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Dokumentenidentifikation DE60124562T2 04.10.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001311384
Titel Polsterumwandlungsmaschine, Verfahren zu deren Benutzung und Polstermaterial
Anmelder Ranpak Corp., Concord Township, Ohio, US
Erfinder SIMMONS, James, Painesville Township, OH 44077, US
Vertreter Patent- und Rechtsanwälte Bardehle, Pagenberg, Dost, Altenburg, Geissler, 81679 München
DE-Aktenzeichen 60124562
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 24.08.2001
EP-Aktenzeichen 019661834
WO-Anmeldetag 24.08.2001
PCT-Aktenzeichen PCT/US01/26460
WO-Veröffentlichungsnummer 2002016120
WO-Veröffentlichungsdatum 28.02.2002
EP-Offenlegungsdatum 21.05.2003
EP date of grant 15.11.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.10.2007
IPC-Hauptklasse B31D 5/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B65D 81/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die hierin beschriebene Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Polsterumformungsmaschine und ein Verfahren zum Erzeugen eines Polsterprodukts aus bahnförmigem Ausgangsmaterial und insbesondere auf eine verbesserte Maschine und ein verbessertes Verfahren zur Erzeugung eines Hohlraum ausfüllenden Polsterprodukts aus einem bahnförmigen Ausgangsmaterial.

Hintergrund der Erfindung

Beim Versand eines Gegenstands von einem Ort zu einem anderen wird schützendes Verpackungsmaterial typischerweise in dem Versandbehälter oder der Versandkiste platziert, um jegliche Höhlräume zu füllen, den Gegenstand festzuhalten, ihn zu sichern und/oder zu polstern. Unterschiedliche Typen von Verpackungsmaterialien wurden verwendet, um Gegenstände in Versandbehältern zu verpacken, inklusive einem zerknitterten Polsterprodukt aus Papier. Papier ist ein biologisch abbaubares und recyclingfähiges Material, das aus einem wiederverwertbaren Rohstoff besteht, was es im Hinblick auf die Umwelt zu einem vernünftigen Rohmaterial werden lässt.

Verschiedene Arten von Umformungsmaschinen wurden bisher verwendet, um bahnförmiges Ausgangsmaterial in ein Polsterprodukt umzuwandeln. Die Umwandlung von bahnförmigem Ausgangsmaterial in ein zerknittertes Polsterprodukt kann mit Hilfe einer Polsterumformungsmaschine durchgeführt werden, wie sie in den US-Patenten mit den Nummern 4,750,896, 4,884,999 und/oder 5,607,383 beschrieben ist. (Diese Patente sind dem Inhaber der vorliegenden Erfindung zugewiesen, und ihre gesamte Offenbarung wird hierin durch Referenz mit aufgenommen.) Jede der in den oben beschriebenen Patenten offenbarten Polsterumformungsmaschinen, umfasst eine Umformungsanordnung, die bahnförmiges Ausgangsmaterial, welches aus einer oder mehreren Lagen besteht, in ein dreidimensionales Polsterprodukt mit relativ geringer Dichte umformt. Die Umformungsanordnung umfasst eine Formungsanordnung, die das bahnförmige Ausgangsmaterial zu einem Polsterstreifen formt, der abgeschnitten wird, um einzelne Polster zu bilden, die als Packmaterial verwendet werden können.

Polsterprodukte des Stands der Technik umfassen ein Paar von kissenartigen Bereichen, die durch nach innen gedrehte seitliche Kantenbereiche von einer oder mehreren der Lagen des Ausgangsmaterialpapiers gebildet werden. Der zentrale Bereich der Struktur ist komprimiert und verbunden, um einen zentralen komprimierten Bereich zwischen den kissenartigen Bereichen zu bilden.

Die europäische Veröffentlichungsschrift mit der Nummer 0 888 879 A1 offenbart eine Polsterumformungsmaschine, die eine stromaufwärtige Anordnung umfasst, die ein bahnförmiges Ausgangsmaterial durch eine transversale sich hin und her bewegende Torsionsbewegung weiterbewegt und eine stromabwärtige Anordnung umfasst, die den Vorschub des Ausgangsmaterials verzögert, wodurch das Ausgangsmaterial zerknittert wird.

Die internationale Veröffentlichungsschrift mit der Nummer WO 00/26015 offenbart eine Vorrichtung zum Umformen von Papierbahnen in ein Polsterprodukt. Die Vorrichtung umfasst ein erstes Zerknitterungsmittel, das zufällig das Papier in einer ersten Richtung zerknittert und ein zweites Zerknitterungsmittel, das zufällig das zerknitterte Papier in einer zweiten Richtung zerknittert.

Obwohl die Polsterumformungsmaschinen, die in den oben beschriebenen Patenten offenbart sind, ihre Verbindungsfunktion und andere Funktionen adäquat erfüllen, sind sie im Allgemeinen darauf beschränkt, mit welcher Geschwindigkeit das Polsterprodukt hergestellt werden kann. Zusätzlich, obwohl die Polsterprodukte, die durch die Polsterumformungsmaschinen hergestellt werden, als Hohlraum ausfüllende Polster verwendet werden können, führt der Vorgang des Bildens eines Polsterprodukts aus dem bahnförmigen Ausgangsmaterial im Allgemeinen zu einer Ausbeute, welche geringer ist als jene, die benötigt wird zur Verwendung als Hohlraumausfüllung. Diese niedrigere Ausbeute resultiert zum Teil aus dem Zerknitterungsverlust, d. h. einem Verlust der Länge in Längsrichtung des sich ergebenden Polsterprodukts relativ zu der Länge des bahnförmigen Ausgangsmaterials aus dem es hergestellt wird. Bei einem Hohlraum ausfüllenden Polsterprodukt, das üblicherweise keine wesentlichen Polstereigenschaften aufweisen muss, wäre es wünschenswert, die Zerknitterung in Längsrichtung zu verringern, um den Zerknitterungsverlust zu minimieren und die Länge des produzierten Polsterprodukts relativ zu der Länge des bahnförmigen Ausgangsmaterials, von dem ausgegangen wird, zu erhöhen, wodurch auch in hohem Maße die Geschwindigkeit vergrößert wird, mit der eine gegebene Länge eines Polsterprodukts hergestellt wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt eine Polsterumformungsmaschine und ein Polsterumformungsverfahren bereit, das schnell in der Lage ist, unter Verwendung der Maschine ein Polsterprodukt aus bahnförmigem Ausgangsmaterial zu erzeugen und ein Polsterprodukt, das insbesondere geeignet ist als Hohlraum ausfüllendes Polsterprodukt. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Polsterumformungsmaschine zum Umformen von bahnförmigem Ausgangsmaterial in ein Polsterprodukt bereitgestellt, aufweisend eine Formanordnung (58) und eine Zuführ/Fixierungsanordnung (60) stromabwärtig der Formanordnung (58), wobei die Formanordnung (58) Mittel (70, 66) zum Nach-innen-falten und Zerknittern der seitlichen Kantenbereiche des bahnförmigen Ausgangsmaterials umfasst; und die Zuführ/Fixierungsanordnung (60) Mittel umfasst, zum Fördern des bahnförmigen Ausgangsmaterials von einem Vorrat (24) des Ausgangsmaterials entlang der Formanordnung (58), um einen Polsterstreifen zu bilden, wobei die Maschine dadurch gekennzeichnet ist, dass die Formanordnung das Polster formt, welches seitliche voneinander beabstandete gefaltete zerknitterte Kantenbereiche aufweist, und wobei die Mittel zum Fördern des bahnförmigen Ausgangsmaterials seitliche voneinander beabstandete Zuführ/Fixierungsglieder (80, 82) umfasst, um die entsprechenden seitlichen voneinander beabstandeten gefalteten Kantenbereiche zu ergreifen, das bahnförmige Ausgangsmaterial dort hindurch zu fördern und die gefalteten Kantenbereiche in einem gefalteten zerknitterten Zustand zu fixieren.

Vorzugsweise umfasst die Polsterumformungsmaschine weitere Merkmale, wie sie in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 6 definiert sind.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Umformen von bahnförmigem Ausgangsmaterial zu einem Polsterprodukt die folgenden kennzeichnenden Schritte: Bewirken, dass sich seitliche beabstandete Kantenbereiche des Ausgangsmaterials nach innen falten und zerknittern, um einen Polsterstreifen zu bilden, der seitliche voneinander beabstandete gefaltete und zerknitterte Kantenbereiche aufweist und Fixieren der gefalteten zerknitterten Kantenbereiche in einem gefalteten zerknitterten Zustand.

Optional umfasst das Verfahren zum Umformen eines bahnförmigen Ausgangsmaterials zu einem Polsterprodukt weitere Merkmale, wie sie in den abhängigen Ansprüchen 8 bis 10 definiert sind.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Polsterprodukt n-Lagen von bahnförmigem Ausgangsmaterial, wobei n eine ganze Zahl größer oder gleich eins ist, dadurch gekennzeichnet, dass es seitliche beabstandete Kantenbereiche aufweist, welche aufeinander gefaltet sind und zerknittert sind, um seitliche beabstandete gefaltete und zerknitterte Kantenbereiche zu bilden, die durch einen zentralen Bereich voneinander getrennt sind.

Vorteilhafterweise umfasst das Polsterprodukt weitere Merkmale, wie sie in den abhängigen Ansprüchen 12 und 13 definiert sind.

Obwohl die Polstereigenschaften des Polsterprodukts, das in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, geringer sein kann, als die von anderen Polsterprodukten, kann das Polsterprodukt ausreichend sein für einige Polsteranwendungen. Das Polsterprodukt kann besonders vorteilhaft für die Verwendung als Hohlraum ausfüllendes Polsterprodukt verwendet werden, da es schnell produziert werden kann, das Polsterprodukt der vorliegenden Erfindung seine Form jedoch beibehält, leeren Verpackungsraum ausfüllt und einem Setzen und Verschieben während des Transports widersteht. Zusätzlich weisen die gefalteten Bereiche des Polsterprodukts relativ zu dem bahnförmigen Ausgangsmaterial eine erhöhte Steifigkeit auf, wobei die Herstellung des Polsterprodukts vereinfacht wird und ein Verklemmen des bahnförmigen Ausgangsmaterials in der Polsterumformungsmaschine verringert wird, wobei auch die Bewegung der geschnittenen Abschnitte des Polsterprodukts aus der Maschine erleichtert wird.

Die vorher beschriebenen und anderen Merkmale der Erfindung werden im Folgenden vollständig beschrieben und in den Ansprüchen besonders hervorgehoben, wobei die folgende Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen im Detail ein bestimmtes darstellendes Ausführungsbeispiel der Erfindung ausführen, wobei die Ausführungsform lediglich auf einen der verschiedenen Wege hinweist, in denen die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine Seitenansicht einer Polsterumformungsmaschine, wobei eine Seitenwand des Maschinengehäuses, die dem Betrachter am nächsten zugewandt ist, entfernt wurde, um einen Einblick in die internen Maschinenkomponenten zu erlauben.

2 ist eine Querschnittsansicht der Maschine, gesehen entlang der Linie 2-2 aus 1.

3 ist eine Aufrissansicht eines Trennglieds der Maschine aus 1.

4 ist eine Seitenansicht von Verbindungselementen der Maschine aus 1.

5 ist eine geschnittene Frontansicht der Verbindungselemente, die in 4 gezeigt sind, dargestellt entlang der Linie 5-5.

6 ist eine perspektivische Ansicht eines Polsterprodukts, welches von der Maschine aus 1 hergestellt wurde.

Detaillierte Beschreibung

Unter Bezugnahme nun im Detail auf die Figuren und zunächst auf 1, wird eine Polsterumformungsmaschine 20 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Maschine ist in der Lage, schnell bahnförmiges Ausgangsmaterial zu einem Polsterprodukt umzuformen, welches insbesondere geeignet ist, als Hohlraum ausfüllendes Polster verwendet zu werden. Die Maschine produziert auch ein Hohlraum ausfüllendes Polsterprodukt, das weniger Zerknitterungsverlust aufweist, verglichen mit bekannten Polsterprodukten des Stands der Technik, was zu einer größeren Länge vom Polsterprodukt aus der gleichen Länge des bahnförmigen Ausgangsmaterials resultiert.

Das bahnförmige Ausgangsmaterial besteht im Allgemeinen aus einer oder mehreren aufeinanderliegenden Bahnen oder Lagen von Kraftpapier aus jedem gewünschten Basisgewicht, obwohl auch andere Arten von bahnförmigem Ausgangsmaterial verwendet werden können. Das bahnförmige Ausgangsmaterial ist im Allgemeinen eng um einen hohlen Kern gewickelt, der aus einer Kartonröhre gebildet ist, um eine Ausgangsmaterialrolle (nicht dargestellt) zu bilden. Ein entfernbarer Kunststoffstopfen kann in jedes Ende der Röhre eingesteckt sein, um eine Unterschied zwischen dem inneren Durchmesser der Röhre und dem äußeren Durchmesser des Ausgangsmaterialrollenhalters, wie beispielsweise einer Achse oder einer Spindel 22 auszugleichen, die verwendet wird, um die Ausgangsmaterialrolle an der Umformungsmaschine 20 zu lagern. Zur weiteren Information über diese Art und andere Arten von Ausgangsmaterialrollenhaltern siehe das US-Patent mit der Nummer 5,749,539, welches ebenfalls dem Inhaber der vorliegenden Erfindung gehört, und deren gesamte Offenbarung hierin durch Referenz mit aufgenommen wird.

Die Maschine 20 umfasst eine Ausgangsmaterialanordnung 24 an einem stromaufwärtigen Ende 25 der Maschine, welche das Ausgangsmaterial bereitstellt (die Begriffe „stromaufwärtig" und „stromabwärtig" werden hierin in Bezug auf die Fließrichtung des Ausgangsmaterials durch die Maschine von der Ausgangsmaterialeinlassöffnung 26 am stromaufwärtigen Ende zu einer Ausgangsrutsche 27 am stromabwärtigen Ende 28 verwendet). Eine Umformungsanordnung 30 ist in einem Gehäuse 32 stromabwärtig der Ausgangsmaterial-Bereitstellungsanordnung 24 eingeschlossen und formt das bahnförmige Ausgangsmaterial in das Polsterprodukt um.

Bei der dargestellten Umformungsmaschine 20 umfasst die Ausgangsmaterial-Bereitstellungsanordnung 24 ein Paar von seitlich beabstandeten U-förmigen Haltern 36, deren unterer Teil die Enden der Ausgangsmaterialrollenspindel 22 lagert, welche die Ausgangsmaterialrolle lagert (nicht dargestellt) und ein oberer Teil davon lagert eine Konstanteintrittsvorrichtung 38, die stromabwärtig der Ausgangsmaterialrollenspindel angeordnet ist, und eine Trennvorrichtung 40 stromabwärtig der Konstanteintrittsvorrichtung.

Die Ausgangsmaterial-Bereitstellungsanordnung 24 kann auch einen Bremsmechanismus umfassen (nicht dargestellt), um ein Weiterdrehen der Ausgangsmaterialrolle während des Startens und Stoppens der Maschine 20 zu verhindern oder zu minimieren, was eine signifikante Veränderung der Größe der Spannung verursacht, die auf dem Ausgangsmaterial wirkt, das in die Maschine zugeführt wird. Das Problem des Überdrehens resultiert aus der Drehträgheit der Ausgangsmaterialrolle, welche bewirkt, dass sich die Rolle weiterdreht, nachdem das Ausgangsmaterial nicht länger in die Maschine zugeführt wird. Dies wird ein Problem, wenn die Maschine wieder damit beginnt, das Ausgangsmaterial zu fördern: Wenn der Durchhang aufgebraucht ist, erhöht sich die Spannung in dem Ausgangsmaterial sprunghaft und kann zu einem Zerreißen des Ausgangsmaterials führen. Der Bremsmechanismus kann dieses Problem minimieren, indem er eine reibende Bremswirkung auf die Drehung der Ausgangsmaterialrolle aufbringt. Exemplarische Bremsmechanismen für eine Ausgangsmaterialrolle an einer Polsterumformungsmaschine sind in dem US-Patent mit der Nummer 6,090,033 und in der US-Patentanmeldung mit der Nummer 60/211,056, die am 13. Juni 2000 eingereicht wurde, der gleichen Anmelderin offenbart, wobei beide hierin durch Referenz mit aufgenommen werden. Jedoch können auch andere Ausgangsmaterialrollen-Bremsmechanismen verwendet werden, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ähnliche Funktionen ausführen, um ein Überdrehen der Ausgangsmaterialrolle zu begrenzen, wenn das Ausgangsmaterial abgerollt wird.

Ausgangsmaterial, das von der Ausgangsmaterialrolle abgezogen wird, bewegt sich über die Konstanteintrittsvorrichtung oder Rolle 38. Die Konstanteintrittsvorrichtung stellt einen im Wesentlichen unveränderlichen Eintrittspunkt für das Ausgangsmaterial, von der Ausgangsmaterialrolle in die Trennvorrichtung 40 und die Umformungsanordnung 30 bereit, unabhängig von dem Durchmesser der Ausgangsmaterialrolle. Daher, wenn Rollen mit unterschiedlichen Durchmessern verwendet werden und/oder die Ausgangsmaterialrolle Ausgangsmaterial ausgibt und ihren Durchmesser verringert, verbleibt der Eintrittspunkt des Ausgangsmaterials in die Trennvorrichtung konstant. Von dieser Konstantheit wird angenommen, dass sie eine Herstellung eines gleichförmigen Polsterprodukts erleichtert.

Alternativ kann eine federvorgespannte Konstanteintrittsvorrichtung (nicht dargestellt) verwendet werden. Solch eine Konstanteintrittsvorrichtung dient zusätzlich zeitweilig als eine Kraftdämpfungsvorrichtung während einer Situation mit einer hohen Spannung, wie beispielsweise während des Anfahrens wenn es notwendig ist, die Anfangsträgheit der Ausgangsmaterialrolle zu überwinden. Wenn die Situation der hohen Spannung nicht mehr besteht, kehrt die Konstanteintrittsvorrichtung automatisch zu ihrer normalen Betriebsposition zurück, die im Wesentlichen konstant verbleibt, wenn das bahnförmige Ausgangsmaterial in die Maschine 20 zugeführt wird. Von der Konstanteintrittsvorrichtung gelangt das bahnförmige Ausgangsmaterial zur Trennvorrichtung.

Die Trennvorrichtung 40 trennt die eine oder die mehreren Lagen des Papiers, bevor sie zu der Umformungsanordnung 30 gelangen, und umfasst zumindest ein Trennglied. Die Anzahl der Trennglieder, die in den Zeichnungen als drei Trennglieder dargestellt sind – ein oberes Glied 42a, ein dazwischen liegendes Glied 42b und ein unteres Glied 42c – entspricht im Allgemeinen der Anzahl der Lagen oder Bahnen des Ausgangsmaterials. Ein exemplarisches Trennglied 42 ist in 3 dargestellt, welches eine Welle 46 aufweist, um die das Glied rotiert und eine Hülle 48, die einen vergleichsweise dickeren zentralen Bereich 50 und abgerundete Enden 52 mit verringertem Durchmesser aufweist, was ermöglicht, übermäßige Kantenspannungen in den seitlichen Bereichen des Ausgangsmaterials, welche ein Reißen fördern würden, zu verringern. Für weitere Informationen über diese und andere Arten von Konstanteintrittsvorrichtungen und/oder Trennvorrichtungen wird die US-Patentanmeldung mit der Nummer 09/294,958 hierin in ihrer Gesamtheit durch Referenz mit aufgenommen. Diese Anmeldung gehört ebenfalls der Inhaberin der vorliegenden Erfindung. Um zu 1 zurückzukehren, verlässt das bahnförmige Ausgangsmaterial die Ausgangsmaterial-Bereitstellungsanordnung 24, indem es sich an den Trenngliedern 40 vorbei bewegt, und tritt in die Umformungsanordnung 30 ein.

Die Umformungsanordnung 30 umfasst eine Formanordnung 58 und eine Zuführ/Fixierungsanordnung 60. Eine Schneideanordnung 62 wird auch bereitgestellt. Die Formanordnung ist stromabwärtig zwischen der Ausgangsmaterial-Bereitstellungsanordnung 24 innerhalb des Gehäuses 32 angeordnet. Die Formanordnung wirkt mit der Zuführ/Fixierungsanordnung 60 zusammen, wenn das Ausgangsmaterial dort hindurchgezogen wird, um ein Nach-innen-falten und Zerknittern der seitlichen Kantenbereiche des bahnförmigen Ausgangsmaterials zu bewirken, um einen Polsterstreifen zu bilden, der seitliche beabstandete gefaltete und zerknitterte Kantenbereiche aufweist. Die Zuführ/Fixierungsanordnung 60 ist stromabwärts der Formanordnung 58 angeordnet, um das bahnförmige Ausgangsmaterial entlang der Formanordnung zu ziehen oder zu fördern, und die überlagerten mehreren Lagen des Ausgangsmaterials in den gefalteten Bereichen zu fixieren, um ihren gefalteten Zustand beizubehalten. Die Schneideanordnung 62 ist stromabwärtig der Zuführ/Fixierungsanordnung 60 befestigt, um einzelne Abschnitte des Polsterprodukts abzutrennen, wie sie zur Verwendung als Hohlraum ausfüllendes Polster verwendet werden. Es kann auf die US-Patentanmeldung mit der Nummer 08/386,355 für eine Schneideanordnung Bezug genommen werden, die ähnlich zu der dargestellten ist, oder auf die US-Patentanmeldung mit der Nummer 08/110,349 für andere Art einer Schneideanordnung. Diese Anmeldungen gehören ebenfalls der Inhaberin der vorliegenden Erfindung, und ihre gesamten Offenbarungen werden hierin durch Referenz mit aufgenommen.

Die Formanordnung 58 wird mit einer Führungsrampe 64 bereitgestellt, an der eine Formrutsche 66 befestigt ist. Die Führungsrampe weist vorstehende Führungsoberflächenbereiche 68 auf, die sich von dem stromabwärtigen Ende der Formrutsche in die Nähe der Zuführ/Fixierungsanordnung 60 erstreckt.

Wie in den 1 und 2 dargestellt, umfasst die Formanordnung 58 auch ein Formglied oder auch einen Former, in der Form einer im Allgemeinen festen dreieckigen Platte 70, welche zumindest teilweise innerhalb der Rutsche 66 angeordnet ist. Die Rutsche weist eine im Allgemeinen abgeflachte hohle konische Form auf mit einem geweiteten Mund oder einer Eintrittsweg-Öffnung in Richtung der Ausgangsmaterial-Bereitstellungsanordnung 24 (dem stromaufwärtigen Ende), wobei der Körper der Rutsche in stromabwärtiger Richtung in Richtung der Zuführ/Fixierungsanordnung 60 zusammenläuft und in einem Auslass endet. Die Rutsche ist entlang ihrer vertikalen Ebene abgeflacht, was zu einer im Allgemeinen ovalen Form des Eingangswegs und des Ausgangs führt. Die dreieckige Platte 70 ist so angeordnet, dass sie sich in die Rutsche hinein erstreckt, wobei die Basis der dreieckigen Platte zu dem stromaufwärtigen Ende der Maschine 20 zeigt, und die Seiten der dreieckigen Platte ungefähr in gleichem Maße zusammenlaufen wie die benachbarten gekrümmten inneren Oberflächen der Rutsche, wobei Kantenflächen der dreieckigen Platte sich in den Raum erstrecken, der von den gekrümmten inneren Oberflächen der Rutsche umschlossen wird. Die Spitze der dreieckigen Platte befindet sich im Allgemeinen in der Nähe des Ausgangs der Rutsche. Die dreieckige Platte hat auch abgerundete Ecken, um das Risiko, dass sich Ausgangsmaterial daran verfängt und zerreißt, reduziert wird, wobei es dem Ausgangsmaterial ermöglicht wird, durch die Formanordnung schnell gefördert zu werden. Das stromabwärtige Ende der dreieckigen Platte kann abgeflacht sein, um der dreieckigen Platte eine trapezförmige Form zu verleihen. Obwohl das dargestellte Formglied besonders geeignet ist, können andere Arten von Formgliedern und/oder Formanordnungskonfigurationen verwendet werden, um ein Nach-innen-drehen der seitlichen Kantenbereiche des Ausgangsmaterials herbeizuführen.

Während des Betriebs bewegt sich das Ausgangsmaterial entlang der Formanordnung 58 und verläuft zwischen der dreieckigen Platte 70 und dem unteren Bereich der Rutsche 66 hindurch. Die dreieckige Platte und die Rutsche sind relativ zueinander und relativ zu der Breite des Ausgangsmaterials so dimensioniert, dass die gekrümmten inneren Oberflächen der Rutsche und der dreieckigen Platte zusammenwirken, um die seitlichen Kanten des Ausgangsmaterials, das sich durch die Formanordnung bewegt, nach innen aufeinander zu falten und zu zerknittern, um einen kontinuierlichen Streifen zu bilden, der seitliche beabstandete zerknitterte Kantenbereiche aufweist. Die dreieckige Platte ist von der gekrümmten Seitenwand und der flachen oberen Wand der Rutsche beabstandet, um zu erlauben, dass sich die seitlichen Kanten des bahnförmigen Ausgangsmaterials dazwischen zerknittern, wenn es durch die Rutsche bewegt wird, wobei weiterhin die Dicke oder die Höhe der gefalteten Bereiche vergrößert wird. Der Abstand der dreieckigen Platte von der unteren Wand der Rutsche und der Führungsplatte 64 minimiert oder im Wesentlichen eliminiert jedoch ein Zerknittern eines zentralen Bereichs des Ausgangsmaterials, wenn es sich dazwischen hindurch bewegt, wobei ein im Wesentlicher flacher zentraler Bereich mit einer geringeren Dicke als die der gefalteten Bereiche bereitgestellt wird. Jedoch kann es wünschenswert sein, dass auch ein wesentliches Zerknittern in dem zentralen Bereich des Ausgangsmaterials auftritt, und in einigen Fällen kann es wünschenswert sein, eine Formanordnung bereitzustellen, die ein Zerknittern in dem zentralen Bereich des Ausgangsmaterials fördert.

Die dreieckige Platte 70 wird in einer Position in der Rutsche 66 an einem zentralen Punkt entlang der Platte mittels einer Stange 72 gehalten, die sich zwischen einem oberen Bereich der Rutsche und ihrem stromaufwärtigen Ende erstreckt, zum Beispiel durch eine andere Stange 74, die sich von einem Rahmenelement 76 der Maschine 20 erstreckt. Der gefaltete Polsterstreifen gelangt von der Formanordnung 58 zu der Zuführ/Fixierungsanordnung 60.

Die Zuführ/Fixierungsanordnung 60 in der dargestellten Maschine 20 führt zwei Funktionen aus. Die Zuführ/Fixierungsanordnung fördert das Ausgangsmaterial durch die Maschine, wenn sie das Ausgangsmaterial von der Ausgangsmaterial-Bereitstellungsanordnung 24 und durch die Formanordnung 58 zieht. Weiterhin fixiert die Zuführ/Fixierungsanordnung auch übereinanderliegende Lagen des Ausgangsmaterials in den gefalteten Bereichen des Streifens, um die dreidimensionale Form der gefalteten Bereiche beizubehalten, d. h. um eine gewisse Höhe in den gefalteten Bereichen beizubehalten und ein Auseinanderfalten der gefalteten Bereiche des Polsterprodukts, wenn es gehandhabt wird, zu verhindern oder zu minimieren. Diese zwei Funktionen werden durch ein oder mehrere Paare von Zuführ/Fixierungsgliedern durchgeführt, die beispielsweise durch zwei rotierende Heftelemente, wie beispielsweise in der dargestellten Ausführungsform durch zwei lateral beabstandete Paare von zahnradähnlichen Gliedern 80 und 82 gebildet werden. Die zahnradähnlichen Glieder (hierin auch als Zahnräder bezeichnet) werden detaillierter in den folgenden Absätzen beschrieben.

In der dargestellten Ausführungsform, die detaillierter in den 4 und 5 gezeigt ist, ist ein unteres angetriebenes zahnradähnliches Glied 80 auf einer Welle 85 drehbar durch einen Zuführmotor (nicht dargestellt) angetrieben, wobei das andere gegenüberliegende obere Zahnradglied 82 ein Mitläuferrad ist, welches durch eine verschiebliche Welle 86 gelagert ist. Die angetriebene Welle und die verschiebliche Welle sind im Wesentlichen parallel zueinander, wobei beide im Wesentlichen rechtwinklig zu der Längserstreckung des Polsterstreifens (der stromaufwärts-stromabwärts Richtung) und im Wesentlichen parallel zu der Breitenabmessung des Polsterstreifens und der Rutsche angeordnet sind.

Die zahnradähnlichen Glieder 80 und 82 werden wegen ihrer im Eingriff stehenden Segmente oder Zähne synchron rotieren. Die im Eingriff stehenden zahnradähnlichen Glieder ziehen die gefalteten Bereiche des Ausgangsmaterials zwischen sich hindurch, und während sie das tun, fixieren sie die gefalteten zerknitterten Kantenbereiche in einem gefalteten zerknitterten Zustand (z. B. sie deformieren diese dauerhaft mechanisch). In dem Spalt der dargestellten zahnradähnlichen Glieder werden dann die angrenzenden Zahnradzähne benachbarte Bereiche des Ausgangsmaterials in gegenüberliegende Richtungen bewegen, wobei eine Schereinwirkung zwischen seitlich beabstandeten Zähnen erzeugt wird, um einen Schlitz durch jede der überlappenden Schichten an jeder Seite eines dadurch gebildeten Streifenbereichs zu bilden.

In der dargestellten Ausführungsform sind die zahnradähnlichen Glieder 80 und 82 jeweils aus einer Reihe von flachen Platten 90 gebildet. Dies erleichtert in großem Maße die Herstellung und die Wartung der zahnradähnlichen Glieder. Wie in 5 gezeigt, sind zwei Sätze von gegenüberliegenden zahnradähnlichen Gliedern an der Antriebswelle und der verschiebbaren Welle seitlich beabstandet. Jedoch können auch andere Arten von Zuführanordnungen, welche ähnliche Funktionen durchführen, verwendet werden, umfassend ein Paar von lateral kontinuierlichen, drehenden Elementen.

Eine Ausführungsform von rotierenden Heftelementen gemäß der Erfindung ist durch die zahnradähnlichen Glieder 80 und 82 exemplarisch dargestellt oder durch Zahnräder, wie sie detaillierter in dem US-Patent mit der Nummer 6,035,613 beschrieben sind, die der Inhaberin der vorliegenden Erfindung gehört und hierin durch Referenz mit aufgenommen wird. Obwohl die hierin beschriebenen Zahnräder in der oben beschriebenen Maschine besonders geeignet verwendet werden können, können auch andere Zahnräder (zahnradähnliche Glieder) anstelle dieser verwendet werden, wie jene, die in dem US-Patent mit der Nummer 4,750,896 der gleichen Anmelderin offenbart sind, die hierin in ihrer Gesamtheit mit aufgenommen wird.

Die Zuführ/Fixierungsanordnung 60 kann auch einen Druckschuh 92 umfassen, der in 1 dargestellt ist, und der in Richtung der Führungsplatte 68 zwischen der Formanordnung 58 und den zahnradähnlichen Gliedern 80 und 82 vorgespannt ist, um federnd den zentralen Bereich des Polsterstreifens zu halten, und dadurch beiträgt, ein Verklemmen des Polsterstreifens zu verringern, wenn er schnell durch die Zuführ/Fixierungsanordnung gefördert wird. In der dargestellten Ausführungsform wird der Druckschuh durch eine Blattfeder gebildet, die C-förmig gebogen ist und sich von dem Rahmenelement 76 und zwischen die seitlich beabstandeten drehenden zahnradähnlichen Glieder nach unten erstreckt. Die federnde Vorspannung des Druckschuhs kann einen Gegendruck auf das bahnförmige Ausgangsmaterial stromaufwärtig des Druckschuhs erzeugen, um Wellen und/oder ein Zerknittern des zentralen Bereichs des bahnförmigen Ausgangsmaterials zu bilden, welches die Formanordnung 58 verlässt. Andere Arten von Druckschuhen können in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um den ungefalteten Bereich des bahnförmigen Materials zu halten und/oder zu führen, wenn es zur und/oder durch die Zuführ/Fixierungsanordnung 60 gelangt.

Während des Betriebs der Maschine stellt die Ausgangsmaterial-Bereitstellungsanordnung 24 Ausgangsmaterial der Formanordnung 58 bereit. Die Formanordnung arbeitet mit der Zuführ/Fixierungsanordnung 60 zusammen, um ein Nach-innen-falten und Zerknittern der seitlichen Kantenbereiche der zumindest einen Lage des bahnförmigen Ausgangsmaterials auf sich selbst zu bewirken, um die gefalteten zerknitterten Bereiche eines kontinuierlichen Polsterstreifens zu bilden. Die Zuführ/Fixierungsanordnung 60 bewegt auch das Ausgangsmaterial durch die Maschine 20 und fixiert aufeinanderliegende Lagen des Ausgangsmaterials in den gefalteten zerknitterten Bereichen. Wenn sich der Polsterstreifen stromabwärts der Zuführ/Fixierungsanordnung bewegt, trennt oder schneidet die Abtrennanordnung 62 den Polsterstreifen zu einzelnen Abschnitten. einer gewünschten Länge ab.

Die zerknitterten und fixierten gefalteten Bereiche stellen eine erhöhte Knickfestigkeit und Steifheit in Längsrichtung bereit, die das Fördern des bahnförmigen Ausgangsmaterials durch die Zuführ/Fixierungsanordnung und aus der Ausgaberutsche 27 verbessert. Das Polsterprodukt kann in Abschnitten der gewünschten Länge bei Bedarf produziert werden, wenn es gewünscht wird, oder es kann in Losen produziert werden, um eine Mehrzahl von Polsterprodukten zur Verwendung am Packort zu liefern. Da die gefalteten Bereiche fixiert werden, kann das Polsterprodukt gehandhabt werden, ohne seine Form zu verlieren.

Unter Bezugnahme nun auf 6 wird ein erfindungsgemäßes Polsterprodukt 100 schematisch dargestellt. Das Polsterprodukt umfasst zumindest eine Lage eines bahnförmigen Ausgangsmaterials, das seitliche Kantenbereiche aufweist, die über sich selbst als eine Einheit gefaltet sind, um seitliche voneinander beabstandete Bereiche 102 zu bilden. Ein zentraler Bereich 104 des Polsterprodukts trennt die gefalteten Bereiche voneinander, und in der dargestellten Ausführungsform ist er relativ unzerknittert, verglichen mit den gefalteten Bereichen. Mehrere Lagen des Ausgangsmaterials in den übereinander gefalteten Bereichen werden mechanisch entlang einen Paar von längs verlaufenden parallelen Saumlinien oder Bändern deformiert, um die aufeinanderliegenden Lagen des bahnförmigen Ausgangsmaterials an Ort und Stelle zu fixieren und die gefalteten Bereiche in einem gefalteten zerknitterten Zustand zu halten. In der dargestellten Ausführungsform wurden Streifen 106 aus Perforationen in den gefalteten Bereichen gebildet, um die angrenzenden Lagen des bahnförmigen Ausgangsmaterials in den gefalteten Bereichen an Ort und Stelle zu halten. Im Allgemeinen ist das bandförmige Ausgangsmaterial ein biologisch abbaubares recyclingfähiges und wiederverwendbares Kraftpapier.

Als ein Ergebnis des gefalteten und zerknitterten Zustands der gefalteten Bereiche weisen die gefalteten Bereiche eine größere Dicke auf als der Zentralbereich. Folglich kann das Polsterprodukt beschrieben werden, als wäre es gebildet aus n-Lagen von bahnförmigem Material mit seitlichen Bereichen, die auf sich selbst gefaltet und zerknittert wurden, um seitliche beabstandete gefaltete zerknitterte Kantenbereiche zu bilden, die durch den zentralen Bereich getrennt sind, wobei n eine ganze Zahl größer oder gleich eins ist. Die gefalteten Bereiche sind zumindest 2·n-Lagen dick und durch den zentralen Bereich getrennt, der n-Lagen dick ist. Das Sternsymbol wird verwendet, um eine Multiplikation auszudrücken. In anderen Worten sind die gefalteten Bereiche zumindest doppelt so dick wie der zentrale Bereich.

Obwohl die Erfindung mit Bezug auf bestimmte illustrierende Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, werden Fachleuten äquivalente Änderungen und Modifikationen in den Sinn kommen, wenn sie die Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen lesen und verstehen. Mit speziellen Bezug auf die verschiedenen Funktionen, die die oben beschriebenen Teile (Komponenten, Anordnungen, Vorrichtungen, Zusammensetzungen, etc.) durchführen, sind die Begriffe (umfassend einen Bezug zu einem „Mittel") so verwendet, dass solche Teile jedem Teil entsprechen, sofern es nicht anderweitig angedeutet ist, das die spezielle Funktion durchführt (d. h. welches funktional äquivalent ist), sogar obwohl es nicht strukturell äquivalent zu der offenbarten Struktur ist, die die Funktion in den hierin dargestellten Ausführungsformen der Erfindung ausführt. Zusätzlich kann, obwohl ein bestimmtes Merkmal der Erfindung oben mit Bezug auf nur eines der verschiedenen dargestellten Ausführungsformen beschrieben wurde, ein Merkmal mit einem oder mit mehreren anderen Merkmalen der anderen Ausführungsformen kombiniert werden, wie es wünschenswert und vorteilhaft sein könnte für eine gegebene oder eine spezielle Anwendung.


Anspruch[de]
Polsterumformungsmaschine (20) zum Umformen von bahnförmigem Ausgangsmaterial in ein Polsterprodukt, aufweisend eine Formanordnung (58) und eine Zuführ/Fixierungsanordnung (60) stromabwärtig der Formanordnung (58), wobei die Formanordnung (58) Mittel (70, 66) zum nach innen Falten und Zerknittern der seitlichen Kantenbereiche des bahnförmigen Ausgangsmaterials umfasst; und die Zuführ/Fixierungsanordnung (60) Mittel umfasst zum Fördern des bahnförmigen Ausgangsmaterials von einem Vorrat (24) des Ausgangsmaterials entlang der Formanordnung (58), um einen Polsterstreifen zu bilden, wobei die Maschine dadurch gekennzeichnet ist, dass die Formanordnung das Polster formt, welches seitliche beabstandete gefaltete zerknitterte Kantenbereiche aufweist, und wobei die Mittel zum Fördern des bahnförmigen Ausgangsmaterials seitliche beabstandete Zuführ/Fixierungsglieder (80, 82) umfasst, um die entsprechenden seitlichen beabstandeten gefalteten Kantenbereiche zu ergreifen, das bahnförmige Ausgangsmaterial dort hindurchzufördern und die gefalteten Kantenbereiche in einem gefalteten zerknitterten Zustand zu fixieren. Polsterumformungsmaschine gemäß Anspruch 1, wobei die Zuführ/Fixierungsglieder (80, 82) zumindest zwei seitlich beabstandete rotierende Glieder (80) aufweisen, und zumindest ein gegenüberliegendes drehendes Glied (82), zwischen denen die entsprechenden gefalteten zerknitterten Kantenbereiche hindurch laufen. Polsterumformungsmaschine gemäß Anspruch 2, wobei das zumindest eine gegenüberliegende drehende Glied (80) seitlich kontinuierlich ist. Polsterumformungsmaschine gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die rotierenden Glieder (82) und die gegenüberliegenden rotierenden Glieder (80) zumindest zwei Paare von Zahnradgliedern aufweisen, die im Eingriff stehende Zähne aufweisen, um mechanisch den entsprechenden gefalteten zerknitterten Kantenbereich zu deformieren, um ihm eine permanente Deformation zu verleihen. Polsterumformungsmaschine gemäß einen der vorherigen Ansprüche, wobei die Zuführ/Fixierungsanordnung (60) Mittel umfasst, zum Minimieren des seitlichen Faltens eines zentralen Bereichs des bahnförmigen Ausgangsmaterials stromabwärtig der Formanordnung (58), wobei das Mittel zum Minimieren des seitlichen Faltens in dem zentralen Bereich einen vorgespannten Druckschuh (92) aufweist, der sich zwischen den seitlich beabstandeten Zuführ/Fixierungsgliedern (80, 82) erstreckt. Polsterumformungsmaschine gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Formanordnung (58) eine Rutsche (66) und ein Formglied (70) aufweist, welche zwischen sich einen Pfad für den Durchgang des bahnförmigen Ausgangsmaterials definieren, wobei das Formglied (70) sich in die Rutsche (66) hinein erstreckt, so dass das Ausgangsmaterial zwischen dem Formglied (70) und der Rutsche (66) hindurch läuft. Verfahren zum Umformen von bahnförmigem Ausgangsmaterial zu einem Polsterprodukt, aufweisend die folgenden kennzeichnenden Schritte:

(i) Bewirken, dass sich seitliche beabstandete Kantenbereiche des Ausgangsmaterials nach innen falten und zerknittern, um einen Polsterstreifen zu bilden, der seitliche beabstandete gefaltete und zerknitterte Kantenbereiche aufweist; und

(ii) Fixieren der gefalteten zerknitterten Kantenbereiche in einem gefalteten zerknitterten Zustand.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei der Schritt (i) umfasst, dass die seitlichen beabstandeten Kantenbereiche dazu gebracht werden, sich über die gleiche Seite des bahnförmigen Ausgangsmaterials zu falten. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 und 8, wobei der Schritt (ii) ein mechanisches Verzahnen der Schichten des bahnförmigen Ausgangsmaterials in den seitlichen Kantenbereichen umfasst. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Schritt (ii) ein Perforieren der Schichten des bahnförmigen Ausgangsmaterials umfasst. Polsterprodukt (100) aufweisend n Lagen von bahnförmigem Ausgangsmaterial, wobei n eine ganze Zahl größer oder gleich 1 ist, dadurch gekennzeichnet, dass es seitliche beabstandete Kantenbereiche aufweist, welche aufeinander gefaltet sind und zerknittert sind, um seitliche beabstandete gefaltete und zerknitterte Kantenbereiche (102) zu bilden, die durch einen zentralen Bereich (104) voneinander getrennt sind. Polsterprodukt gemäß Anspruch 11, wobei die seitlich beabstandeten gefalteten und zerknitterten Kantenbereiche (102) zumindest 2·n Lagen dick sind und durch einen zentralen Bereich (104) getrennt sind, der n Lagen dick ist. Polsterprodukt gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei mehrere Lagen des bahnförmigen Ausgangsmaterials in den gefalteten Bereichen (102) fixiert sind, so dass die gefalteten Bereiche (102) ihren gefalteten Zustand beibehalten.






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