Techn. Hochsch., Diss.--Aachen, 2006.

Zugl.: Magdeburg, Univ., Diss., 2008

Universiẗat, Fak. für Maschinenbau, Diss.--Magdeburg, 2007.

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung des Schneidprozesses im Verar-beitungs- und Verpackungsmaschinenbau, genauer das Schneiden von adhäsiven Käse. Die Versuchsergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen: Die untersuchten Ein-flussgrößen Keilwinkel, Geschwindigkeit und Schnittkraftverminderungswinkel liefern bei einer gegebenen Messeroberfläche eine gute Regression bezüglich der maximalen Kraft. Außerdem zeigen die Ergebnisse, dass die maximale Kraft ein guter Referenzwert für die Erstellung einer Kraftkurve ist. Die Gestalt einer Kraftkurve ist innerhalb einer Toleranz von 10% nur vom Schnittkraftverminderungswinkel abhängig. Im Vergleich der Regressionen von drei verschiedenen Messeroberflächen treten erhebli-che Unterschiede zwischen den Regressionsformeln auf. Diese Unterschiede können aber auf mikroskopische Einflüsse auf die Reibung zwischen Messer und Käse zurückgeführt werden. Für die weitere Forschung ist es daher sinnvoll, die Reibung an der Messerober-fläche genauer zu untersuchen, um ein von den Messeroberflächen unabhängiges Re-gressionsmodell zu generieren. / The following paper examines the cutting process in the sector of packaging and pro-cessing engineering, precisely the cutting of adhesive cheese. The results of the experiments can be summed up as follows: The analysed actuating var-iables lip angle, speed and angle reducing the cutting force deliver in case of a given knife surface good regression concerning the maximum force. Moreover, the results show that the maximum force is a good reference value for creating a force curve. The design of a force curve depends within a tolerance of 10% only on the angle reducing the cutting force. Comparing the regressions of the three different knife surfaces shows important differ-ences between the regression formulas. These differences can be traced back to micro-scopic influences on the friction between knife and cheese. Therefore, further studies should examine the friction on the knife surface in more details, in order to generate a re-gression model which is independent from the knife surfaces.

Ideen verdeutlichen und kommunizieren mittels photorealistischen Konstruktionen

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung des Schneidprozesses im Verar-beitungs- und Verpackungsmaschinenbau, genauer das Schneiden von adhäsiven Käse. Die Versuchsergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen: Die untersuchten Ein-flussgrößen Keilwinkel, Geschwindigkeit und Schnittkraftverminderungswinkel liefern bei einer gegebenen Messeroberfläche eine gute Regression bezüglich der maximalen Kraft. Außerdem zeigen die Ergebnisse, dass die maximale Kraft ein guter Referenzwert für die Erstellung einer Kraftkurve ist. Die Gestalt einer Kraftkurve ist innerhalb einer Toleranz von 10% nur vom Schnittkraftverminderungswinkel abhängig. Im Vergleich der Regressionen von drei verschiedenen Messeroberflächen treten erhebli-che Unterschiede zwischen den Regressionsformeln auf. Diese Unterschiede können aber auf mikroskopische Einflüsse auf die Reibung zwischen Messer und Käse zurückgeführt werden. Für die weitere Forschung ist es daher sinnvoll, die Reibung an der Messerober-fläche genauer zu untersuchen, um ein von den Messeroberflächen unabhängiges Re-gressionsmodell zu generieren.:Abstract (englisch) Abstract (deutsch) Inhaltsverzeichnis Verzeichnis der verwendeten Formelzeichen Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung 2 Stand der Technik 2.1 Zerspannen und Schneiden 2.2 Schneiden in der verarbeitenden Industrie 2.3 Kräfte beim Schneiden und neuere Entwicklung 3 Präzisierte Aufgabenstellung 4 Zielsetzung und Lösungsweg 5 Versuchsmittel 5.1 Sensoren und Messgeräte 5.1.1 Zwick für die Kraft in Bewegungsrichtung 5.1.2 Kistlersystem für die Querkraft 5.2 Messer 5.3 Käse 6 Versuchsplanung 6.1 Eingrenzung der Untersuchung 6.2 Theorie zur Versuchsplanung 6.3 Realisierung der Versuchsplanung 7 Messen 7.1 Messverfahren 7.2 Messungenauigkeiten 7.3 Messauswertung 8 Versuchsergebnisse 8.1 Allgemeine Bemerkungen 8.2 Unabhängige Betrachtung der Einflüsse 8.2.1 Keilwinkel 8.2.2 Messeroberfläche 8.2.3 SKVW 8.2.4 Schnittgeschwindigkeit 8.2.5 Sonstige detektiere Effekte 8.3 Betrachtung unter Berücksichtigung der Wechselwirkungen 8.3.1 Allgemeine Betrachtung 8.3.2 Adcoat 8.3.3 N7010 8.3.4 XLC 8.4 Interpretation 9 Zusammenfassung und Ausblick 10 Literaturverzeichnis 11 Abbildungsverzeichnis 12 Tabellenverzeichnis 13 Eidesstattliche Erklärung 14 Anlagen / The following paper examines the cutting process in the sector of packaging and pro-cessing engineering, precisely the cutting of adhesive cheese. The results of the experiments can be summed up as follows: The analysed actuating var-iables lip angle, speed and angle reducing the cutting force deliver in case of a given knife surface good regression concerning the maximum force. Moreover, the results show that the maximum force is a good reference value for creating a force curve. The design of a force curve depends within a tolerance of 10% only on the angle reducing the cutting force. Comparing the regressions of the three different knife surfaces shows important differ-ences between the regression formulas. These differences can be traced back to micro-scopic influences on the friction between knife and cheese. Therefore, further studies should examine the friction on the knife surface in more details, in order to generate a re-gression model which is independent from the knife surfaces.:Abstract (englisch) Abstract (deutsch) Inhaltsverzeichnis Verzeichnis der verwendeten Formelzeichen Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung 2 Stand der Technik 2.1 Zerspannen und Schneiden 2.2 Schneiden in der verarbeitenden Industrie 2.3 Kräfte beim Schneiden und neuere Entwicklung 3 Präzisierte Aufgabenstellung 4 Zielsetzung und Lösungsweg 5 Versuchsmittel 5.1 Sensoren und Messgeräte 5.1.1 Zwick für die Kraft in Bewegungsrichtung 5.1.2 Kistlersystem für die Querkraft 5.2 Messer 5.3 Käse 6 Versuchsplanung 6.1 Eingrenzung der Untersuchung 6.2 Theorie zur Versuchsplanung 6.3 Realisierung der Versuchsplanung 7 Messen 7.1 Messverfahren 7.2 Messungenauigkeiten 7.3 Messauswertung 8 Versuchsergebnisse 8.1 Allgemeine Bemerkungen 8.2 Unabhängige Betrachtung der Einflüsse 8.2.1 Keilwinkel 8.2.2 Messeroberfläche 8.2.3 SKVW 8.2.4 Schnittgeschwindigkeit 8.2.5 Sonstige detektiere Effekte 8.3 Betrachtung unter Berücksichtigung der Wechselwirkungen 8.3.1 Allgemeine Betrachtung 8.3.2 Adcoat 8.3.3 N7010 8.3.4 XLC 8.4 Interpretation 9 Zusammenfassung und Ausblick 10 Literaturverzeichnis 11 Abbildungsverzeichnis 12 Tabellenverzeichnis 13 Eidesstattliche Erklärung 14 Anlagen

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Erarbeitung eines Planungssystems, wo mit Hilfe des Konzeptes der virtuellen Realität, das effektive Fördervolumen von vorschublosen Schaufelradbaggern im Kopfblockverhieb für beliebige Schneidwiderstände, Scheibenzusammensetzungen, Schneid- und Blockgeometrien bestimmt werden kann. Hierzu wurden am Schaufelradbagger 1510 SRs 6300.50.15 im Braunkohlentagebau Nochten intensive Feldmessungen des Schneidwiderstandes sowie des effektiven Fördervolumens durchgeführt. Besonderes Augenmerk wurde auf Fördervolumenverluste gelegt, welche durch Brems- und Beschleunigungsvorgänge des Radauslegers an den Schwenkenden entstehen. Der Einfluss dieser Fördervolumenverluste an den Schwenkenden wurde analysiert und bewertet. Durch umfangreiche VR Simulationen konnten für den Schaufelradbagger SRs 6300 im Tagebau Nochten optimierte Technologieparameter (Scheibenhöhe, Spantiefe) vorgeschlagen werden.

Ideen verdeutlichen und kommunizieren mittels photorealistischen Konstruktionen

Die geometrischen Abmessungen von Lebensmitteln werden auf eine für den Verzehr geeignete Größe reduziert. Für diesen Vorgang wird oft das Zerschneiden der Lebensmittel zur Anwendung gebracht. Neben der manuellen Ausführung des Schneidens durch den Endkonsumenten oder den Betrieb des Lebensmittelhandwerks wird in der industriellen Konsumgüterproduktion das Schneiden mit hohen Geschwindigkeiten und relativ hoher Ausbringung von Maschinen umgesetzt. Mit den hohen Verarbeitungsgeschwindigkeiten gehen Herausforderungen einher, die vor allem auf das visko-elastische Verhalten der Lebensmittel und das geschwindigkeitsabhängige Verhalten der Wirkpaarung aus Messer und Schneidgut zurückzuführen sind. Auftretende Probleme sind Oberflächenschäden an der Schnittfläche in Form von Ausbrüchen, Deformationen und im Extremfall Denaturierungen. Für die Deformation und die Denaturierung ist das Reibungsverhalten der Wirkpaarung entscheidend, weshalb in dieser Arbeit eine Methode zur besseren Charakterisierung des Reibungsverhaltens beim Schneiden entwickelt und in Experimenten zur Anwendung gebracht wird. Als Basis wird ein Modell zur Abbildung der relevanten Größen entworfen, welches auf Modellen aus dem Schneiden von Lebensmitteln und Metallen aufbaut. Zur Anwendung des Modells wird ein Ablauf zur Auswertung von Schneidkraftverläufen entwickelt. Zur Prüfung der Methode werden Schneidversuche mit verschiedenen Geschwindigkeiten, Messerbeschichtungen und Schneidgütern durchgeführt. Aus Permutationen dieser Versuchsparameter gehen verschiedene Wirkpaarungen hervor, für deren Schneidkraftverläufe die entwickelte Methode zur Anwendung gebracht wird. Im Ergebnis stehen Kennwerte jedes durchgeführten Schnitts, welche das Schneidverhalten charakterisieren, zur Verfügung. In genormten Experimenten werden mechanische Kennwerte der Schneidgüter und Reibungskennwerte der Messeroberflächen bestimmt und mit den Kennwerten der Methode statistisch abgeglichen. Abschließend wird die entwickelte Methode in Bezug zu den genormten Kenngrößen diskutiert und die Bedeutung für die Verarbeitungstechnik eingeordnet. / The geometric dimensions of foods need to be reduced to a size suitable for consumption. Cutting of food is often brought to application for this purpose. In addition to the manual execution of cutting by the consumer, cutting is implemented in industrial consumer goods production at high speeds and relatively high output rates of the machines. The high processing speeds are accompanied by challenges, which are mainly due to the visco-elastic behavior of the food and the speed-dependent behavior of the active pairing consisting of knife and material to be cut. Emerging problems are surface damage on the cut surface in the form of chipping, distortion and denaturation. The frictional behavior of the active pairing is decisive for the deformation and denaturation. Therefore a method for better characterization of the frictional behavior during cutting is developed in this work and applied in experiments. A model representing the relevant variables builds the basis, which is derived from models for cutting of foodstuffs and metals. A procedure for evaluating cutting force curves is developed in order to apply the model. Cutting tests with different speeds, knife coatings and cutting materials are carried out to test the newly developed method. The permutations of these test parameters give rise to various active pairings. For cutting force curves of these generated pairings the developed method is applied. In the results characteristic values of each performed cut are presented. They characterize the cutting behavior of the active pairing. Mechanical parameters of the cutting materials and friction parameters of the knife surfaces are determined in accompanying standardized experiments and statistically compared with the parameters of the method. Finally, the developed method and the significance for processing technology are discussed in relation to the standardized parameters.

Die Verarbeitung von Folien auf Schneid und Wickelmaschinen erzeugt je nach verwendetem Material Schneidstaubpartikel, welche die Produktqualität herabsetzen können. Um eine hohe Qualität sicherzustellen, wird der Schneidstaub in unmittelbarer Nähe zu seiner Entstehung durch spezielle Absaugungsvorrichtungen entfernt. Versuche haben jedoch gezeigt, dass trotz hoher Absaugleistung bei bestimmten Prozessparametern ein Teil der Partikel nicht erfasst wird. Daher wird im Anschluss an eine Erhebung der bestehenden Systemgrößen ein Modell der Absaugdüse mittels numerischer Simulation auf ihre Eignung zur Partikelentfernung untersucht. Die Untersuchung zeigt, dass bei der Auslegung der Düse eine Berücksichtigung der auf der Folie entstehenden Grenzschicht zwingend erforderlich ist. Um eine zuverlässige Absaugung aller Schneidstaubpartikel auch bei extremen Prozesseinstellungen sicherzustellen, werden weitere Untersuchungen und Anpassungen erforderlich.