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Gebiet der Erfindung
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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.
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Hintergrund der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Zusammenfassung der Erfindung
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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.
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Vorzugsweise
umfasst die Polsterumformungsmaschine weitere Merkmale, wie sie
in den abhängigen
Ansprüchen
2 bis 6 definiert sind.
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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.
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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.
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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.
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Vorteilhafterweise
umfasst das Polsterprodukt weitere Merkmale, wie sie in den abhängigen Ansprüchen 12
und 13 definiert sind.
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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.
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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.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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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.
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2 ist
eine Querschnittsansicht der Maschine, gesehen entlang der Linie
2-2 aus 1.
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3 ist
eine Aufrissansicht eines Trennglieds der Maschine aus 1.
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4 ist
eine Seitenansicht von Verbindungselementen der Maschine aus 1.
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5 ist
eine geschnittene Frontansicht der Verbindungselemente, die in 4 gezeigt
sind, dargestellt entlang der Linie 5-5.
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6 ist
eine perspektivische Ansicht eines Polsterprodukts, welches von
der Maschine aus 1 hergestellt wurde.
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Detaillierte Beschreibung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.