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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches
1 sowie eine Anlage nach dem Oberbegriff des Anspruches 15.
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Hygieneartikel,
insbesondere Wegwerfartikel wie Babywindeln, Inkontinenzartikel
oder Damenhygieneprodukte bestehen üblicherweise aus mehreren Schichten,
und zwar zumindest aus einer äußeren wasserundurchlässigen Außenschicht
und einer Feuchtigkeit aufnehmenden Innenlage. Ein Beispiel eines
derartigen Hygieneartikels ist in der
EP 0 254 700 A2 gezeigt und beschrieben.
Diese Windel weist elastische Abschnitte auf, so dass die Windel
fest am Körper
sitzt und ein Herauslaufen von Flüssigkeit verhindert wird. Außerdem sind
Fixierungslaschen vorhanden, die zum Schließen und Öffnen der Windel dienen. Weiterhin
wird die Windel im Herstellungsprozess mehrfach gefaltet, oft sowohl
in Quer- wie auch in Längsrichtung.
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Solche
Maßnahmen
erfordern verschiedene Bearbeitungsschritte an Materialbahnen, aus
denen die Windel hergestellt wird. Ein solcher Schritt kann ein
Faltungsschritt, die Kombination mit anderen Materialien oder auch
das Drehen der Windel oder von Teilstücken sein.
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Wie
eine Faltung ausgeführt
werden kann, zeigt die US – B – 6,669,618.
Eine Materialbahn wird mit einer konstanten Geschwindigkeit zunächst zwischen
zwei Rollen geführt,
wobei aus der Materialbahn ein Materialbahnabschnitt durch eine
rotierende Schneideeinrichtung geschnitten wird, der später als
ein Element in eine Windel eingefügt werden kann. Der Materialbahnabschnitt
wird dann über
eine große
Trommel geführt.
Hierbei wird ein Vakuum eingesetzt, um den Materialbahnabschnitt
zeitweise während
des Transports an die Trommel zu halten. Der Materialbahnabschnitt
wird im Bereich einer weiteren Rolle teilweise gelöst, so dass
u.a. aufgrund der Zentrifugalkraft dieser nach außen gebogen
wird. Weil sich die Trommel jedoch weiter dreht, wird der Materialbahnabschnitt
so weiterbewegt, dass er gefaltet wird.
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Nachteilig
bei dieser Lösung
ist, dass insbesondere bei hohen Fördergeschwindigkeiten keine reproduzierbare
Faltung erreicht wird.
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Bekannt
ist auch ein Verfahren zum Transportieren bzw. Herstellen eines
länglichen
Objekts, wie eine Windel. Dieses Verfahren ist in der
EP 0 0652 174 A1 näher erläutert. Bei
der benutzten Anlage werden Transportrollen eingesetzt. Eine Materialbahn
wird dort mit einer Geschwindigkeit v
0 transportiert.
Eine Geschwindigkeit eines Abschnittes des Objekts wird periodisch
verändert.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren bzw. eine Anlage
der eingangs genannten Art anzugeben, das bzw. die eine schnelle
und genaue Bearbeitung, insbesondere einer oder mehrerer Faltungen
eines Hygieneartikels, insbesondere eines Wegwerfartikels, wie Babywindeln,
Inkontinenzartikel oder Damenhygieneprodukte, erlaubt.
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Diese
Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1
in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst bzw.
durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 15 gelöst.
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren (bzw.
die Anlage) ist es möglich,
eine sehr genaue Bearbeitung des Materialbahnabschnittes bei sehr hoher
Produktionsgeschwindigkeit zu erreichen. Insbesondere ist eine Vielzahl
von Falttechniken lediglich durch eine Steuerung der Geschwindigkeit und/oder
der Förderrichtung
der einzelnen Fixierungseinrichtungen realisierbar.
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Durch
die Erfindung ist eine sehr genaue Handhabung des Bahnmaterials
ermöglicht,
so eine sehr genaue Erzeugung einer Faltung, aber auch Mehrfachfaltungen
verschiedenster Art, und zwar nur durch Veränderung der Bewegungen der
Fixierungseinrichtungen.
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Durch
die Nutzung einer Aufsplittungsvorrichtung (Parallelbearbeitungseinheit)
erhöht
sich die maximal erreichbare Produktionsgeschwindigkeit. Hierbei
wird der Materialbahnabschnitt in einer Bearbeitungsstation der
Aufsplittungsvorrichtung bearbeitet, so dass mindestes ein anderer
Materialbahnabschnitt in einer anderen Bearbeitungsstation der Aufsplittungsvorrichtung
praktisch parallel bearbeitet werden kann. Dies heißt jedoch
nicht, dass ein Bearbeitungsstadium in zum Beispiel mehreren Bearbeitungsstationen
der Parallelbearbeitungseinheit genau gleich sein muss. Während zum
Beispiel eine Faltung zu einem Zeitpunkt in einer Station erst beginnt,
kann sie in einer anderen Station bereits vollendet sein.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist vorgesehen, dass mindestens drei bewegliche Fixierungseinrichtungen mit
jeweils frei veränderbaren
Führungsgeschwindigkeiten
vorhanden sind, um den Bearbeitungsschritt auszuführen, wobei
jede Fixierungseinrichtung temporär eine Fixierung vornimmt.
Durch die drei Fixierungseinrichtungen wird einerseits stets eine
definierte Anlage der Materialbahnabschnitte erreicht, was zum Beispiel
frei hängende
Schleifen für
eine Faltungserzeugung vermeidet. Werden Schleifen zum Falten erzeugt,
wird dies insbesondere dadurch geschafft, dass ein Teilstück des Materialbahnabschnitts
durch zwei im Wesentlichen hintereinander angeordnete, einander
gegenüberliegende
und voneinander beabstandete Fixierungseinrichtungen bewegt wird,
und zwar durch die erste und die zweite Fixierungseinrichtung durch
eine Passage bewegt wird, so dass der Materialbahnabschnitt zwischen diesen
beiden Fixierungseinrichtungen in Richtung der dritten Fixierungseinrichtung
bewegt wird, die etwa zu der ersten und zweiten Führungseinrichtung parallel
verschoben liegt und im Bereich der Passage angeordnet ist.
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Um
eine sehr hohe Produktionsgeschwindigkeit mit Bahngeschwindigkeiten
von zum Beispiel über
10 m/s ohne Verlust an Genauigkeit zu erreichen, ist es zweckmäßig, dass
mehrere Materialbahnabschnitte parallel bzw. praktisch parallel
in mehreren Bearbeitungsstationen bearbeitet werden, so in einer
sich drehenden Bearbeitungstrommel. Durch diese Aufsplittung in
mehrere Stationen der Trommel können
lange Bearbeitungszeiten trotz hoher Produktionsgeschwindigkeit
erreicht werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass jede Fixierungseinrichtung ein
Förderband
umfasst. Vorzugsweise sind mehrere insbesondere zwei Rollen vorhanden, über die
das Förderband
bewegt wird. Eine sehr präzise Steuerung
der Antriebe wird durch eine Servomotorantriebslösung realisiert.
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Von
besonderem Vorteil ist es, wenn zur Änderung der Relativgeschwindigkeiten
jede Fixierungseinrichtung durch jeweils eine unabhängige frei programmierbare
Steuerung gesteuert wird. Dadurch kann außerdem eine Produktionsanlage
schnell für andere
Bearbeitungsschritte, Falttechniken oder andere Abmessungen der
Bahnmaterialien umprogrammiert werden.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei weitere vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung und Vorteile derselben beschrieben
sind.
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Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung einer auseinandergefalteten Babywindel,
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2 eine
Querschnittdarstellung der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gefalteten Babywindel,
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3 eine
schematische Darstellung eines Produktionsprozesses,
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4A eine
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Produktionsanlage
mit einer ersten Variante einer Bearbeitungstrommel,
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4B eine
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Produktionsanlage
mit einer zweiten Variante der Bearbeitungstrommel,
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4C eine
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Produktionsanlage
mit einer dritten Variante der Bearbeitungstrommel,
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4D eine
schematische Darstellung einer Bahnbehandlung in einer Ausführungsform
der Bearbeitungsstation mit fünf
Förderbändern.
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5A eine
Darstellung einer Bearbeitungsstation mit drei Förderbändern innerhalb der Bearbeitungstrommel
bzw. eines Drehtrommelkopfes,
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5B eine
schematische Darstellung eines Förderbandes,
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6 eine
Darstellung mehrerer Faltschritte in einer Bearbeitungstrommel im
Wesentlichen nach 4A,
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7A-D
eine schematische Darstellung einer Bahnbehandlung,
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8A-D
eine Darstellung zur Erläuterung der
Herstellung einer Mehrfachfaltung,
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9A-C
eine Darstellung verschiedener Faltungsarten,
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10A-D eine schematische Darstellung einer weiteren
Bahnbehandlung,
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11A-E eine schematische Darstellung einer weiteren
Ausführungsform
der Bearbeitungsstation,
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12A-E eine Darstellung der Steuerung von Förderbänder zur
Erzeugung eines Auslaufschutzes, und
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13A-H eine schematische Darstellung einer Variante
der Produktionsanlage.
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In
der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen
gekennzeichnet.
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1 zeigt
eine Babywindel, wie sie mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in einer Produktionsanlage
gefaltet werden kann. 2 zeigt eine Seitenansicht der
mehrfach gefalteten Windel.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung einer bevorzugten Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Windelherstellung, bei dem aus einer Materialbahn mehrere Windeln
parallel bearbeitet und zum Beispiel gefaltet werden. Jede Windel kann
auch mehrfach gefaltet werden, und zwar insbesondere in Querrichtung,
d.h. in der Art einer sogenannten CD-Faltung (cross directional
folding).
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Das
Windelmaterial ist ein übliches
mehrschichtiges Material mit einer wasserundurchlässigen Außenschicht,
einer wasserdurchlässigen
Außenschicht
und einer wasseraufnehmenden Zwischenschicht, zum Beispiel aus Zellstoff
und/oder durch Leim in ihrer Position fixierten, hochabsorbierenden
Granulaten.
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Dieses
Material ist in einer Verarbeitungsanlage in einer Materialversorgungseinrichtung,
bevorzugterweise in Form einer Materialrolle 210 gelagert. Aus
dieser Einrichtung wird eine einstückige Materialbahn 200 etwa
mit der Breite einer Windel gezogen. Über eine definierte Führungsbahn 200 wird
das Material mit einer Geschwindigkeit 208, die nachstehend
als v0 bezeichnet wird, in Richtung 205 einer Parallelbearbeitungseinheit 300 bzw.
Aufsplittungsvorrichtung geführt.
Diese weist mehrere Bearbeitungsstationen 301, 302 auf,
die parallel den gleichen Bearbeitungsschritt durchführen. In
einigen erfindungsgemäßen Anwendungsbeispielen
wird die Materialbahn zuvor in einzelne Bahnabschnitte geschnitten,
so dass die einzelnen Abschnitte in den Stationen 301, 302,
etc. bearbeitet werden. Der Schnitt kann bereits vor der Parallelbearbeitungseinheit
erfolgt sein, so dass einzelne Abschnitte der Einheit zugeführt werden,
oder er kann auf der Parallelbearbeitungseinheit erfolgen. Die bearbeiteten
Bahnmaterialien bzw. die einzelnen, fertigen oder halbfertigen Windeln
werden zu einem Endpunkt 900 weitergeführt, wobei vor diesem Punkt 900 oder
vor den Stationen 301, 302 weitere Bearbeitungsschritte durchgeführt werden
können.
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4A veranschaulicht
eine bevorzugte Ausführungsform
einer Verarbeitungsanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Diese
umfasst die Materialrolle 210, mehrere Transportvorrichtungen 260 zum
Transportieren des Windelmaterials bzw. der Windeln, mehrere Umlenkrollen 270 und
die Parallelbearbeitungseinheit 300. Die Parallelbearbeitungseinheit 300 ist
zwischen den Transportvorrichtungen 260 und den Umlenkrollen 270 angeordnet.
Die Einheit 300 ist trommelartig mit mehreren, beispielsweise
sechs Stationen 301–306 ausgeführt. Die
Stationen 301–306 sind
innerhalb dieser Bearbeitungstrommel (bzw. des Bearbeitungskopfes)
angeordnet. Der grundsätzliche
Aufbau eines derartigen Kopfes ist hinreichend aus dem Stand der
Technik bekannt und wird deshalb nicht näher erläutert.
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Das
mit der Anlage gemäß 4A durchgeführte Verfahren
dient zum Bearbeiten eines flüssigkeitsaufnehmenden
Artikels, wie einer Wegwerfwindel, die in 1 gezeigt
ist. Auch andere Hygieneartikel wie die so genannten Trainingpants,
Inkontinenzprodukte, oder Damenenhygienebinden können hiermit hergestellt werden,
oder auch Zwischenprodukte zu Herstellung solcher Artikel.
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Die
Windel beinhaltet als ein wesentliches Element einen Materialbahnabschnitt
einer Materialbahn, wie erläutert.
Der Materialbahnabschnitt kann entweder während eines oder mehrerer Bearbeitungsschritte
einstückig
mit anderen Materialbahnabschnitten der Materialbahn verbunden sein
oder bereits, wie nach diesem Beispiel ausgeführt ist, von diesen getrennt
sein. Die in den einzelnen Stationen 301–306 befindlichen,
voneinander getrennten Materialbahnabschnitte können, müssen aber nicht im Wesentlichen
der Materialmenge einer Windel entsprechen.
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Das
Material wird, wie bereits erläutert,
zunächst
entlang einer Produktionsanlage mit einer Führungsgeschwindigkeit v0 (208) geführt.
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Erfindungsgemäß ist das
Verfahren durch folgendes Merkmal gekennzeichnet:
- – Ein Materialbahnabschnitt
wird durch mindestens eine Fixierungseinrichtung 330, 340, 350 mit beweglicher
Oberfläche
temporär
fixiert.
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Wie 5A veranschaulicht,
umfasst jede Bearbeitungsstation 301–306 mehrere, bevorzugterweise
drei Fixierungseinrichtungen 330, 340, 350 auf.
Die im Folgenden näher
erläuterten
Ausführungsformen
erlauben aber auch eine wesentliche größere Anzahl von Fixierungseinrichtungen.
Vorzugsweise sind diese als Förderbänder 331, 341, 351 ausgeführt. Um
die temporäre
Fixierung des Materialbahnabschnittes an dem Band 331, 341 bzw. 351 zu
erreichen, sind die Fixierungseinrichtungen 330, 340, 350 mit
jeweils mindestens einer Vakuumkammer 332, 342, 352 versehen,
so dass das Windelmaterial an der beweglichen Oberfläche der
Fixierungseinrichtungen 330, 340, 350 sicher
gehalten wird, und zwar bevorzugterweise flächig gehalten wird. Hierbei
muss nicht unbedingt die gesamte Fläche des Bahnmaterials in Kontakt
mit der Fixierungseinrichtung sein. Eine strukturierte Oberfläche mit
Rippen, Noppen oder ähnliches
dient ebenso wie eine glatte Oberfläche zur flächigen Anlage. Die Materialbahn
wird jedoch nicht ständig
und unverändert
gehalten, wie zum Beispiel bei der ersten (linken) Transportvorrichtung 260,
die ebenfalls ein Vakuum-Transportband sein kann, sondern nur temporär und wie
es für
den eigentlichen Bearbeitungsschritt erforderlich ist. Jede Fixierungseinrichtung 330, 340, 350 umfasst
erfindungsgemäß eine Anfangskontaktzone 335, 345 (vgl.
z.B. 5B oder 7A), auf
die der Materialbahnabschnitt zunächst abgelegt wird.
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Weiterhin
ist das erfindungsgemäße Verfahren
durch folgendes Merkmal gekennzeichnet:
- – Die Fixierungseinrichtung 330,
bzw. die optionalen Fixierungseinrichtungen 340 und 350 weisen jeweils
temporär
bezüglich
der ersten Führungsgeschwindigkeit
v0 (208) frei veränderbare
Führungsgeschwindigkeiten
(v1, v2, v3) auf (siehe auch 338, 348, 358 in 5A).
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Um
dies zu erreichen, sind die Fixierungseinrichtungen 330, 340, 350 jeweils
mit Antriebsrollen 333, 343 bzw. 353 versehen,
die insbesondere durch frei programmierbare Antriebe angetrieben
werden. Durch eine frei programmierbare Steuerung können die
einzelnen Transportgeschwindigkeiten der Bänder 331, 341, 351 je
nach gewünschter
Bearbeitung relativ zueinander bzw. relativ zur Geschwindigkeit
v0 (208) verändert werden, und zwar derart,
dass durch die sich ändernden
Relativgeschwindigkeiten Δv1, Δv2, Δv3 der Bearbeitungsschritt, beispielsweise
eine bestimmte Faltung, erfolgt.
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Bevorzugterweise
sind die Antriebe als Servoantriebe ausgebildet. Dadurch können sowohl
die Anzahl der Umdrehungen bzw. die Geschwindigkeit als auch die
Winkelstellung genau festgelegt werden. Beispielsweise können 2000
individuelle Einstellpunkte in einer Umdrehung festgelegt werden,
wie bei der Baureihe Smart MotorsTM SM1720
R der Firma Animatics, Santa Clara, CA, U SA.
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Die
Servoantriebe können
jeweils mit Einzelsteuerungen (Untereinheiten) gesteuert werden,
die optional auch andere Steuerschritte ausführen können.
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Der
Elektromotor eines Antriebes kann mit seiner Steuerungselektronik
in der Antriebsrolle 333, oder anderenorts innerhalb oder
außerhalb
des Förderbandrahmens
usw. integriert sein. Bevorzugterweise wird die Übertragung der elektrischen
Leistung zu, und der Datenaustausch mit der Steuerungselektronik
kontaktlos durchgeführt,
wie bei dem Leistungs- und Datenübertrager
der Baureihe CombiTrans der Firma Gauss, Salem, Deutschland.
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Weiterhin
sind weitere Rollen 334, 344 und 354 vorhanden,
die frei rollbar gelagert sind. Jede Rolle 334, 344 und 354 bildet
mit den Antriebsrollen 333, 343, 353 ein
Rollenpaar. Die Rollen eines Rollenpaares können den gleichen oder einen
unterschiedlichen Durchmesser haben.
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Ein
Fixierungselement bzw. eine Fixierungseinrichtung kann auch aus
einer größeren Anzahl
von entsprechend synchronisierten Antriebsrollen und/oder freien
Rollen bestehen.
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Die
Vakuumkammern können
sich entweder in einem Teilbereich zwischen den Rollen oder auch bis
zu den Rollen erstrecken, oder Rollen einbeziehen. In diesem Falle
sollten die Rollen vorzugsweise mit ausreichend großen Vertiefungen
auf der das Förderband
kontaktierenden Fläche
versehen sein, damit ein wirkungsvoller Unterdruck im Bereich der Rollen
durchgeleitet werden kann.
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Die
Bänder 331, 341, 351 können aus
einem Material bestehen, das eine gute Haftung (Reibungskoeffizient)
des Windelmaterials gewährleistet.
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Die
Fixierungseinrichtungen 330, 340 und 350 mit
den jeweiligen Bändern 331, 341 und 351 sind
in einer Art Dreiecksanordnung bzw. innerhalb eines dreieckförmigen oder
kreissegmentförmigen Querschnittsbereiches
der Bearbeitungstrommel (vgl. gestrichelte Linie in 5A)
angeordnet. Hierbei stehen eine erste, äußere Fixierungseinrichtung 330 und
eine zweite, äußere Fixierungseinrichtung 340 hintereinander,
so dass eine Lücke 380 bzw. Passage
zwischen beiden Fixierungseinrichtungen 330, 340 vorhanden
ist. Im Bereich der Lücke 380 ist eine
dritte, innere Fixierungseinrichtung 350 vorhanden. Die
Vakuumkammern 332, 342 und 352 sind jeweils
an der äußeren Bandseite
positioniert, d.h. zur äußeren Oberfläche der
Bearbeitungstrommel orientiert.
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Die
Erzeugung einer Windelfaltung und die Arbeitsweise der Parallelbearbeitungseinheit 300 wird
nun näher
anhand der 6 erläutert.
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Die
von der Materialrolle 210 kommende Materialbahn wird an
der sich drehenden Bearbeitungstrommel angelegt und von einer rotierenden
Schneidevorrichtung 265, welche gegen einen Amboß 307 presst,
in einzelne Abschnitte 160, 150, 140, 130, 120 und 110 geschnitten,
wobei jeder dieser Abschnitte bei einer vollständigen Trommelumdrehung an
jeweils einer der Bearbeitungsstationen 301–306 liegt.
Zwischen der Materialrolle 210 und der Schneidevorrichtung 265 liegt
noch eine weitere Rolle 270 zur Umlenkung der Materialbahn.
Der Amboß 307, 307' kann weiterhin
so ausgebildet sein, dass er auch eine Führung der Materialbahn unterstützt.
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In
jeder der Bearbeitungsstationen 301–306 werden die Bandgeschwindigkeiten
in Bezug auf die ursprüngliche
Geschwindigkeit v0 (208) vor der
Trommel geändert,
und zwar so, dass der Materialbahnabschnitt zwangsläufig bestimmte
Richtungen einschlägt
und beispielsweise eine Faltung der Windel entsteht. Die Bearbeitung
ist in der Trommel spätestens
abgeschlossen, wenn sich diese etwa einmal gedreht hat.
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In
der Station 306 haben die äußeren Bänder 331, 341 (5A)
noch etwa die gleiche Geschwindigkeit. Während die Trommel mit der im
Wesentlichen konstanten Tangentialgeschwindigkeit vdt (308 in 4A)
gedreht wird, ändern
sich die Geschwindigkeiten dieser Bänder 331, 341 so,
dass der Materialbahnabschnitt automatisch gefaltet wird, indem
er zwischen die beiden Fixierungseinrichtungen 330, 340 bewegt
wird. Die Tangentialgeschwindigkeit vdt entspricht
etwa der Geschwindigkeit v0.
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Der
Zustand in dem die Faltung beginnt, ist in den Stationen 305 und 306 sichtbar.
Durch entsprechende Änderungen
der Geschwindigkeit in eine sogar entgegen gesetzte Richtung wird
die Faltung in genauer und schneller Weise geschaffen.
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Erfindungsgemäß kann eine
Fixierungseinrichtung 330, 340 eine Anfangskontaktzone 335, 345,
umfassen. Diese Zone entspricht der Region, in der die Materialbahn
oder der Materialbahnabschnitt auf der entsprechenden Fixierungseinrichtung
aufliegt bevor eine Geschwindigkeitsänderung auftritt. Des weiteren
umfasst jede Fixierungseinrichtung eine Bearbeitungszone 336 (5B)
bzw. 346 (siehe 7B), in
die der Materialbahnabschnitt durch die Geschwindigkeitsänderung Δv1, Δv2 hin transportiert wird. Bei den Fixierungseinrichtungen 330 und 340 sind
die Anfangskontaktzonen praktisch die nach außen gerichteten Oberflächen 335 und 345,
und die Bearbeitungszonen 336 und 346 sind praktisch
der Rest der Oberfläche
der Förderbänder. Die
Fixierungseinrichtung 350 hat keine Anfangskontaktzone, da
ohne eine Geschwindigkeitsänderung
der ersten und zweiten Fixierungseinrichtung der Materialbahnabschnitt
diese gar nicht erreicht.
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Es
ist anzumerken, dass die Bänder 331, 341 und 351 beschleunigen,
abbremsen und ihre Richtung ändern
können,
was einer Änderung
ihrer Geschwindigkeit entspricht.
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Die
Materialbahnabschnitte 110, 120 usw. sind an dem
ersten Band 331 so temporär durch das Vakuum fixiert,
dass sie jeder Änderung
der Geschwindigkeit v1 (338 in 5A)
gegenüber
v0 (208) folgen können. Entsprechendes
gilt für
die anderen Bänder 341 und 351.
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Nach
dem Beispiel in 6 wird ein Materialbahnabschnitt 160 durch
das erste Band 331 zuerst transportiert. Anschließend wird
dieser Abschnitt 160 auch durch das zweite Band 341 transportiert,
wie in der ersten Station 306 zu sehen ist.
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Wie
in der zweiten Station 305 veranschaulicht ist, wird die
Geschwindigkeit 338 bzw. v1 geändert, so
dass eine Relativgeschwindigkeit Δv1 gegenüber
v0 entsteht, wobei gilt Δv1 =
v1 – v0. Ist v1 kleiner als
v0, dann ist Δv1 negativ
und das bedeutet, dass der an dem ersten Band 331 fixierte
vordere Teilabschnitt 112 relativ zu der Station 305 zurück bewegt wird.
Dadurch bewegt sich der Materialbahnabschnitt 150 bzw. 140 schleifenartig
zwischen den beiden Bändern 331 und 341 durch
eine Lücke 380 (5). Die
Schleife ist mit 115, 125 usw. gekennzeichnet. Diese
liegt zwischen dem vorderen Teilabschnitt 112 bzw. 122, 132 usw.
und dem hinteren Teilabschnitt 118 bzw. 128, 138 usw.
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Die
Schleife 115, 125 usw. wird durch das dritte Band 351 unter
dem Vakuumeinfluss im Fixierungsteil 358 eingefangen, so
dass eine definierte Führung
erreicht und ein freier Durchgang verhindert wird. Die Geschwindigkeit
v3 des dritten Bandes 351 kann
der des ersten und/oder des zweiten Bandes entsprechen. Durch die
Fixierung durch das dritte Band 351 wird die Faltung vollendet.
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Wie
in 6 gezeigt ist, müssen der hintere und der vordere
Teilabschnitt z.B. 118, 112 nicht gleich lang
sein.
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Zusätzlich können auch
weitere Verarbeitungsschritte (Bearbeitungseinrichtung 400, 401)
an dem Materialbahnabschnitt während
oder nach Bildung der Schleife 115, 125 usw. erfolgen.
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Ist
die Bearbeitung im Drehtrommelkopf beendet bzw. hat sich dieser
etwa einmal gedreht, dann wird die Windel zum Endpunkt 900 geführt. So
kann der gefaltete Materialbahnabschnitt 110 die Bearbeitungseinheit
z.B. zwischen Rolle 334 und dem benachbarten Amboss 307', oder zwischen
Rolle 343 und dem benachbarten Amboss 307 in ungefähr radialer
Richtung zu einer Förderschnecke
hin verlassen.
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In
dem erläuterten
Beispiel ist die Geschwindigkeit v1 verringert
worden. Der gleiche Effekt kann auch erreicht werden, wenn v2 erhöht
wird oder wenn v1 verringert und v2 gleichzeitig erhöht wird.
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Die 6 hat
einen Faltungsschritt in Form einer CD-Faltung veranschaulicht.
Zusätzlich
können weitere
Verarbeitungsschritte erfolgen, entweder bevor, während oder
nachdem die Faltung erzeugt wird. Diese können beispielsweise ein Erwärmungsschritt, ein
Bestrahlungsschritt, ein Aushärtungsschritt,
ein Andruckschritt oder dergleichen sein.
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7 veranschaulicht
eine Behandlung eines Materialbahnabschnittes 110. Hierbei
wird, wie die Teilfiguren 7A und 7B zeigen, der Abschnitt 110 ähnlich wie
zuvor beschrieben gefaltet. Ein Teil des Abschnittes 110,
der sich nicht in der Lücke 380 befindet,
wird mit einer weiteren Bearbeitungseinrichtung 400 bearbeitet,
so dass der gefaltete, mittlere Teilabschnitt durch die Bearbeitungseinrichtung 400 unbehandelt
bleibt, wie die Teilfigur 7C zeigt. Anschließend (siehe 7D)
wird durch entsprechende Steuerung der Bänder der Abschnitt 110 auseinander gezogen
und zum Übergabepunkt
weiterbefördert. Dadurch
können
unterschiedliche Längen
eines Bahnmaterials auf einer Anlage verarbeitet werden.
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Eine
andere Falttechnik wird anhand der Teilfiguren 8a bis 8d erläutert. Die
Anordnung der Bänder 330, 340, 350 bleibt
bestehen. In der Teilfigur 8a erstrecken sich ein Materialbahnabschnitt 110 über die ersten
beiden Bänder 330, 340,
so dass etwa ein Drittel seiner Länge auf dem ersten Band 330 aufliegt.
Dann stoppt dieses während
das zweite Band 340 seine Bewegung beibehält. So gerät ein Teilabschnitt
in die Lücke 380 und
eine erste Faltung erfolgt über
etwa einem Drittel der Länge
des Abschnitts, wie 8B zeigt. Die Schleifenbildung
kann durch eine Falthilfe 390 unterstützt werden. Das dritte Band 350 wird
während
dieser Faltbildung mit der gleichen Geschwindigkeit wie das zweite
Band 340 bewegt. Hierbei werden die entsprechenden Teilabschnitte über die
Reibung und/oder durch Vakuumeinfluss an den Bändern 330, 340 und 350 fixiert.
Wenn der vordere Teilabschnitt 112 vollständig in
dem Bereich zwischen dem ersten Band 330 und dem dritten
Band 350 eingetaucht ist, ändern beide Bänder 330 und 350 ihre
Bewegungsrichtung, während
das zweite Band 340 Geschwindigkeit und Richtung beibehält, so dass,
wie 3C zeigt, eine zweite Faltung
in der Art einer Mäanderform
beginnt. Hierbei wird der noch an dem zweiten Band 340 anliegende
hintere Teilabschnitt 118 in die Lücke 380 gezogen, wobei
sich drei gefaltete Materiallagen in dem Bereich 385 zwischen dem
zweiten Band 340 und dem dritten Band 350 bewegen.
Anschließend
kann der zweifach gefaltete Materialbahnabschnitt (drei Faltlagen)
ausgeworfen werden, wie 8D zeigt.
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Alternativ
kann an der Position der Falthilfe 390 auch ein Produkt
oder Zwischenprodukt 395 eingeführt werden. Dieses kann aus
einem parallel verlaufenden Prozessschritt stammen, oder kann auch ein
anderweitig Gefertigtes sein. Nach dem Durchlaufen des soeben beschriebenen
Prozesses wird dieses Produkt oder Zwischenprodukt in die Materialbahn
eingewickelt sein.
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren kann
nicht nur diese Art der Zweifachfaltung erreicht werden, sondern
eine Vielzahl von Faltvariationen. So kann sogar durch entsprechende
Steuerung der Antriebe bzw. der Bänder 331, 341, 351 eine
Vielfachfaltung gemäß 9 erreicht
werden (vgl. 9A, 9B, 9C).
Möglich
ist eine sogenannte E-Faltung, wie 9A zeigt,
eine Z-Faltung, wie 9B zeigt,
oder eine Zickzack-Faltung, wie 9C zeigt.
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10 zeigt
eine weitere Ausführungsform mit
drei Fixierungseinrichtungen 330, 340 und 350 mit
Bändern 331, 341, 352.
Die Materialbahn wird durch ein Schneideelement 265, welches
gegen einen Amboss 307', 307 schneidet,
in einzelne Abschnitte unterteilt.
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Der
Materialbahnabschnitt weist jedoch eine größere Breite als die Bänder 331, 342 und 352 auf, so
dass überstehende
Bereiche des Materialbahnabschnittes entstehen. Wird der Abschnitt
gefaltet, wie in 10B gezeigt ist, können die überstehenden Bereiche
bearbeitet werden (vgl. 400), beispielsweise thermisch miteinander
verbunden werden.
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In ähnlicher
Weise kann eine Lasche 712 der Windel in einen Schlitz 711 der
Windel eingeführt werden,
wie 11 zeigt. Die Lasche und der Schlitz dienen
dazu, die Windel zu einem vorgefertigten Windelhöschen zu formen. Die Lasche
und der Schlitz ragen ebenfalls, ähnlich dem Beispiel in 10,
seitlich über
die Bänder 331, 341 und 351 heraus,
wie 11E zeigt. An den Rollen in
der Nähe
der Passage, durch die die Windel geführt wird, sind an jeder Seite
Rollenabschnitte der Rollen 333, 344 vorhanden,
die ebenfalls über
die Bandbreite hinausgehen, wie die 11C oder 11D zeigt. Einer der Abschnitte trägt eine
Zunge 702, der andere eine umlaufende radiale Nut 703,
wie 11C oder D zeigt. Die Windel
wird so gefaltet, dass die Windellasche 710 und der Windelschlitz 711 anliegen,
wenn sie zwischen den Bändern 331, 341 laufen.
Die Rollen 333, 344 werden so synchronisiert,
dass die Lasche 710 in den Schlitz 711 gesteckt
wird, d.h., wenn die Lasche 712 und der Schlitz 711 miteinander
korrespondieren.
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Die
erfindungsgemäße Falttechnik
ist weiterhin vorteilhaft einsetzbar bei dem Schneiden von Saugkissen,
in denen partikelförmiges
Absorptionsmaterial zwischen Trägermaterialien,
zum Beispiel endlosen Bahnen aus Vlies oder Papiertissue, in einer „Sandwich"-Konstruktion enthalten
ist. Werden diese Bahnen zugeschnitten, besteht das Risiko, dass
an den Schnittkanten diese Partikel herausfallen. 12A-E zeigt ein Verfahren, bei dem dieses durch
das Einfalten der vorderen und hinteren Enden des geschnittenen
Materials vermieden wird. Dazu wird die endlose Materialbahn zunächst durch
eine Schneidevorrichtung 265 geteilt. Anschließend wird das
hintere Ende 119 des Abschnitts durch Umkehren der Transportrichtung
der beiden Fixierungseinrichtungen 330 und 340 in
dem Spalt 387 zwischen der zweiten Fixierungseinrichtung 340 und
einer Führung 307 eingefaltet.
Anschließend
wird die Transportrichtung der zweiten Fixierungseinrichtung umgedreht,
so dass der Materialbahnabschnitt in den Spalt 380 zwischen
der ersten und der zweiten Fixierungseinrichtung hinein gefahren
wird. Ist auch der vordere Teil 112 hinreichend eingefaltet,
kehren sich die Transportrichtungen entsprechend um, und der vorne
wie hinten gefaltete Materialbahnabschnitt kann herausgefahren werden
(s. 12E).
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Die
benutzten Transport- bzw. Förderbänder können nicht
nur zwei Rollen z.B. 343, 344 umfassen (5A),
sondern können
auch z. B. drei Rollen umfassen, wie die Ausführungsbeispiele in 4B, 4C, 13 zeigen.
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Auch
kann jede Station 301-306 jeweils nur eine einzige
Fixierungseinrichtung 330 aufweisen (4B).
Jede einzige Fixierungseinrichtung 330 weist drei dreieckförmig angeordnete
Rollen auf. Eine dieser Rollen dient als Antriebsrolle mit veränderbarer
Geschwindigkeit. Wenn die Transportgeschwindigkeit v1 der
dreieckförmigen
Fixierungseinrichtung 330 geringer ist als die Geschwindigkeit
v0 (208) der in die Trommel zugeführten Materialbahn ist
(v1 < v0), dann bildet sich ebenfalls eine Schleife. Die
Anfangskontaktzone 335 ist hierbei nach außen gerichtet,
während
die Bearbeitungszone 336 im rechten Winkel dazu angeordnet
ist. Zusätzlich
kann im Bereich der Bearbeitungszone eine Bearbeitungseinrichtung 400 vorhanden
sein, so dass ein Bearbeitungsschritt analog zur Anlage in 7 erfolgen kann.
Die Materialbahn kann ungeschnitten in die Trommel geführt werden
und auch ungeschnitten aus der Rolle heraustransportiert werden.
Beim Heraustransportieren wird die Faltung auseinander gezogen (analog
zur 7).
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Wie
das Ausführungsbeispiel
in 4C veranschaulicht, muss die Materialbahn nicht
tangential in die Trommel bzw. parallel zur Trommelachse zugeführt werden,
sondern kann auch parallel zu einer Stirnseite der Trommel also
senkrecht zur Trommelachse zugeführt
werden. Jede Station 301-306 umfasst eine erste,
dreieckförmige
Fixierungseinrichtung 330, in die ein geschnittenes Stück der Materialbahn 110 zugeführt wird
und die an der Anfangskontaktzone 335 fixiert wird, wie
die sich oben befindende Station zeigt. Alternativ kann die Bahn 110 auch geschnitten
werden, nachdem sie auf der Fixierungseinrichtung 330 aufgelegt
und festgehalten wurde. Benachbarte Fixierungseinrichtungen 330 sind
bei Durchlauf des Schneidmessers bzw. des Übergabepunktes der bereits
geschnittenen Materialabschnitte wahlweise geringfügig (so
zum Beispiel um +/- 20°) um
eine parallel zur Drehachse der Trommel 300 stehende Drehachse
schwenkbar, um ein sicheres Festhalten der Materialabschnitte, insbesondere
auch im Bereich ihrer Scheidkanten zu ermöglichen, indem eine achsparallele
Ausrichtung der Fixierungseinrichtungen zueinander, und zur Längsachse
des Schneidwerkzeuges bzw. der Übergabeeinheit
im Moment des Schnittes bzw. der Übergabe eingestellt wird. Durch
Weitertransport der Fixierungseinrichtung 330 wird eine
Lageänderung
des Materialbahnabschnitts erreicht. Hierzu steht die Bearbeitungszone 336 senkrecht
zur Anfangskontaktzone 335, wobei der Materialbahnabschnitt
durch Vakuum zunächst
in der Zone 336 gehalten wird. Weiterhin ist zur Führung der
Materialbahn 100 ein festes bzw. sich nicht mit der Trommel
drehendes Führungselement 270 vorhanden.
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Als
Bearbeitung im Sinne dieser Beschreibung wird auch ein Wenden angesehen,
so dass die Bearbeitungszone 336 eine Wendezone ist (4c).
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An
der Wendezone ist eine zweite Fixierungseinrichtung 340 vorhanden.
Diese ist z.B. dreieckförmig
mit z.B. drei Rollen versehen, wobei die Drehachsen der Rollen senkrecht
zu den Drehachsen der ersten Fixierungseinrichtung 330 stehen. Wenn
ein Vakuum der zweiten Fixierungseinrichtung 330 aktiviert
wird und das Vakuum an der Wendezone (336) deaktiviert
wird, dann wechselt der Materialbahnabschnitt von der ersten zur
zweiten Fixierungseinrichtung 340. Zusätzlich können die Fixierungseinrichtungen
geringfügig
zueinander bewegt werden, bis sie sich in der Wendezone fast berühren, wodurch
z.B. die Übertragung
vorgespannter Materialbahnabschnitte ohne Spannungsverlust ermöglicht wird.
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Das
Herausführen
des um 90° gewendeten Materialbahnabschnittes
wird durch Weitertransport mit Hilfe der zweiten Fixierungseinrichtung 340 erreicht.
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Möglich ist
auch durch eine andere Ausführung
der Fixierungseinrichtungen die Drehung des Materialbahnabschnittes
um einen definierten Winkel, vorzugsweise den 90°-Winkel, zu realisieren, wobei
aber kein Schwenken einer Fixierungseinrichtung erforderlich ist.
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Auch
hier sind die Relativgeschwindigkeiten Δv1, Δv2 frei veränderbar bzw. gegenüber Δv0 unterschiedlich.
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Zusätzlich kann
nah an der gezeigten Trommel eine zweite Trommel (nicht gezeigt)
mit z.B. derselben Drehachse, wie die erste Trommel, vorhanden sein.
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Ein
anderes Beispiel, bei dem mehrere Trommeln 810, 820 und
auch mehrere Materialbahnen 1100, 2100 miteinander
kombiniert werden ist in 13 gezeigt.
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Die
erste Trommel 810 umfasst in jeder Station 1300 zwei
Fixierungseinrichtungen 1330 und 1340, die einen
Spalt 1380 bilden und die so gesteuert werden, dass eine
Schleife an einer ersten Materialbahn 1100 (bzw. Abschnitt)
entsteht. Die zweite koaxial gelagerte Trommel führt eine andere Materialbahn 2100 (bzw.
Abschnitt). Die zweite Materialbahn 2100 kann unterschiedlich
zur ersten sein, d.h., sie kann andere Abmessungen, eine andere
Elastizität
oder dergleichen aufweisen. In den 13A–13D sind die Trommeln 810, 820 zwar aus
zeichnerischen Gründen
untereinander gezeichnet, in Wirklichkeit sind sie aber auf etwa
gleicher Höhe.
Die 13E, die eine Ansicht von oben
ist, zeigt, dass die erste Materialbahn 1100 und die zweite
Materialbahn 2100 nebeneinander liegen.
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Die
entsprechende Station der zweiten Trommel 820 ist mit einem
Band 2331 mit drei in einem Dreieck angeordnete Rollen 2334, 2333 ausgestattet,
so dass die Materialbahn um 90° umgelenkt werden
kann. Mindestens eine der Rollen 2333 wird durch einen
Servoantrieb angetrieben. Eine Anordnung mit mehr als drei Rollen
ist auch möglich.
Die in der zweiten Trommel 820 befindliche Fixierungseinrichtung
bzw. Schwenkteil 2330 hat ebenfalls eine oder auch mehrere
Vakuumkammern. Zum Schneiden der zweiten Materialbahn 2100 ist
eine Schneidevorrichtung 2265 vorhanden. Drehgelenke 2339 an
der Fixierungseinrichtung der zweiten Trommel 820 erlauben
die erforderliche Schwenkbewegung.
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Durch
Schwenken des Bandes der Station der zweiten Trommel um 90°, wie die
Figurenkombination 13B/13C oder 13E/13F zeigen, kann das aus der
zweiten Materialbahn 2100 geschnittene Stück 2110 in
die Schleife der ersten Materialbahn 1100 bzw. dem Abschnitt 1115 hinein
bewegt und durch einen nicht gezeigten Klebeschritt oder Schweißschritt an
dieser befestigt werden, wie 13G zeigt.
Ein Mittel 1400 (13C)
kann außerdem
vorhanden sein, um das Stück 2110 an
die Schleife zu transportieren oder dort zu befestigen.
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Eine
Station 301-306 kann auch mehr als drei Fixierungseinrichtungen
umfassen, wie das Beispiel in 4D(a-d)
zeigt. Diese Variante nutzt fünf Fixierungseinrichtungen 330, 340, 350, 360 und 370. Die
Fixierungseinrichtungen 350, 360 liegen direkt unter
den Einrichtungen 330, 340, jedoch ohne diese zu
berühren.
Dies erlaubt eine unabhängige
Förderrichtung
bzw. Bandbewegung. Die fünfte
(untere) Fixierungseinrichtung 370 schließt eine
Lücke 390 (Passage)
etwa in analoger Weise zum Beispiel in 5A. Die
Fixierungseinrichtungen müssen
nicht gleich lang sein, so kann die Fixierungseinrichtung 370 größer, z.B.
etwa doppelt so lang sein wie die übrigen Einrichtungen. Mit dieser
Anordnung kann z.B. eine mäanderförmige Faltung
bzw. Dreifachfaltung (vgl. 2) geschaffen
werden, wie anhand der Teilfiguren (a–d) gezeigt ist.