DE19906225B4 - Vorrichtung zum Schneiden von Hartschaumplatten - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zum Schneiden von Hartschaumplatten, umfassend einen Halter (10), an dem ein sich über eine freie Arbeitsstrecke erstreckendes elektrisch beheizbares Schneidelement (15) montiert ist, sowie eine Steuereinrichtung (22), welche die Heizleistung des Heizelementes (15) zwischen mindestens zwei von null abweichenden Werten derart steuert, dass beim Schneiden die Heizleistung von einem Leerlaufwert auf einen höheren Wert angehoben wird, wobei die Steuereinrichtung (22) so ausgelegt ist, dass die Umschaltung der Heizleistung vom Leerlaufwert auf den höheren Wert automatisch am Anfang und die Rückschaltung auf den Leerlaufwert automatisch am Ende des Schneidvorgangs erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass als Messgrösse für das automatische Umschalten der elektrische Widerstand des Heizelementes (15) über die Arbeitsstrecke eingesetzt ist.

Description

• Eine Vorrichtung gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus dem DE 1 715.449 U bekannt. Sie hat einen sich über eine frei Arbeitsstrecke erstreckenden, elektrischen Heizdraht. Es ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, welche die Heizleistung des Heizdrahtes von einem Leerlaufwert auf einen höheren Wert und zurück durch Endschalter schaltet. Damit soll vermieden werden, dass bei zu niedriger Schnittgeschwindigkeiten die Oberfläche an der Schnittstelle verkrustet und sich braun einfärbt.
• Aus der DE 3 131 217 A1 ist ferner ein Instrument zum Modellieren von Wachs bekannt, Um einen Impulsbetrieb mit schnellem Aufheizen und mit rascher Abkühlung zu ermöglichen, wird als Heizelement ein Halbleiterelement vorgeschlagen, das nach dem „spreading resitents"-Prinzip betrieben wird. Zum Übertragen der Wärme an die zu modellierende Stelle ist eine metallische Schmelzspitze vorgesehen, die zur Beeinflussung der Abkühlzeitkonstante mit einem Überzug aus Teflon versehen ist.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Schnittgeschwindigkeit erhöht werden kann. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
• Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Darin zeigt:
• 1 eine erste Ausführungsform,
• 2 die Steuereinrichtung der ersten Ausführungsform, und
• 3 und 4 zwei weitere Ausführungsformen.
• Die Vorrichtung nach 1 umfasst einen bügelförmigen Träger 10 mit zwei abstehenden Schenkeln 11, 12. An beiden Schenkelenden ist je eine Umlenkrolle 13, 14 elektrisch isoliert drehbar gelagert. Über die Rollen 13, 14 ist ein elektrischer Heizdraht 15 geführt. Das eine Drahtende 16 ist am Schenkel 12 mittels eines Isolators 17 befestigt. Die Rolle 19 unterteilt den Heizdraht 15 in einen Arbeitsteil 18 und einen Referenzdraht 19. Das andere Drahtende ist an einer vorgespannten Feder 20 befestigt, die an einem am Schenkel 11 befestigten weiteren Isolator 21 abgespannt ist. Das Drahtende 16 und die Rollen 14, 13 sind über Leitungen 23 bis 25 elektrisch mit einer Steuereinrichtung 22 verbunden, die über ein Kabel 26 an eine Stromquelle angeschlossen ist.
• 2 zeigt schematisch den Aufbau der Steuereinrichtung 22. Der Arbeitsteil 18 und der Referenzdraht 19 bilden zusammen eine Halbbrücke einer Vollbrückenschaltung 28, welche durch zwei Widerstände 29, 30 vervollständigt ist. Die Speisespannung wird an das Drahtende 16 und die Rolle 13 angelegt. Dez Abgriff für die Temperaturmessung des Heizdraht-Arbeitsteils 18 erfolgt an der Rolle 14 und am vierten Brückenpunkt 31 zwischen den Widerständen 29, 30. Die abgegriffene Wechselspannung wird über einen Gleichrichter 32 gleichgerichtet und mittels eines Verstärkers 33 verstärkt, welcher ein Relais 34 betätigt. Die am Kabel 26 anstehende Wechselspannung ist an die Primärspule 37 eines Transformators 38 angelegt. Dessen Sekundärspule 39 hat einen Mittelabgriff von z.B. 10 V und einen Endabgriff von z.B. 40 V. Das Relais 34 schaltet die an die Rolle 13 angelegte Spannung zwischen diesen beiden Werten.
• Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt: Im Leerlautbetrieb ist die Brücke 28 abgestimmt und der Ausgang des Gleichrichters 32 nahezu gleich null. An der Rolle 13 liegt die kleinere Spannung an. Wird nun mit der Verrichtung eine Styroporplatte geschnitten, so kühlt der Arbeitsteil 18 des Heizdrahtes 15 ab und dessen Widerstand sinkt. Dadurch wird die Brücke 28 verstimmt und der Gleichrichter 32 liefert eine Ausgangsspannung, welche über den Verstärker 33 das Relais 34 umschaltet. Damit wird an die Rolle 13 die höhere Spannung angelegt, so dass die Heizleistung steigt. Die Schnittgeschwindigkeit wird entsprechend erhöht. Sobald der Schnitt beendet ist, wird der Arbeitsteil 18 wieder auf dieselbe Temperatur erhitzt, welche der Referenzdraht 19 hat, so dass die Brücke 28 wieder abgeglichen ist, das Relais 34 abfällt und die Heizleistung auf Leerlaufbetrieb zurückfällt.
• weil der Heizdraht 15 im Leerlaufbetrieb eine relativ tiefe Temperatur von z.B. 400°C hat, wird vermieden, dass beim Schnittanfang das geschnittene Material versengt und der Schnitt dadurch unsauber wird. Trotz dieser relativ tiefen Temperatur wird durch das automatische Umschalten der Heizleistung eine hohe Schnittgeschwindigkeit erreicht.
• Um zu erreichen, dass der Heizdraht beim Umschalten auf die höhere Schnittgeschwindigkeit im Bereich, in dem er nicht in Berührung mit dem Schnittgut ist, zu stark erhitzt wird, kann in eine der Leitungen 23, 25 zusätzlich ein an sich bekannter Strombegrenzer 40 eingebaut werden. Selbstverständlich kann die Steuereinrichtung 22 auch mit Gleichstrom betrieben werden. In diesem Fall entfällt der Gleichrichter 32 bzw. ist dem Transformator 38 nachgeschaltet. Das Relais 39 kann auch durch einen elektronischen Schalter ersetzt werden. Die Ansprechschwelle des Verstärkers 33 kann z.B. durch ein Potentiometer 41 einstellbar sein.
• Der Heizdraht 15 sollte über den verwendeten Temperaturbereich einen einigermassen konstanten Temperatur-Widerstandskoeffizienten von vorzugsweise über 0,01 %/°K haben, jedenfalls einen, der im verwendeten Temperaturbereich nicht das Vorzeichen wechselt. Die heute verwendeten heizdrähte sind dazu nicht sonderlich geeignet. Bei einigen wechselt sogar das Vorzeichen des Temperaturkoeffizienten in dem Für den Betrieb der beschriebenen Vorrichtung vorgesehenen Temperaturbereich von etwa 150°C bis 800°C.
• Bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind analoge Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass sich eine detaillierte Beschreibung dieser Teile erübrigt.
• In 3 ist eine andere Variante der Steuereinrichtung nach 2 gezeigt. In dieser Variante hat die Sekundärspule 39 nur einen Abgriff. Der Verstärker 33 ist auf eine Schalteinheit 56 aufgeschaltet, die bei tiefem Ausgang des Verstärkers 33 nur z.B. 17 Vollwellen pro Sekunde des Sekundärwechselstroms durchlässt und bei hohem Ausgang alle 50. Diese Art der Schaltung hat gegenüber der bekannten Dimmerschaltung den Vorteil, dass Störungen anderer Geräte vermieden werden. Die Schalteinheit 56 kann z.B. einen Ringzähler mit drei, Zählstufen enthalten, der die ansteigenden Nulldurchgänge des Wechselstroms zählt und im Leerlaufbetrieb jeweils in der zweiten und dritten Zählstufe einen elektronischen Sperrschalter betätigt, welcher die Stromzufuhr zum Heizdraht 15 unterbricht.
• Die Ausführungsform nach 4 ist eine Abwandlung jener nach 1. Der Heizdraht 15 ist an einem Haken 60 eines Stabes 61 eingehängt, der gegenüber dem Schenkel 11 elektrisch isoliert, mit der Feder 20 vorbelastet und an die Leitung 25 angeschlossen ist. Das andere Ende des Heizdrahtes 15 ist an einem Haken 62 eingehängt, der von einem am Schenkel 12 elektrisch isoliert befestigten Teil 63 absteht. Das Teil 63 ist an die Leitung 24 angeschlossen. Der Referenzdraht 19 ist zwischen einem zweiten Haken 64 des Teils 63 und einer Feder 64 eingehängt. Bei dieser Ausführung werden fixe vorkonfektionierte Schneid- und Referenzdrähte eingesetzt. Dadurch werden definierte, immer gleichbleibende Widerstandsverhältnisse erzielt.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Schneiden von Hartschaumplatten, umfassend einen Halter (10), an dem ein sich über eine freie Arbeitsstrecke erstreckendes elektrisch beheizbares Schneidelement (15) montiert ist, sowie eine Steuereinrichtung (22), welche die Heizleistung des Heizelementes (15) zwischen mindestens zwei von null abweichenden Werten derart steuert, dass beim Schneiden die Heizleistung von einem Leerlaufwert auf einen höheren Wert angehoben wird, wobei die Steuereinrichtung (22) so ausgelegt ist, dass die Umschaltung der Heizleistung vom Leerlaufwert auf den höheren Wert automatisch am Anfang und die Rückschaltung auf den Leerlaufwert automatisch am Ende des Schneidvorgangs erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass als Messgrösse für das automatische Umschalten der elektrische Widerstand des Heizelementes (15) über die Arbeitsstrecke eingesetzt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der sich über die Arbeitsstrecke erstreckende Teil (18) des Heizelementes (15) elektrisch in Serie mit einem Referenzelement (19) gleicher Beschaffenheit geschaltet ist und zusammen mit dem Referenzelement (19) eine Halbbrücke einer vollbrückenschaltung (28) bildet, und wobei eine der Diagonalspannungen der Vollbrückenschaltung (28) als Steuersignal zum Schalten der Steuereinrichtung (22) eingesetzt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei je ein Ende des sich über die Arbeitsstrecke erstreckenden Teils (18) des Heizelementes (15) und des Referenzelementes (19) an einem gemeinsamen Bauteil (14, 63) anliegen, das elektrisch mit der Steuereinrichtung (22) verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Referenzelement (19) aus dem gleichen Material besteht wie das Heizelement (15).
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Heizelement (15) einen Temperatur-Widerstandskoeffizienten von mindestens 0,01 %/°K aufweist.