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Dokumentenidentifikation DE69804965T2 28.11.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0998384
Titel POLSTERKONVERTIERUNGSMASCHINE MIT MECHANISCHER ZUFUHR
Anmelder Ranpak Corp., Concord Township, Ohio, US
Erfinder SIMMONS, A., James, Painesville Township, US
Vertreter Patent- und Rechtsanwälte Bardehle, Pagenberg, Dost, Altenburg, Geissler, Isenbruck, 81679 München
DE-Aktenzeichen 69804965
Vertragsstaaten CH, DE, FR, GB, LI, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 28.07.1998
EP-Aktenzeichen 989371554
WO-Anmeldetag 28.07.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/US98/15524
WO-Veröffentlichungsnummer 0009904963
WO-Veröffentlichungsdatum 04.02.1999
EP-Offenlegungsdatum 10.05.2000
EP date of grant 17.04.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.11.2002
IPC-Hauptklasse B31D 5/00

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die hierin beschriebene Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Polsterumformmaschinen und insbesondere auf Verbesserungen im Zuführmechanismus für Material zu solchen Maschinen zur Umformung in ein Polsterprodukt.

Hinterrund der Erfindung

Während des Transports eines Gegenstands von einem Ort an einen anderen wird häufig schützendes Verpackungsmaterial im Transportbehälter platziert, um jegliche Lücken zu füllen und/oder den Gegenstand während des Transportes zu polstern. Einige üblicherweise verwendeten schützenden Verpackungsmaterialien sind Kunststoffschaumteilchen und Luftpolster-Verpackungen aus Kunststoff. Während diese herkömmlichen Plastikmaterialien als Polsterprodukte ausreichend zu sein scheinen, weisen sie dennoch Nachteile auf. Der möglicherweise größte Nachteil von Luftpolster-Verpackungen aus Kunststoff und Kunststoffschaumteilchen ist in ihren Auswirkungen auf die Umwelt zu sehen. Einfach ausgedrückt, sind diese Plastikverpackungsmaterialien nicht kompostierbar und können daher nicht verhindern, dass sich das bereits große Abfallproblem auf unserer Erde noch multipliziert. Die Nicht-Kompostierbarkeit dieser Verpackungsmaterialien wurde immer bedeutender angesichts der Tatsache, dass viele Industriezweige fortschrittlichere Politiken im Hinblick auf die Verantwortung gegenüber der Umwelt angenommen haben.

Die voranstehenden Probleme und weitere Nachteile von herkömmlichen Plastikverpackungsmaterialien haben dazu geführt, dass Schutzverpackungsmaterialien aus Papier eine beliebte Alternative wurden. Papier ist kompostierbar, recyclingfähig und besteht aus einem regenerativen Rohstoff, was es zu einer umwelttechnisch verantwortungsbewussten Möglichkeit für umweltbewusste Transportunternehmen macht.

Während Papier in Blattform möglicherweise als schützendes Verpackungsmaterial verwendet werden könnte, wird es normalerweise bevorzugt, die Papierblätter in polsterartige Dämpfungs- oder Auskleidungsprodukte relativ geringer Dichte umzuformen. Diese Umformung kann durch eine Polsterumformmaschine erzielt werden, wie sie allgemein in der US-5,123,889 beschrieben wird. Die Umformungsmaschine nach der US-5,123,889 formt bahnförmige Ausgangsmaterialien, wie Papier in mehrlagiger Form, zu Polstern relativ geringer Dichte um. Genau gesagt, formt die Maschine dieses Ausgangsmaterial in einen durchgängigen, unverbundenen Streifen um, welcher querverlaufende Kissenabschnitte aufweist, welche durch ein dünnes Mittelband abgegrenzt sind. Dieser Streifen wird durch Prägen entlang des Mittelbandes verbunden, um einen geprägten Streifen zu bilden, welcher in Abschnitte, oder Kissen, gewünschter Länge geschnitten wird. Das Ausgangsmaterial besteht vorzugsweise aus drei übereinander liegenden Geweben oder Lagen von kompostierbarem, recyclingfähigem und wiederverwertbarem 30-Pfund-Kraft-Papier, welches auf eine hohle zylindrische Röhre aufgerollt ist. Eine dreißig Inch breite Rolle dieses Papiers, welche ca. 450 Fuß lang ist, wiegt ca. 35 Pfund und kann eine Polsterung schaffen, welche ca. sechzig Kubikfuß Kunststoffschaumteilchen gleichkommt, jedoch gleichzeitig weniger als ein Dreißigstel des Lagerraums benötigt.

Die Umformmaschinen nach dem Stand der Technik, einschließlich jener aus der US-5,123,889, nutzen eine frei drehende Rolle, von welcher das Ausgangsmaterial, welches umgeformt werden soll, durch den selben Mechanismus, der das Material durch die Formbereiche der Maschine führt, zugeführt wird. Genau gesagt, wurde ein Paar Zahnräder, welche eine Verbindungsoperation durchgeführt haben, verwendet, um das umzuformende Material weiter zu transportieren. Diese Zahnräder stoppen und beginnen ihre Drehung während des Umformvorgangs und dies resultiert in dem Erfordernis, dass die Ausgangsrolle jedes Mal, wenn die Zahnräder starten, beschleunigt wird, was zu Veränderungen in der Spannung des Materials führt, welches durch die Umformmaschine transportiert wird. Diese Veränderungen in der Spannung des Materials können Auswirkungen auf die Qualität der hergestellten Polsterprodukte haben.

Des Weiteren kann die Massenträgheit bezogen auf die Rotation der Ausgangsmaterialrolle, wenn der Umformvorgang angehalten wird, auch dazu führen, dass die Ausgangsmaterialrolle überdreht und eine lose Materialschleife am Zuführende der Umformmaschine bildet. Wenn der Umformprozess wieder gestartet wird, wird das Material anfangs eine relativ geringe Spannung aufweisen, bis die lose Materialschleife aufgenommen wird; an diesem Punkt steigt die Spannung des Papiers rapide, beinahe schlagartig, auf ein relativ hohes Niveau an, bis die Ausgangsmaterialrolle beschleunigt, so dass sie mit dem Zuführgrad durch die Maschine übereinstimmt. Diese schnelle Veränderung der Spannung kann dazu führen, dass das Material reißt und kann auch die Qualität des hergestellten Polsterprodukts nachteilig beeinflussen.

Ein Versuch, die obigen Probleme zu umgehen, ist in der WO 96/40496 offenbart. In diesem Dokument wird Ausgangsmaterial, welches von der Ausgangsmaterialrolle auf eine konstante Eingangsrolle transportiert wird, über eine Tänzerrolle gezogen, welche auf Achszapfen zwischen Dreharmen gelagert ist. Die Tänzerrolle wird durch die Schwerkraft oder eine elastische Feder vorgespannt. Die Drehung der Tänzerrolle dämpft den Start- und Stopeffekt des Ausgangsmaterials während des Zuführens durch die Maschine, um dazu beizutragen, dass eine gleichmäßigere Spannung des Ausgangsmaterials eingehalten wird.

Eine Umformungsmaschine ist ebenfalls aus der WO 95/31296 bekannt. In dieser Maschine wird Papier von einer Rolle durch ein Paar Druckwalzen abgewickelt, von denen eine angetrieben wird. Die Ränder des Papiers werden umgeschlagen, während das Papier sich durch einen Umformern bewegt, und das umgeschlagene Papier wird in ein Paar ineinandergreifende Zahnräder gedrückt, um das aufgerollte Polster zusammenzuhalten.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt eine Polsterumformmaschine mit einem angetriebenen Zuführmechanismus bereit, welche eines oder mehrere der mit Umformmaschinen nach dem Stand der Technik zusammenhängenden Probleme löst. Die Maschine und das zugehörige Verfahren verwenden vorteilhafterweise den angetriebenen Zuführmechanismus, um das bahnförmige Ausgangsmaterial, welches durch die Umformeinrichtungen der Maschine geführt wird, gegen Laständerungen abzuschirmen, welche vor der angetriebenen Zuführeinrichtung auf das bahnförmige Material wirken, womit auch solche Probleme wie das Überdrehen der Materialrolle beseitigt werden. Der angetriebene Zuführmechanismus umfasst ein Paar relativ beweglicher Zuführglieder, welche vor der Umformeinrichtung angeordnet sind. Das bahnförmige Material, welches in ein Polsterprodukt umgeformt werden soll, wird zwischen die Zuführglieder eingebracht, von denen mindestens eines drehend angetrieben wird. Die Zuführglieder sind relativ beweglich, um das Material in Reibschluss mit den drehend angetriebenen Zuführgliedern zu bringen, mit einer Kraft, welche abhängig von der auf das Material nach den Zuführgliedern wirkenden Spannung variiert. Wenn das Material durch das andere Zuführglied mit Reibung gegen das drehend angetriebene Zuführglied gepresst wird, wird das Material somit transportiert.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Zuführglieder ein Paar Zuführrollen, zwischen denen das Material eingeklemmt ist, wenn die Rollen zusammengebracht werden. Das Material wird in eine Schleife nach den Zuführrollen und vor den Umformeinrichtungen geformt. Die Reibungseingriffskraft zwischen Material und Zuführrollen wird durch eine Tänzereinrichtung kontrolliert, welche auf der Schleife aufliegt, und operativ mit einem der Zuführglieder, d. h. einer Druckrolle, verbunden ist, deren relative Position als Reaktion auf die Bewegung der Tänzereinrichtung variiert. Wenn die Größe der Schleife abnimmt, wird die Tänzereinrichtung durch die sich zusammenziehende Schleife bewegt, um eine entsprechende Bewegung der Druckrolle zu bewirken, um den Druck auf das bahnförmige Material im Spalt zwischen den beiden Zuführrollen zu erhöhen, bis die Schleife zu einer gewünschten Größe wiederhergestellt wird. Die andere Zuführrolle, d. h. die Antriebsrolle, wird mit einem Zuführgrad, welcher größer ist als der Zuführgrad der Umformeinrichtung und insbesondere als der Zuführgrad eines Paars von Zuführzahnrädern oder Rädern der Umformmaschine, (vorzugsweise fortlaufend) angetrieben. Auf diese Weise kann die Spannung, welche auf das Material einwirkt, von der Last einer Ausgangsmaterialrolle isoliert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird des Weiteren eine Bremse oder eine andere geeignete Einrichtung verwendet, um einen konstanten Zug auf das Material, welches aus einer Lieferquelle, z. B. einer Ausgangsmaterialrolle, der Maschine zugeführt wird, bereitzustellen. Die Bremse wirkt vorzugsweise auf die Ausgangsmaterialrolle, um ein Überdrehen beim Anhalten des Umformvorgangs zu verhindern.

Allgemeiner schafft die Erfindung eine Zuführeinrichtung, welche den Vorschub oder die Zugkraft des einlaufenden Ausgangsmaterials abhängig von der auf das Ausgangsmaterial wirkenden Spannung variiert. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Zuführeinrichtung angetrieben, um das Ausgangsmaterial in die Umformeinrichtung oder -einrichtungen zuzuführen, wobei der Zuführgrad und/oder die Antriebskraft, welche auf das Ausgangsmaterial wirken, abhängig von der Spannung, welche auf das Ausgangsmaterial wirkt, variiert werden, wobei im Allgemeinen der Zuführgrad und/oder die Antriebskraft erhöht werden, wenn die Spannung relativ zu einem vorherbestimmten Betrag (Sollwert oder -bereich) zunimmt, und umgekehrt, wenn die Spannung abnimmt. Auf diese Art kann die Zuführeinrichtung die Spannung, welche auf das Papier wirkt, unterhalb eines Betrags halten, welcher zum Reißen des Ausgangsmaterials oder einer unzureichenden Bildung des Polsterprodukts führen kann, und vorzugsweise innerhalb eines vorbestimmten Betriebsspannungsbereichs zur optimalen Bildung des Polsterprodukts.

Die vorliegende Erfindung stellt die voranstehenden und weitere Merkmale bereit, welche im Folgenden vollständig beschrieben und insbesondere in den Ansprüchen beschrieben sind, wobei die folgende Beschreibung und die anliegenden Zeihungen detailliert eine bestimmte beispielhafte Ausführungsform der Erfindung darstellen, wobei diese Ausführungsform jedoch nur einen der vielen Wege zeigt, wie die Grundsätze der Erfindung umgesetzt werden können.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine Polsterumformmaschine, konstruiert nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine seitliche Aufrisszeichnung der Maschine nach Fig. 1;

Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils von Fig. 1 und zeigt eine Antriebsrolle und eine Druckrolle, welche ein Teil der Erfindung sind;

Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 4-4 aus Fig. 3 und zeigt die Druckrolle außer Eingriff mit der Antriebsrolle; und

Fig. 5 ist eine Ansicht ähnlich der nach Fig. 4, zeigt jedoch die Druckrolle gegen die Antriebsrolle gepresst.

Detaillierte Beschreibung

Fig. 1 zeigt eine Polsterumformmaschine 10, welche nach der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Die Umformmaschine 10 umfasst eine Zuführeinrichtung 12, eine Umformungsanordnung 14 und eine Schneide-(Abtrenn-)Einheit 16. Die Umformungsanordnung 14 und die Schneideeinheit 16 sind im Wesentlichen ähnlich der entsprechenden Bestandteile, welche in der US-5,123,889 gezeigt sind, wobei deren gesamte Offenbarung durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.

Die Maschine 10 ist in Fig. 2 in horizontaler Ausrichtung positioniert und mit einer Rolle 18 des bahnförmigen Ausgangsmateriales 20 bestückt. Das Ausgangsmaterial 20 kann aus drei übereinanderliegenden Geweben 22, 24, und 26 aus kompostierbarem, recyclingfähigem und wiederverwertbarem 30-Pund-Kraft- Papier bestehen, welches auf ein hohles zylindrisches Rohr 28 aufgerollt ist. Eine dreißig Inch breite Rolle des Papiers, welche ca. 30 Fuß lang ist, wiegt ca. 35 Pfund und kann Polsterungen bereitstellen, welche ca. 60 Kubikfuß Kunststoffsschaumteilchen gleichkommen, obwohl sie gleichzeitig nur weniger als ein Dreißigstels des Lagerraums beanspruchen.

Im Betrieb setzt die Umformmaschine 10 bahnförmiges Ausgangsmaterial um, um Polsterungen zu bilden, welche zu Verpackungs- oder Transportzwecken verwendet werden können. Die gezeigte Umformmaschine 10 formt das bahnförmige Ausgangsmaterial in einen fortlaufenden Streifen eines Polsters um, der querverlaufende Kissenabschnitte aufweist, welche durch ein dünnes Mittelband abgegrenzt sind. Dieser Streifen wird durch Prägen entlang des Mittelbandes "verbunden" und kann in Abschnitte, oder Kissen, gewünschter Länge geschnitten werden.

Der Einführmechanismus 12 kann verschiedene Stangen oder Rollen 32, 34 und 36 zum Teilen der Lagen des bahnförmigen Materials 20 vor dem Einführen in die Umformungsanordnung 14 umfassen. Der Einführmechanismus 12 kann auch einen Halter 40 umfassen, welcher eine Rolle 18 des bahnförmigen Materials 20 stützt. Alternativ kann das bahnförmige Material 20 von einem separaten Ständer aus, welcher das bahnförmige Material hält, oder durch andere geeignete Mittel zugeführt werden. Der Einführmechanismus 12 führt bahnförmiges Material der Umformungsanordnung 14 zum Umformen in Polsterungsmaterial zu.

Die Umformungsanordnung 14 ist innerhalb eines Gehäuses 50 (Fig. 1 und 2) angeordnet, mit einer Grundplatte oder -wand 52, Seitenplatten oder -wänden 54 und einer Endplatte oder -wand 56, welche gemeinsam eine Rahmenstruktur bilden. Die Grundwand 52 (Fig. 1) ist im Allgemeinen flach und von rechteckiger Form. Das Gehäuse 50 umfasst des Weiteren eine Deckplatte 58 (Fig. 2), welche zusammen mit den Grund-, Seiten- und Endwänden eine Einfassung bildet.

Am stromaufwärtigen Ende des Gehäuses 50 bilden die Grund- und Seitenwände 52 und 54 zusammen mit der Deckplatte 58 eine rechteckige Begrenzung um eine mittig positionierte und relativ große rechteckige Ausgangsmaterialeinlassöffnung 58. Diese Begrenzung kann als eine Endplatte oder -wand angesehen werden, welche sich rechtwinklig von dem stromaufwärtigen Rand der Grundplatte 52 erstreckt. Es sollte angemerkt werden, dass der Begriff "stromaufwärtig" und "stromabwärtig" hierin in Verbindung mit der Flussrichtung des Ausgangsmaterials 20 durch die Maschine 10 verwendet wird. Eine Endplatte 56 erstreckt sich rechtwinklig von einer Position in der Nähe, jedoch einwärts, des stromabwärtigen Endes der Grundplatte 52. Die Endplatte 56 ist im Allgemeinen rechteckig und flach und umfasst eine Polsterungsauslassöffnung (nicht dargestellt).

Das Gehäuse 50 umfast des Weiteren eine Frontabdeckung oder -platte 60, welche sich rechtwinklig von dem stromabwärtigen Rand der Grundwand 52 und parallel zur Endplatte 56 erstreckt. Daher begrenzen die Endplatte 56 und die Frontplatte 60 stromaufwärtige und stromabwärtige Enden eines sich boxenförmig erstreckenden Bereichs des stromabwärtigen Endes des Gehäuses 50. Die Vorderplatte 60 kann eine türähnliche Struktur sein, welche wenn nötig geöffnet werden kann, um Zugang zur Schneideeinheit 16 zu ermöglichen.

Die Umformungsanordnung 14 (Fig. 1 und 2) ist stromabwärtig des Einführmechanismus 12 angeordnet und innerhalb des Gehäuses 50 positioniert. Die Umformungsanordnung umfasst verschiedene Bestandteile, um das bahnförmige Material 20, während es durch die Umformungsanordnung transportiert wird, in einen fortlaufenden dreidimensionalen Steifen eines Polstermaterials zu formen, welcher Bereiche des Ausgangsmaterials aufweist, die sich entlang des Mittelbereichs des Streifens überlappen. Insbesondere kann die Umformungsanordnung 14 ein dreidimensionales Formelement 70 aufweisen, eine Umformungsrinne 72, eine Querführungsstruktur 74 und einen Führungsboden 76. Das Ausgangsmaterial 20 (Fig. 1) wird zwischen dem Formelement 70 und der Rahmengrundplatte 52 transportiert, bis es den Führungsboden 76 erreicht. An diesem Punkt führen die Querführungsstruktur 74 und der Führungsboden 76 das Ausgangsmaterial 20 längs und quergerichtet in die Umformungsrinne 72. Während des stromabwärtigen Transportes dreht das Formelement 70 die Ränder des Ausgangsmaterials 20 nach innen um die quergerichteten Kissenabschnitte des fertiggestellten Polstermaterials zu bilden und die Umformungsrinne 72 wirkt mit dem Formelement 70 zusammen, um den fortlaufenden Streifen mit der erwünschten Geometrie zu bilden. Während der Streifen aus der Umformungsrinne 72 austritt, führt der Führungsboden 76 den Streifen in die Zahnräder 80 und 82, welche Teil einer Zuführ- /Verbindungsanordnung 84 darstellen. Die Umformungsanordnung 14 und die Zuführ-/Verbindungsanordnung 84 bilden insgesamt die Umformungsanordnung der Umformungsmaschine und bilden somit jeweils Umformungsanordnungen.

Die Zuführ-/Verbindungsanordnung 84 umfasst einen Antriebsmotor 86 (Fig. 1), welcher auf der Grundplatte 52 befestigt ist und operativ mit einem Zahnrad 82 verbunden ist. Das Zahnrad 82 greift mit dem Zahnrad 80 ein, um einen Spalt zu bilden, durch welchen der fortlaufende Streifen bahnförmigen Materials hindurchläuft, nachdem er aus der Umformungsrinne 72 austritt. Das Zahnrad 82 ist durch einen justierbaren Federmechanismus 88 (Fig. 2), welcher auf der stromaufwärtigen Seite der Endplatte 56 befestigt ist, nach unten vorgespannt, so dass es mit dem Zahnrad 80 in überlappendem Eingriff steht. Wenn der Motor 86 angeschaltet wird, ziehen die Zahnräder 80 und 82 das bahnförmige Material durch den Spalt zwischen den Zahnrädern, wobei sie gleichzeitig das Material durch die Umformungsanordnung 14 bewegen und den Streifen entlang eines Mittelbandes verbinden.

Die Schneideeinheit 16 ist an der stromabwärtigen Seite der Endplatte 56 befestigt. Die Schneideeinheit wird durch einen Motor 88 angetrieben, welcher auf der Grundplatte 52 befestigt ist. Die Motoren 86 und 88 sind vorzugsweise auf einer querverlaufenden Befestigungsplatte 90, welche Teil der Grundplatte 52 ist, und auf gegenüberliegenden Seiten der Umformungsanordnung 14 befestigt. Die Schneideeinheit umfasst eine Messeranordnung 92, welche operativ durch eine Kupplung 92 mit dem Motor 88 verbunden ist. Wenn der Motor 88 läuft und die Kupplung 92 in Eingriff steht, schneidet die Messeranordnung 92 den fortlaufenden Streifen in Polsterungsabschnitte gewünschter Länge. Es wird auf die US- Patentanmeldung 08/386,355 bezüglich einer Abtrennanordnung ähnlich der vorliegenden Bezug genommen, oder auf die US-Patentanmeldung 08/110,349 bezüglich einer anderen Art von Abtrennanordnung. Zusätzlich kann ein einziger Antriebsmotor für die Umformungsanordnung 14 und die Schneideeinheit 16 verwendet werden, wie in der US-Patentanmeldung 08/478,256 mit Anmeldedatum 7. Juni 1995 gezeigt wird.

Während des Betriebs kontrolliert eine Steuereinheit (nicht dargestellt) die Motoren 86 und 88 sowie die Kupplung 92. Wenn eine gewünschte Materiallänge aus der Maschine ausgegeben wurde, wird der Motor 86 angehalten und die Kupplung 92 greift ein, um den Streifen abzutrennen. Wenn die Abtrennoperation beendet ist, wird der Eingriff der Kupplung 92 gelöst und der Motor 86 wieder gestartet, so dass ein weiterer Streifen gewünschter Länge gebildet und auf Länge geschnitten werden kann.

Die Maschine 10, wie bislang beschrieben, ist im Wesentlichen die Selbe wie die, welche detaillierter in dem US-Patent 5,123,889 (hierbei durch Bezugnahme hierin aufgenommen) beschrieben und es kann darauf bezüglich weiterer Details der allgemeinen Anordnung und Bedienung der Maschine Bezug genommen werden. Dennoch wird festgehalten, dass die gezeigte Umformungsanordnung 14 der Art ist, wie sie in der anhängigen US-Patentanmeldung 08/386,355 beschreiben wird, welche hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird. Die Umformungsanordnung 14 ist ähnlich jener, welche in dem obengenannten US-Patent 5,674,172 beschrieben ist, welches hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird. Während das bahnförmige Material durch die Umformungsanordnung 14 transportiert wird, wird es in einen fortlaufenden unverbundenen Streifen geformt. Während die Umformungsanordnung 14 vorzugsweise jener aus dem oben genannten US-Patent 5,674,172 ähnelt, können andere Umformungsanordnungen ebenfalls in der Anwendung der vorliegenden Erfindung Verwendung finden. Bezug kann bezüglich weiterer Details der gezeigten Umformungsanordnung 14 ebenfalls auf die genannte Anmeldung genommen werden.

Wie oben angemerkt, liefert der Einführmechanismus 12 (Fig. 1, 2 und 3) bahnförmiges Material 20 der Umformungsanordnung 14 zu. Der Einführmechanismus 12 wird angetrieben, um bahnförmiges Material ohne übermäßige Spannung, welche auf das Ausgangsmaterial wirkt, zu liefern, und noch bevorzugterweise ohne jegliche bemerkenswerten Spannungsänderungen, wie sie durch das Anhalten und Starten der Zuführ-/Verbindungsanordnung 84 und/oder unbeabsichtigtes Aufhalten des Ausgangsmaterial-Zuführens verursacht werden können. Dies reduziert die Häufigkeit des Reißens und fördert weiterhin die optimale Bildung eines Polsterungsprodukts, z. B. eines Polsterungskissens.

Der Einführmechanismus 12 wird durch einen Rahmen 100 (Fig. 2) gestützt, welcher mit dem stromaufwärtigen Ende des Gehäuses verbunden ist. Der Rahmen 100 umfasst den Halter 40, welcher aus einem Armpaar 102 (nur einer dargestellt) besteht, welches entgegengesetzte Enden einer Achse 104 lagert, auf der sich die Rolle 18 des bahnförmigen Materials dreht. Der Rahmen 100 stützt auch Seitenplatten 106 und 108 (Fig. 1 und 3). Die Seitenplatten 106 und 108 liegen jeweils in einer Ebene, welche durch eine der Seitenplatten 54 des Gehäuses 50 definiert ist. Der Rahmen 100 umfasst auch Winkel 110, welche die entgegengesetzten Enden der Rollen 32, 34 und 36 drehbar lagern.

Der Einführmechanismus 12 wird durch einen Motor 112 (Fig. 1 und 3) angetrieben, welcher an einer Seitenplatte 106 befestigt ist (oder durch andere passende Mittel, wie z. B. Zuführmotor 86 durch einen geeigneten Antriebsstrang). Der Motor 112 treibt eine Welle 116 an, welche zwei Antriebsrollen 118 und 120 trägt. Die Verbindung zwischen dem Motor 112 und der Welle 120 besteht aus jedem geeigneten Mittel, wie dem gezeigten Riemenantrieb oder ein Zahnradantrieb, Kettenantrieb oder anderen Verbindungsmitteln, die verwendet werden können. Die Antriebsrollen 118 und 120 sind vorzugsweise glatte Stahlzylinder und werden durch die Drehung der Welle 138 mit einer Oberflächengeschwindigkeit angetrieben, welche etwas größer ist, als die Geschwindigkeit, mit der die Zahnräder 80 und 82 das Gewebe durch die Umformungsanordnung 14 transportieren.

Der Einführmechanismus 12 ist so konstruiert, dass er das bahnförmige Material 20 (Fig. 2) in Kontakt mit den Antriebsrollen 118 und 120 bringt, um eine ständige Zufuhr von bahnförmigem Material in die Umformungsanordnung 14 zu gewährleisten. Hier umfasst der gezeigte bevorzugte Einführmechanismus 12 ein Paar von Mitläuferwalzen 122 und 124, welche unterhalb und oberhalb der Antriebsrollen 118 und 120 positioniert sind. Die Mitläuferwalzen erstrecken sich über die Breite der Machine 10 und sind drehbar an den Seitenplatten 106 und 108 (Fig. 1) befestigt. Das bahnförmige Material wird von der Rolle 18 um die linke Seite der Walze 122 und über den oberen Bereich der Walze 124 zugeführt (wie in Fig. 2 gezeigt). Von hieraus bewegt sich das Gewebe aus bahnförmigem Material nach unten, an den angetriebenen Rollen 118 und 120 vorbei, und bildet eine Schleife 126, bevor es sich zu einer unveränderlichen Zuführrolle 128 erstreckt. Von der unveränderlichen Zuführrolle 128 wird das Gewebe durch die Trennrollen 32, 34 und 36 in seine drei Lagen getrennt.

Ein Paar Druckrollen 134 und 136 (Fig. 1 und 3) sind so befestigt, dass sie das bahnförmige Material 18 in Kontakt mit den Antriebsrollen 118 und 120 als Reaktion auf die Nachfrage an bahnförmigem Material seitens der Umformungsanordnung 14 bringen. Eine Welle 138 erstreckt sich zwischen den Seitenplatten 106 und 108. Ein Paar von Winkeln 144 und 146 ist an der Welle 138 befestigt. Die Winkel 144 und 146 stützen jeweils eine der Druckrollen 134 und 136 zur freien Rotation um eine Achse, welche parallel zur Welle 116 und den Antriebsrollen verläuft. Die Druckrollen 134 und 136 sind gegenüber den Antriebsrollen 118 und 120 angeordnet und auf gegenüberliegenden Seiten des bahnförmigen Materials 20. Die Winkel 144 und 146 sind so proportioniert, dass, wenn die Welle 138 sich gegen den Uhrzeigersinn dreht (wie in Fig. 2 gezeigt), die Druckrollen 134 und 136 das bahnförmige Material 20 gegen die Antriebsrollen 118 und 120 drücken.

Die Winkel 144 und 146 stützen auch je einen Tänzerarm 148 und 150 (Fig. 2 und 4). Die beiden Tänzerarme 148 und 150 sind ähnlich und nur der Tänzerarm 150 wird detailliert beschrieben. Bezugnehmend auf Fig. 4 und 5 erstreckt sich der Tänzerarm 150 vom Winkel 146 nach unten in Richtung der Schleife 126. Der Tänzerarm 150 ist vorzugsweise aus Blech hergestellt (oder einem anderen geeigneten Material) und sein unteres Ende ist bei 152 gebogen um eine glatte Gleitfläche zur Auflage für das bahnförmige Material 20 zu schaffen.

Der Tänzerarm 150 bewegt sich zwischen den in Fig. 4 und 5 gezeigten Positionen als Reaktion auf die Bewegung der Schleife des bahnförmigen Materials 126. Wenn die Zahnräder 80 und 82 beginnen, bahnförmiges Material durch die Umformungsanordnung zu bewegen, kann die Schleife 126 (Fig. 2) leicht zwischen die Rollen 124 und 128 sacken und das bahnförmige Material ist wie gewünscht frei von Antriebskontakt oder Eingriff mit den Antriebs(Treibe)rollen 118 und 120. Dies wird sichergestellt, da eine Spannfeder 154 sich um eine Riemenscheibe 156 windet, welche an der Welle 138 befestigt ist und die Welle im Uhrzeigersinn vorspannt, wie in Fig. 2 gezeigt.

Da die Zahnräder 80 und 82 anfangs aus der leicht hängenden (oder sogar freihängenden) Schleife 126 ziehen, gibt es wenig Zug auf das bahnförmige Material und wenig Gefahr, dass die Zahnräder das bahnförmige Material zerreißen, wenn sie zu drehen beginnen, oder ein Reißen stromaufwärts von den Zahnrädern verursachen.

Wenn das bahnförmige Material transportiert wird, wird die Schleife 126 entgegen der Tänzerarme 148 und 150 aufgenommen. Wenn dies fortgesetzt wird, werden die Tänzerarme 148 und 150 gezwungen, sich aus der in Fig. 4 gezeigten Position in die in Fig. 5 gezeigte Position zu drehen. Diese Drehung gegen den Uhrzeigersinn führt dazu, dass die Druckrollen 134 und 136 das bahnförmige Material gegen die Antriebsrollen 118 und 120 drücken, worauf die Antriebsrollen das bahnförmige Material antreiben und es von der Ausgangsmaterialrolle ziehen. Da die Antriebsrollen 118 und 120 mit einer Oberflächengeschwindigkeit angetrieben werden, welche größer ist als die Geschwindigkeit, mit welcher die Zuführ-/Verbindungsanordnung 84 Material durch die Umformungsanordnung 14 zieht, wird die Schleife 126 größer werden, wenn die Druckrollen 134 und 136 das bahnförmige Material fest genug gegen die Antriebsrollen 118 und 120 drücken, so dass kein Schlupf zwischen Material und Antriebsrollen entsteht. Während die Schleife anwächst wird die Klemmkraft, welche auf das Ausgangsmaterial wirkt, reduziert und es könnte zwischen dem Ausgangsmaterial und den Antriebsrollen zu Schlupf kommen, wodurch effektiv die Zuführrate, mit welcher das eingeführte Ausgangsmaterial mittel der Antriebsrollen transportiert wird, reduziert wird.

In einem ausgeglichenen Betriebszustand würde ein Gleichgewicht erreicht werden, wobei etwas Schlupf zwischen dem bahnförmigen Material 20 und den Antriebsrollen 118 und 120 auftreten würde. Zusätzlich würde in einem ausgeglichenen Zustand etwas Spannung im Gewebe stromabwärts der Antriebsrollen 118 und 120 auftreten. Die Höhe der Spannung kann durch die Spannung der Feder 154 kontrolliert werden, welche durch beliebige geeignete Mittel einstellbar gemacht werden kann. Wie gezeigt, gibt es eine Reihe von Löchern in den Seitenplatten 106, welche dazu verwendet werden können, das Ende der Feder zu fixieren.

Während des Starts dämpft der Einführmechanismus 12 die Spannung, welche auf das Ausgangsmaterial wirkt und dadurch entsteht, weil die Trägheit der ruhenden Ausgangsmaterialrolle überwunden werden muss. Wahrscheinlich wird der Tänzerarm anfangs bis zu einem gewissen Grad schwingen. Dennoch, wenn die Spannung in dem Gewebe des bahnförmigen Materials 20 über einen vorherbestimmten Grad hinausgeht (festgelegt durch die Einstellung der Feder 154), bringen die Tänzerarme 148 und 150 die Druckrollen 134 und 136 in Kontakt mit den Antriebsrollen 118 und 120, um rasch bahnförmiges Material in die Schleife 126 zuzuführen und einen ausgeglichenen Zuführungszustand beizubehalten.

Um das System zu dämpfen und die Rolle 18 des bahnförmigen Materials 20 davon abzuhalten, zu überdrehen, wird vorzugsweise eine Reibungsrollenanordnung 160, oder jede andere Art von Bremsvorrichtung, verwendet, um einen konstanten Widerstand gegen die Drehung der Rolle 18 bereitzustellen. Die Reibungsrollenanordnung 160 umfasst eine Rolle 162, welche auf einem Schwingarm 164 gelagert ist, der drehbar an den Armen 102 befestigt ist. Die Feder 166 zieht die Rolle 162 gegen die Oberfläche der Rolle 18, um einen ständigen und vorzugsweise gleichförmigen Zug zu erzeugen. Alle geeigneten Mittel zum Erzeugen einer Reibung auf der Rolle 162 können verwendet werden, z. B. eine Trommelbremse, eine Sattelbremse, oder solar eine Stellschraube, welche sich auf eine drehende Welle absenkt. Die Kernfunktion wie in jedem gedämpften Rückkopplungssteuersystem ist es, die rasche Antwort des Systems zu ermöglichen, ohne übermäßiges Überschwingen. In der gezeigten Anordnung wird die Bremskraft progressiv mit dem Durchmesser der Rolle, und damit ihrer trägen Masse, abnehmen.

Somit ist es klar, dass die vorliegende Erfindung eine Polsterumformungsmaschine 10 (Fig. 1) mit einem angetriebenen Einführmechanismus 12 bereitstellt. Die Maschine umfasst eine Bremse 160 (Fig. 2), welche an die Zuführrolle 18 eines Ausgangsmaterials 20 angebracht wird, um einen ständigen Zug auf dem Material zu gewährleisten. Das Material wird durch einen Spalt zwischen Antriebsrollen 118, 120 und einer Druckrolle 134, 136 durchgeführt, um eine Schleife 126 stromabwärts des Spaltes zu formen. Die Druckrolle 134, 136 wird gegen das Material, das umgeformt werden soll, und die Antriebsrolle 118, 120 mit einer Kraft gepresst, welche durch einen Tänzer 148 geregelt wird, welcher auf der Schleife 126 aufliegt. Wenn die Größe der Schleife 126 abnimmt, detektiert der Tänzer 148 die Veränderung und erhöht den Druck auf das bahnförmige Material im Spalt, bis die Schleife auf die gewünschte Größe wiederhergestellt wird. Somit nimmt der Verbindungsmechanismus 84 Ausgangsmaterial 20 mit einer konstanten Spannung auf, oder mit einer Spannung, welche nicht über einen vorbestimmten Grad hinausgeht.

Alternative Ausführungsformen können verwendet werden, um die Spannung, welche auf das Ausgangsmaterial wirkt, zu regeln. Anstelle der relativ beweglichen Antriebs- und Druckrollen können diese kontinuierlich zusammengepresst werden, um auf das Ausgangsmaterial einzuwirken (es zu klemmen). In dieser Ausführungsform kann die Antriebskraft und/oder der Zug, welcher von der Antriebsrolle ausgeübt wird, geregelt werden, indem ein Drehmomentmotor (oder eine Drehmomentbremse) verwendet wird, deren aufgebrachtes Drehmoment (oder Zug) im Verhältnis zu der auf das Ausgangsmaterial wirkenden Spannung reguliert werden. Rückkopplung an die Drehmomentmotor-Steuereinrichtung kann durch einen Sensor geschaffen werden, welcher die Position des Tänzerarms überwacht, wie ein LVDT (Linear Variable Differential Transformer = Linearer Variabler Differential Umsetzer), welcher mit dem Tänzerarm verbunden ist oder durch einen Sensor, welcher ansonsten die Spannung, welche auf das Ausgangsmaterial wirkt, misst und ein Rückkopplungssignal an die Motor- Steuereinrichtung liefert.

Obwohl die Erfindung bezüglich bestimmter bevorzugter Ausführungsformen beschrieben und gezeigt wurde, können äquivalente Änderungen und Modifikationen von Fachleuten durchgeführt werden, welche diese Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen lesen und verstehen. Insbesondere bezüglich der verschiedenen Funktionen, welche durch die oben beschriebenen Teile (Bestandteile, Anordnungen, Geräte, Zusammenstellungen usw.) ausgeführt werden, sollen sich die Bezeichnungen (auch der Bezug auf ein "Mittel"), welche zur Beschreibung solcher Einzelteile verwendet wurden, auf jedes Teil beziehen, wenn es nicht anders angegeben ist, welches die spezifizierte Funktion des beschriebenen Teils ausübt (d. h. welches funktional äquivalent ist), sogar wenn es nicht strukturell äquivalent mit der offenbarten Struktur ist, welche die Funktion in der hierin gezeigten beispielhaften Ausführungsform oder den Ausführungsformen der Erfindung ausführt. Zusätzlich könnte, während ein bestimmtes Merkmal der Erfindung nur unter Bezugnahme auf eine von mehreren gezeigten Ausführungsformen beschrieben worden sein mag, solch ein Merkmal mit einem oder mehreren Merkmalen der anderen Ausführungsformen kombiniert werden, wie es durch eine gegebene oder besondere Anwendung gewünscht und vorteilhaft hierfür sein mag.


Anspruch[de]

1. Polsterungsumformmaschine zum Umformen eines bahnförmigen Ausgangsmaterials zu einem Polsterungs-Auskleidungserzeugnis mit relativ niedriger Dichte, wobei die Maschine mindestens eine Umformungsanordnung (14, 84), welche das Ausgangsmaterial entlang einer Wegstrecke bewegt und das Ausgangsmaterial zu einem dreidimensionalen Auskleidungs- bzw. Polsterungsstreifen umformt, sowie einen Einführmechanismus (12), der umzuformendes Bahnmaterial mit gesteuerter Zugspannung zuführt, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Einführmechanismus den Vorschub oder die Verzögerung bzw. den Zug auf das Ausgangsmaterial in Reaktion auf die auf das Ausgangsmaterial wirkende Zugspannung variiert.

2. Maschine nach Anspruch 1, wobei der Einführmechanismus eine Antriebsrolle (188, 120) sowie eine Druckrolle (134, 136) aufweist/wobei die Antriebsrolle mit einem Antriebsmotor (112) verbunden ist und die Druckrolle das Bahnmaterial gegen die Antriebsrolle drückt, um das Bahnmaterial zur Umformungsanordnung hin zu bewegen.

3. Maschine nach Anspruch 2, wobei die Antriebsrolle mit einer Oberflächengeschwindigkeit angetrieben wird, die größer ist als die Förderrate des Ausgangsmaterials durch die mindestens eine Umformungsanordnung.

4. Maschine nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Druckrolle so angebracht ist, dass sie sich zu der Antriebsrolle hin und von dieser weg bewegt.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, mit einer Tänzereinrichtung (148, 150), die zwischen der Druckrolle und der Umformungsanordnung am Bahnmaterial anliegt und sich in Reaktion auf die Zugspannung im Bahnmaterial bewegt.

6. Maschine nach Anspruch 5, wobei die Tänzereinrichtung mit der Druckrolle mechanisch verbunden ist.

7. Maschine nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Druckrolle exzentrisch zu einer Achse (138) angebracht ist und die Tänzereinrichtung mit der Achse so verbunden ist, dass sie eine Drehung der Achse in Reaktion auf eine Bewegung der Tänzereinrichtung bewirkt.

8. Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 7, mit einem Dämpfungselement (160), das auf das Bahnmaterial stromauf von der Antriebsrolle eine Verzögerung bzw. einen Zug ausübt.

9. Verfahren zum Umformen von bahnförmigem Ausgangsmaterial zu einem Polsterungs-Auskleidungserzeugnis mit relativ niedriger Dichte, mit folgenden Schritten: Anwenden mindestens einer Umformungsanordnung (14, 84) zum Bewegen des Ausgangsmaterials entlang einer Wegstrecke und zum Umformen des Ausgangsmaterials zu einem dreidimensionalen Polsterungsstreifen, und Anwenden eines Einführmechanismus (12) um umzuformendes Bahn- bzw. Streifenmaterial mit einer gesteuerten Zugspannung zuzuführen, wobei der Einführmechanismus dazu verwendet wird, den Vorschub oder die Verzögerung bzw. den Zug auf das Ausgangsmaterial in Reaktion auf die auf das Ausgangsmaterial wirkende Zugspannung zu variieren.







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