an excitation device can, for example a voltage source having a frequency greater than zero, such as. an AC voltage source or a pulse generator.
  • a pulse-shaped Current change can be generated.
  • the acceleration of the electromagnetic Elements depends on the temporal change of the magnetic flux through the surface of the electromagnetic elements.
  • a pulse-shaped Current change induced on an electromagnetic element in the second electromagnetic element a large flux change, so suddenly a force acts on the second electromagnetic element, which this electromagnetic element of the first electromagnetic Element away accelerated or to the first electromagnetic Accelerated element.
  • the excitation device has at least one energy store, which has a Switching element per phase with at least one of the electromagnetic Elements of the drive of the phase is connectable.
  • An energy storage can initially provide the electromagnetic energy and upon actuation of the switching element, this energy is passed on to the drive. In this way, the energy is ready, so that they immediately for the electromagnetic elements for accelerating the separating knife is available.
  • the excitation device a capacitor on at least one of the two electromagnetic elements of the drive is connectable.
  • the capacitor stores electrical energy that is pulsed during a discharge process delivered to a connected electromagnetic element can be, thus forms a pulse generator.
  • the excitation device with a DC voltage source connectable.
  • a DC voltage source For example, a capacitor can be charged directly, which in turn as energy storage to provide the electromagnetic Energy can be used for the drive.
  • the excitation device with an AC voltage source connectable.
  • AC voltage is the usual Form of the generally available energy supply.
  • the alternating voltage can be single-phase or multi-phase available stand and a switching element per phase the electromagnetic Elements are supplied. If a DC voltage is required, then For example, with the help of diodes, the AC voltage can also be in be converted to a DC voltage. This can be used if a capacitor is to be charged as energy storage and no DC voltage is available.
  • the AC voltage source per phase via a Transformer with at least one of the electromagnetic elements connect the drive.
  • a transformer causes a galvanic decoupling between the input and output terminals of the transformer.
  • the transformer only accept the function of galvanic isolation or also provide additional voltage and current at a desired level, which can be used for the electromagnetic drive.
  • the excitation device is controllable. It can thus the acceleration process of the repulsive or attractive introduced electromagnetic elements at a selectable time become.
  • the control unit may also contain electrical components that influence the time course of the potential change, e.g. electrical Resistors, electrical capacitors and spark gaps.
  • electrical Resistors electrical Resistors
  • electrical capacitors at the use of a capacitor as energy storage can this previously charged with, for example, an AC voltage source.
  • rectifying elements such as. Diodes necessary.
  • the discharging of the capacitor can be initiated for example by means of a switch.
  • the at the Discharge power provided is determined by the capacitance of the capacitor established. With the help of electrical resistors in connection with the capacity of the capacitor is the time course of the discharge controllable.
  • the separating element via a movable Guide element is in communication with the drive.
  • the guide element With the help of the guide element will be the movement of the accelerated separator controlled and guided to a defined point of the web. With the guide element and the accuracy of the separation position is improved. It is also by using a guide element not necessary to install the drive directly on the material web.
  • the movable elements of the device are with a damping element in connection. It can thus, for example the movement of the separating element, the guide element and the ejected Coil dampened after separating the material web and finally slowed down.
  • the damping element Act When moving the movable elements in its initial position can also the damping element Act.
  • the damping element is at least in the end regions the back and forth movements effectively.
  • After separating the Material web is to get back the separating element in its starting position.
  • the backward movement the separating element in its initial position is also from the damping element decelerating supported until the partition at his Starting position arrives and there remains unmoved until the next separation process is initiated.
  • the drive is surrounded by an electromagnetic shield.
  • an electromagnetic shield for example in the form of a metallic Sheathing or in the form of umbrellas in the supply lines of the Device, the electromagnetic compatibility is improved.
  • Fig. 1 in the vicinity of the material web 1 is the electromagnetic drive 2 with two electromagnetic elements installed. These two Elements are realized in the form of electrical coils 3, 4, wherein the first coil 3 is stationary and the second coil 4 with a guide element 5 is movable. The second coil 4 is a short-circuited coil educated. The first coil 3 can at its terminals 6 to an excitation device 7 are connected.
  • a capacitor 8 is provided for a pulse-shaped current change.
  • the capacitor 8 is connected via a charging device 9, for example consists of a diode 10 and an electrical resistance 11, charged.
  • a charging device 9 for example consists of a diode 10 and an electrical resistance 11, charged.
  • a generator of an AC voltage 13 is connected.
  • the Capacitor 8 can also be used any other charging device 9 For example, is a direct connection of a DC voltage source to the capacitor 8 possible.
  • a switch 14 closed and the separation process of the web 1 initiated.
  • the capacitor 8 discharges in a pulse shape and a current flows through the first coil 3.
  • This current causes an electromagnetic field applied to the second coil 4, the the first coil 3 is arranged, is also present.
  • the second Coil 4 builds a second electromagnetic due to the induction effect Field that opposes the first field. It arises between the two coils 3, 4 a repulsive force. Since the first coil 3 here is stationary, the second coil 4 is accelerated in the direction of the material web 1.
  • the length of the separating element 15 has in this embodiment, the Width of the web 1, so that the separating element 15 through the Acceleration process hits the web 1 and this in one operation separates.
  • the guide member 5 indicates the direction of movement of the separating element 15 before.
  • the guide element 5 is on his the separator 15 opposite end with a Damping element 16 connected.
  • the damping element 16 dampens both the movement of the accelerated elements, here the second coil 4, the guide member 5 and the separator 15, immediately after the separation of the web 1, as well as the movement of the elements in their starting position back.
  • the electromagnetic drive 2 with the first coil 3 and the second Coil 4 and here also the capacitor 8 with charger 9 are wrapped with an electromagnetic shield 17, so that neither electromagnetic Fields of the drive surrounding equipment of web production still affect foreign electromagnetic fields erfi the proper Affect device.
  • One Energy storage 18, previously with a DC voltage source or a AC voltage source 13 connected by means of the switching element 14 has been, upon actuation of the switching element 14 electromagnetic Energy at the first electric coil 3 ready.
  • the second Spool 4 is set in motion.
  • the coupling of the electromagnetic Fields between the two electric coils 3, 4 is done via a Iron core 20.
  • Fig. 3 illustrates a possible multi-phase arrangement Drive 2 with the electric coils 3, 4 via a three-phase connection L1, L2, L3 supplied.
  • the three-phase connection L1, L2, L3 is via the switching elements 14th connectable to the electric coils 3.
  • a transformer 19th This galvanically separates the drive 2 from the three-phase connection L1, L2, L3 and can also vary depending on the selected ratio voltage and Provide power at a desired height.
  • the transformer 19 is here three-phase executed, also are instead three individual transformers 19 possible.
  • the energy provided with it is over the Iron core 20 the first electric coil 3 to the second electrical Coils 4 transmit, characterized by the repulsive effect between the electric coils 3, 4 move away from the first coil 3 and thus initiate separation processes.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen einer Materialbahn mit einem quer zur Laufrichtung der Materialbahn angeordneten Trennelement, das durch einen Antrieb translatorisch in Richtung der Materialbahn bewegbar ist. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb als elektromagnetischer Antrieb (2) ausgebildet ist, mit dem elektromagnetische Kräfte in Bewegungsrichtung des Trennelementes (15) erzeugbar sind. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen einer Materialbahn mit einem quer zur Laufrichtung der Materialbahn angeordneten Trennelement, das durch einen Antrieb translatorisch in Richtung der Materialbahn bewegbar ist.
In EP 1 025 307 B1 wird eine Bahntrennvorrichtung beschrieben, bei der an einen beweglichen Kolben in einer Kolbenkammer eine Abtrennklinge angebracht ist. Dabei erstrecken sich die Abtrennklinge, der Kolben und die Kolbenkammer über die gesamte Breite der abzutrennenden Bahn. Mit Hilfe von Verbindungskanälen zwischen der Kolbenkammer und Druckkammern und auch mit dem Kolben, der gleichzeitig als ein Ventil zwischen der Kolbenkammer und einer der Druckkammern wirkt, werden Unter- und Überdrücke erzeugt. Durch das Öffnen von Ventilen, die Kanäle mit unterschiedlichen Drücken verbinden, steigt der Luftdruck unterhalb des Kolbens in einer sehr kurzen Zeitspanne stark an, so daß der Kolben eine schnelle Bewegung in Richtung der Materialbahn ausführt. Die am Kolben befestigte Abtrennklinge wird ebenfalls in Richtung der Materialbahn beschleunigt, schlägt gegen die Bahn und trennt sie an der gewünschten Stelle ab.
Aus EP 1 063 087 B1 ist eine Vorrichtung zum Schneiden von Materialbahnen bekannt, bei der mit Hilfe eines Druckluftzylinders ein Schneidelement mit Messer beschleunigt wird. Mit zwei Dreiwege-Ventilen und einer Steuereinheit wird ein Luftdruck von etwa 4,8 bar auf einer ersten Seite des Druckluftzylinders vorgegeben. Mit einer Steuereinheit wird ein Übergang des Druckluftzylinders vom nicht schneidenden Zustand zum Schneidevorgang gesteuert. Dabei herrscht im Druckluftzylinder auf einer zweiten Seite des Zylinders ein zweiter Druck von etwa 6,2 bar. Mit Schnellausströmventilen wird der zweite Druck zur Einleitung des Schneidevorgangs schnell auf einen Wert unter dem ersten vorgegebenen Druck reduziert. Ein mit dem Druckluftzylinder verbundenes und von diesem angetriebenes Schneidelement trennt die Materialbahn.
Bei schnellaufenden Materialbahnen, die Laufgeschwindigkeiten von beispielsweise 2.000 m/min aufweisen, wird an das Trennen der Materialbahn besondere Anforderungen gestellt. Es wird angestrebt, die Materialbahn im laufenden Betrieb ohne ein Verlangsamen oder Anhalten der Bahn zu trennen. Dabei ist es wichtig, daß der Trennvorgang keine Beschädigung der Materialbahn oder sogar eine Beeinflussung des Herstellungsprozesses hervorruft. Es wird angestrebt, den Trennvorgang in Bruchteilen von Sekunden durchzuführen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine steuerbare Vorrichtung zum Trennen von Materialbahnen zu schaffen, bei der das Trennelement eine hohe Beschleunigung erfährt.
Diese Aufgabe wird bei der Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Antrieb als elektromagnetischer Antrieb ausgebildet ist, mit dem elektromagnetische Kräfte in Bewegungsrichtung des Trennelementes erzeugbar sind.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das Trennelement mit Hilfe eines elektromagnetischen Antriebs in einer Translationsbewegung in Richtung der Materialbahn beschleunigt. Der elektromagnetische Antrieb stellt elektromagnetische Felder bereit, die entweder abstoßend oder anziehend wirken. Die elektromagnetischen Felder verursachen abstoßende bzw. anziehende Kräfte, die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung genutzt werden, um das Trennelement zu beschleunigen. Elektromagnetische Felder sind sehr gut steuerbar. Dies betrifft sowohl ihre räumliche Gestalt als auch ihre zeitliche Veränderbarkeit. Die räumliche Gestalt ist durch die Art der Anordnung von elektromagnetischen Elementen und deren Geometrie beeinflußbar. Die zeitliche Veränderbarkeit wird durch Strom- und Spannungsverläufe an den elektrischen Anschlüssen des elektromagnetischen Antriebs festgelegt. Ein weiterer Vorteil des elektromagnetischen Antriebs ist, daß elektromagnetische Felder mechanisch trägheitslos aufgebaut, abgebaut und verändert werden können. Diese Eigenschaft wirkt sich günstig auf den Beschleunigungsvorgang des Trennelements aus, da die Ursache der Beschleunigung ohne weitere Bewegungen von Massen sofort verfügbar ist. Auch ist es nicht notwendig, vor dem Beschleunigungsvorgang der Vorrichtung mechanische Energie bereit zu stellen, da das Trennelement aus einer Ausgangsposition im unbewegten Zustand beschleunigt wird. Dies ist für das schnelle Trennen von Materialbahnen mit einem elektromagnetischen Antrieb möglich, da die elektromagnetischen Felder mechanisch trägheitslos aufgebaut werden können. Elektromagnetische Felder wirken außerdem berührungslos. Dies bedeutet, daß Elemente, die miteinander in elektromagnetischer Wirkung stehen, keinen mechanischen Kontakt haben müssen. Dieser Effekt hat den Vorteil, daß der Antrieb zusätzlich zwischen den sich abstoßenden bzw. anziehenden elektromagnetischen Elementen verschleißfrei arbeitet.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß der elektromagnetische Antrieb mindestens einphasig ausgeführt ist. Dies bedeutet, daß sowohl eine einphasige als auch mehrphasige Ausführung der Vorrichtung möglich ist. Bei einer mehrphasigen Ausführung, die beispielsweise dreiphasig sein kann, steht auch pro Phase ein Trennelement zur Verfügung. Diese Trennelemente können synchron eingesetzt werden, als auch zum mehrmaligen Trennen zeitlich abwechselnd eingesetzt werden. Bei einem synchronen Trennen aller installierten Trennelemente können so beispielsweise mindestens zwei Bahnabschnitte in einem Arbeitsvorgang abgetrennt werden. Auch ist es vorstellbar, daß jedes Trennelement einer Materialbahn zugeordnet ist, so daß beispielsweise drei Materialbahnen gleichzeitig abgetrennt werden können. Bei einer nicht synchronisierten Bewegung der Trennelemente können beispielsweise eventuelle Ladevorgänge zur Bereitstellung der elektromagnetischen Energie, die eine bestimmte Zeit benötigen, abwechselnd bei den Trennelementen vorgenommen werden, so daß mindestens immer eines der zur Verfügung stehenden Trennelemente sofort einsetzbar ist.
Vorzugsweise weist der Antrieb zwei elektromagnetische Elemente pro Phase auf, wobei mindestens eines der Elemente bewegbar ist. Die Abstoßungskräfte oder Anziehungskräfte zwischen den beiden Elementen werden durch elektromagnetische Felder hervorgerufen. Die abstoßende bzw. anziehende Wirkung der elektromagnetischen Felder wird genutzt, um ein Element in Richtung der Materialbahn zu beschleunigen.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden elektromagnetischen Elemente pro Phase durch zwei elektrische Spulen ausgebildet. Durch die Anwesenheit von mindestens einer Spule kann ein elektromagnetisches Feld erzeugt werden. Das elektromagnetische Feld der ersten Spule erzeugt in der zweiten Spule ein Gegenfeld durch Induktionswirkung. Es wirken somit abstoßende bzw. anziehende Kräfte auf die beiden elektrischen Spulen.
Gemäß einer Ausführungsform ist ein elektromagnetisches Element der Phase als kurzgeschlossene Spule ausgebildet. Eine kurzgeschlossene Spule ist ein einfaches Element, das zur Funktion beweglich installiert sein kann, da es an der Spule keine Zuleitungen gibt. Vorhandene Zuleitungen müßten bei einer Bewegung der Spule mitgeführt werden, um ein Abreißen der Zuleitungen zu verhindern. Diese Vorkehrungen sind bei einer kurzgeschlossenen Spule nicht notwendig.
Vorzugsweise sind elektromagnetische Felder über einen Eisenkern zwischen den beiden elektromagnetischen Elementen pro Phase koppelbar sind. Dies hat den Vorteil, daß die elektromagnetischen Felder effektiv genutzt werden können und Streuungen der Felder gering gehalten werden können.
Zweckmäßigerweise ist der Antrieb mit einer Anregungseinrichtung verbindbar. Die Anregungseinrichtung kann den elektromagnetischen Elementen des Antriebs Energie liefern, so daß elektromagnetische Felder entstehen können. Eine solche Anregungseinrichtung kann beispielsweise eine Spannungsquelle mit einer Frequenz sein, die größer als Null ist, wie z.B. eine Wechselspannungsquelle oder ein Impulsgenerator.
Vorteilhafterweise ist mit der Anregungseinrichtung eine impulsförmige Stromänderung erzeugbar. Die Beschleunigung der elektromagnetischen Elemente hängt von der zeitlichen Änderung des magnetischen Flusses durch die Fläche der elektromagnetischen Elemente ab. Eine impulsförmige Stromänderung an einem elektromagnetischen Element induziert in dem zweiten elektromagnetischen Element eine große Flußänderung, so daß plötzlich eine Kraft auf das zweite elektromagnetische Element wirkt, die dieses elektromagnetische Element von dem ersten elektromagnetischen Element weg beschleunigt bzw. zum ersten elektromagnetischen Element hin beschleunigt.
In einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Anregungseinrichtung mindestens einen Energiespeicher aufweist, der über ein Schaltelement pro Phase mit mindestens einem der elektromagnetischen Elemente des Antriebs der Phase verbindbar ist. Ein Energiespeicher kann die elektromagnetische Energie zunächst bereithalten und bei Betätigung des Schaltelements wird diese Energie an den Antrieb weitergegeben. Auf diese Weise steht die Energie bereit, so daß sie sofort für die elektromagnetischen Elemente zur Beschleunigung des Trennmessers zur Verfügung steht.
In besonders einfacher praktischer Ausführung weist die Anregungseinrichtung einen Kondensator auf, der mindestens mit einem der beiden elektromagnetischen Elemente des Antriebs verbindbar ist. Der Kondensator speichert elektrische Energie, die bei einem Entladungsvorgang impulsförmig an ein angeschlossenes elektromagnetisches Element abgegeben werden kann, bildet also einen Impulsgenerator.
In einer ersten Ausführungsvariante ist die Anregungseinrichtung mit einer Gleichspannungsquelle verbindbar. Mit einer Gleichspannungsquelle kann beispielsweise ein Kondensator direkt aufgeladen werden, der wiederum als Energiespeicher zur Bereitstellung der elektromagnetischen Energie für den Antrieb eingesetzt werden kann.
In einer zweiten Ausführungsvariante ist die Anregungseinrichtung mit einer Wechselspannungsquelle verbindbar. Wechselspannung ist die übliche Form der allgemein zur Verfügung stehenden Energieversorgung. Die Wechselspannung kann einphasig oder mehrphasig zur Verfügung stehen und über ein Schaltelement pro Phase den elektromagnetischen Elementen zugeführt werden. Wird eine Gleichspannung benötigt, so kann beispielsweise mit Hilfe von Dioden die Wechselspannung auch in eine Gleichspannung umgewandelt werden. Dies kann genutzt werden, wenn ein Kondensator als Energiespeicher geladen werden soll und keine Gleichspannung zur Verfügung steht.
Vorzugsweise ist die Wechselspannungsquelle pro Phase über einen Transformator mit mindestens einem der elektromagnetischen Elemente des Antriebs verbindbar. Ein Transformator bewirkt eine galvanische Entkopplung zwischen den Eingangs- und den Ausgangsklemmen des Transformators. Je nach gewähltem Übersetzungsverhältnis kann der Transformator nur die Funktion der galvanischen Trennung übernehmen oder auch zusätzlich Spannung und Strom in einer gewünschten Höhe bereitstellen, die für den elektromagnetischen Antrieb nutzbar sind.
Bevorzugterweise ist die Anregungseinrichtung steuerbar. Es kann somit der Beschleunigungsvorgang der sich abstoßenden bzw. anziehenden elektromagnetischen Elemente zu einem wählbaren Zeitpunkt eingeleitet werden. Die Steuereinheit kann auch elektrische Bauteile enthalten, die den zeitlichen Verlauf der Potentialänderung beeinflussen, z.B. elektrische Widerstände, elektrische Kondensatoren und Funkenstrecken. Bei der Verwendung eines Kondensators als Energiespeicher kann dieser zuvor mit beispielsweise einer Wechselspannungsquelle aufgeladen werden. Für den Ladevorgang sind dann üblicherweise gleichrichtende Elemente, wie z.B. Dioden notwendig. Das Entladen des Kondensators kann beispielsweise mit Hilfe eines Schalters eingeleitet werden. Die bei dem Entladevorgang bereitgestellte Energie wird durch die Kapazität des Kondensators festgelegt. Mit Hilfe von elektrischen Widerständen in Verbindung mit der Kapazität des Kondensators ist der zeitliche Verlauf der Entladung steuerbar.
Es ist besonders bevorzugt, daß das Trennelement über ein bewegbares Führungselement mit dem Antrieb in Verbindung steht. Mit Hilfe des Führungselementes wird die Bewegung des beschleunigten Trennelements kontrolliert und zu einer definierten Stelle der Materialbahn geführt. Mit dem Führungselement wird auch die Genauigkeit der Trennposition verbessert. Außerdem ist es durch das Verwenden eines Führungselements nicht erforderlich, den Antrieb direkt an der Materialbahn zu installieren.
Vorteilhafterweise stehen die beweglichen Elemente der Vorrichtung mit einem Dämpfungselement in Verbindung. Es kann somit beispielsweise die Bewegung des Trennelements, des Führungselements und der abgestoßenen Spule nach dem Trennen der Materialbahn gedämpft und schließlich abgebremst werden. Beim Verbringen der beweglichen Elemente in ihrer Ausgangsposition kann ebenfalls das Dämpfungselement wirken.
Bevorzugterweise ist das Dämpfungselement zumindest in den Endbereichen der Hin- und Rückbewegungen wirksam. Nach dem Trennen der Materialbahn soll das Trennelement in seiner Ausgangsposition zurückgelangen. Zur Unterstützung des Abbremsens der Beschleunigungsbewegung, die für den Trennvorgang zunächst notwendig ist, wird das Dämpfungselement eingesetzt, so daß das Trennelement in seiner Bewegung verlangsamt und schließlich gestoppt wird. Die Rückwärtsbewegung des Trennelements in seine Ausgangslage wird ebenfalls vom Dämpfungselement abbremsend unterstützt bis das Trennelement an seiner Ausgangsposition ankommt und dort solange unbewegt bleibt, bis der nächste Trennvorgang eingeleitet wird.
Vorzugsweise ist der Antrieb von einem elektromagnetischen Schirm umgeben. Dies hat den Vorteil, daß die elektromagnetischen Felder, die durch den Antrieb hervorgerufen werden, nicht als Störfelder in der U m-gebung des Antriebs wirken. Störfelder können bei weiteren installierten Geräten Fehlfunktionen auslösen. Auch wirkt ein elektromagnetischer Schirm in umgekehrter Richtung, d.h. er verhindert, daß fremderzeugte Felder die Vorrichtung zum Trennen der Materialbahn beeinflussen. Mit einem elektromagnetischen Schirm, beispielsweise in Form einer metallischen Umhüllung oder auch in Form von Schirmen in den Zuleitungen der Vorrichtung, wird die elektromagnetische Verträglichkeit verbessert.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:
Fig. 1
eine schematische Darstellung der Erfi ndung,
Fig. 2
eine weitere Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 3
ein Beispiel für eine mehrphasige Ausführung der Erfindung.
In Fig. 1 in der Nähe der Materialbahn 1 ist der elektromagnetische Antrieb 2 mit zwei elektromagnetischen Elementen installiert. Diese zwei Elemente sind in Form von elektrischen Spulen 3, 4 realisiert, wobei die erste Spule 3 ortsfest ist und die zweite Spule 4 mit einem Führungselement 5 bewegbar ist. Die zweite Spule 4 ist als kurzgeschlossene Spule ausgebildet. Die erste Spule 3 kann an ihren Anschlüssen 6 an eine Anregungseinrichtung 7 angeschlossen werden.
In der dargestellten Ausführungsform ist in der Anregungseinrichtung 7 ein Kondensator 8 für eine impulsförmige Stromänderung vorgesehen. Der Kondensator 8 wird über eine Ladeeinrichtung 9, die beispielsweise aus einer Diode 10 und einem elektrischen Widerstand 11 besteht, aufgeladen. An den Anschlüssen 12 der Ladeeinrichtung 9 ist als Energiequelle ein Erzeuger einer Wechselspannung 13 angeschlossen. Zur Ladung des Kondensators 8 kann auch eine beliebig andere Ladeeinrichtung 9 verwendet werden, beispielsweise ist ein direktes Anschließen einer Gleichspannungsquelle an den Kondensator 8 möglich.
Sobald der Kondensator 8 ausreichend geladen ist, wird ein Schalter 14 geschlossen und der Trennvorgang der Materialbahn 1 eingeleitet. Durch das Schließen des Schalters 14 entlädt sich der Kondensator 8 impulsförmig und es fließt durch die erste Spule 3 ein Strom. Dieser Strom bewirkt ein elektromagnetisches Feld, das an der zweiten Spule 4, die an der ersten Spule 3 angeordnet ist, ebenfalls vorhanden ist. Die zweite Spule 4 baut in Folge der Induktionswirkung ein zweites elektromagnetisches Feld auf, das dem ersten Feld entgegenwirkt. Es entsteht zwischen den beiden Spulen 3, 4 eine abstoßende Kraft. Da die erste Spule 3 hier ortsfest ist, wird die zweite Spule 4 in Richtung der Materialbahn 1 beschleunigt. Mit der zweiten Spule 4 bewegt sich ebenfalls das Führungselement 5 und ein am Führungselement 5 befestigtes Trennelement 15. Die Länge des Trennelements 15 weist in dieser Ausführungsvariante die Breite der Materialbahn 1 auf, so daß das Trennelement 15 durch den Beschleunigungsvorgang die Materialbahn 1 trifft und diese in einem Arbeitsvorgang trennt. Das Führungselement 5 gibt die Richtung der Bewegung des Trennelements 15 vor. Außerdem ist das Führungselement 5 an seinem dem Trennelement 15 gegenüberliegenden Ende mit einem Dämpfungselement 16 verbunden. Das Dämpfungselement 16 dämpft sowohl die Bewegung der beschleunigten Elemente, hier die zweite Spule 4, das Führungselement 5 und das Trennelement 15, unmittelbar nach dem Trennen der Materialbahn 1, als auch die Bewegung der Elemente in ihre Ausgangslage zurück.
Der elektromagnetische Antrieb 2 mit der ersten Spule 3 und der zweiten Spule 4 und hier auch der Kondensator 8 mit Ladeeinrichtung 9 werden mit einem elektromagnetischen Schirm 17 umhüllt, so daß weder elektromagnetische Felder des Antriebs umgebende Geräte der Materialbahnherstellung beeinflussen, noch elektromagnetische Fremdfelder die erfi n-dungsgemäße Vorrichtung beeinflussen.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Ein Energiespeicher 18, der zuvor mit einer Gleichspannungsquelle oder einer Wechselspannungsquelle 13 mit Hilfe des Schaltelements 14 verbunden wurde, stellt bei Betätigung des Schaltelements 14 elektromagnetische Energie an der ersten elektrischen Spule 3 bereit. Durch die Wirkung der elektromagnetischen Felder der ersten Spule 3 wird die zweite Spule 4 in Bewegung versetzt. Die Kopplung der elektromagnetischen Felder zwischen den beiden elektrischen Spulen 3, 4 geschieht über einen Eisenkern 20.
Fig. 3 stellt eine mögliche mehrphasige Anordnung dar. Hierbei wird der Antrieb 2 mit den elektrischen Spulen 3, 4 über einen Drehstromanschluß L1, L2, L3 versorgt. Es ist jedoch auch denkbar, daß jede Phase des Antriebs 2 an ein und derselben Phase eines Energieversorgungssystems oder auch jede Phase an einer verschiedenen Energiequelle angeschlossen ist. Der Drehstromanschluß L1, L2, L3 ist über die Schaltelemente 14 mit den elektrischen Spulen 3 verbindbar. Zwischen den Schaltelementen 14 und den drei elektrischen Spulen 3 befindet sich ein Transformator 19. Dieser trennt galvanisch den Antrieb 2 vom Drehstromanschluß L1, L2, L3 und kann auch je nach gewähltem Übersetzungsverhältnis Spannung und Strom in einer gewünschten Höhe bereitstellen. Der Transformator 19 ist hier dreiphasig ausgeführt, auch sind statt dessen drei einzelne Transformatoren 19 möglich. Die damit bereitgestellte Energie wird über den Eisenkern 20 den ersten elektrischen Spulen 3 an die zweiten elektrischen Spulen 4 übertragen, die sich durch die abstoßende Wirkung zwischen den elektrischen Spulen 3, 4 von den ersten Spulen 3 weg bewegen und so Trennvorgänge einleiten.

Claims (18)

  1. Vorrichtung zum Trennen einer Materialbahn mit einem quer zur Laufrichtung der Materialbahn angeordneten Trennelement, das durch einen Antrieb translatorisch in Richtung der Materialbahn bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb als elektromagnetischer Antrieb (2) ausgebildet ist, mit dem elektromagnetische Kräfte in Bewegungsrichtung des Trennelementes (15) erzeugbar sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektromagnetische Antrieb (2) mindestens einphasig ausgeführt ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (2) zwei elektromagnetische Elemente pro Phase aufweist, wobei mindestens eines der Elemente bewegbar ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden elektromagnetischen Elemente pro Phase durch zwei elektrische Spulen (3, 4) ausgebildet sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektromagnetisches Element der Phase als kurzgeschlossene Spule (4) ausgebildet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch geken n-zeichnet, daß elektromagnetische Felder über einen Eisenkern (20) zwischen den beiden elektromagnetischen Elementen (3, 4) pro Phase koppelbar sind.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (2) mit einer Anregungseinrichtung (7) verbindbar ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Anregungseinrichtung (7) eine impulsförmige Stromänderung erzeugbar ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregungseinrichtung (7) mindestens einen Energiespeicher (18) aufweist, der über ein Schaltelement (14) pro Phase mit mindestens einem der elektromagnetischen Elemente (3, 4) des Antriebs (2) der Phase verbindbar ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch geken n-zeichnet, daß die Anregungseinrichtung (7) einen Kondensator (8) aufweist, der mindestens mit einem der beiden elektromagnetischen Elemente (3, 4) des Antriebs (2) verbindbar ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch geken n-zeichnet, daß die Anregungseinrichtung (7) mit einer Gleichspannungsquelle verbindbar ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch geken n-zeichnet, daß die Anregungseinrichtung (7) mit einer Wechselspannungsquelle (13) verbindbar ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannungsquelle (13) pro Phase über einen Transformator (19) mit mindestens einem der elektromagnetischen Elemente (3, 4) des Antriebs (2) verbindbar ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch geken n-zeichnet, daß die Anregungseinrichtung (7) steuerbar ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch geken n-zeichnet, daß das Trennelement (15) über ein bewegbares Führungselement (5) mit dem Antrieb (2) in Verbindung steht.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch geken n-zeichnet, daß die beweglichen Elemente der Vorrichtung mit einem Dämpfungselement (16) in Verbindung stehen.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (16) zumindest in den Endbereichen der Hinund Rückbewegungen wirksam ist.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch geken n-zeichnet, daß der Antrieb (2) von einem elektromagnetischen Schirm (17) umgeben ist.
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