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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Formstation nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 zum Herstellen von Formkörpern, insbesondere Stilleinlagen
oder dergleichen, mit wenigstens einem Formwerkzeug, das zum Formen
des Formkörpers aus
einer Materialbahn mit einer Fördereinrichtung für die Materialbahn
zusammenwirkt.
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Weiterhin
betrifft die Erfindung eine Verwendung der erfindungsgemäßen Formstation.
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Bei
der Herstellung von Formkörpern,
insbesondere saugfähigen
Formkörpern,
wie Stilleinlagen oder dergleichen, kommen regelmäßig Formstationen
zum Einsatz, bei denen eine Materialbahn aus dem Formkörpermaterial
mittels einer Fördereinrichtung
zu einem Formwerkzeug gefördert
wird, welches dann das Formkörpermaterial
der Materialbahn zur Herstellung des Formkörpers geeignet formt. In diesem
Zusammenhang ist insbesondere bekannt, dass das Formwerkzeug derart
mit der Fördereinrichtung
für die
Materialbahn zusammenwirkt, dass diese während einer zum Formen des
Formkörpers
benötigten
Einwirkzeit, das heißt
während
das Formwerkzeug auf die Materialbahn bzw. das Formkörpermaterial
einwirkt, angehalten wird, um die genannte Einwirkzeit zu erreichen.
Hierbei ist insbesondere als nachteilig anzusehen, dass die Materialbahn
während
der gesamten Einwirkzeit stillsteht, was sich negativ auf den erreichbaren
Durchsatz einer derartigen Formstation auswirkt, so dass keine hohen Stückzahlen
erreicht werden.
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Weiterhin
sind aus dem Stand der Technik Formstationen mit walzenartigen Formwerkzeugen bekannt,
bei denen es zwar nicht zu einem Stillstand der Materialbahn kommt,
jedoch aufgrund der geometrischen Ausgestaltung einer derartigen
Formstation Verzerrungen bei der Formgebung auftreten. Außerdem ist
die Einwirkzeit nachteiliger Weise relativ kurz.
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Die
DE 10 2005 022 269
A1 offenbart eine Anlage und ein Verfahren zum Herstellen
eines Hygieneartikels, wobei durch Relativgeschwindigkeiten von
Führungseinrichtungen
in Bezug auf eine Führungsgeschwindigkeit
der Materialbahn eine mehrfache Faltung des Hygieneartikels, wie
einer Windel, erreichbar ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Formstation der eingangs
genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass ohne Verzerrungen der
Formgebung ein erhöhter
Durchsatz bei hoher Einwirkzeit erreichbar ist.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch eine Formstation mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Formstation sind jeweils
Gegenstand von Unteransprüchen,
deren Wortlaut hiermit durch ausdrückliche Bezugnahme in die Beschreibung
aufgenommen wird, um unnötige
Textwiederholungen zu vermeiden.
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Erfindungsgemäß ist eine
Formstation zum Herstellen von Formkörpern, insbesondere Stilleinlagen
oder dergleichen, mit wenigstens einem Formwerkzeug, das zum Formen
des Formkörpers
aus einer Materialbahn mit einer Fördereinrichtung für die Materialbahn
zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug zumindest
während
einer zum Formen des Formkörpers
benötigten
Einwirkzeit in einem Bearbeitungsbereich synchron zusammen mit der
Materialbahn bewegbar ist, und das Formwerkzeug durch wenigstens
eine erste, geschlossene Werkzeugführungsstruktur geführt und bewegt
ist, wobei die Werkzeugführungsstruktur
zumindest in dem Bearbeitungsbereich einen geraden Abschnitt aufweist
und dort im Wesentlichen parallel zu der Materialbahn verläuft.
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Eine
grundlegende Eigenschaft der vorliegenden Erfindung besteht somit
darin, dass zumindest während
der zum Formen des Formkörpers
mittels des Formwerkzeugs benötigten
Zeit eine gemeinsame parallele Bewegung des Formwerkzeugs und der
Materialbahn stattfindet. Auf diese Weise kann das Formwerkzeug
verzerrungsfrei auf die Materialbahn bzw. das Formkörpermaterial
einwirken, ohne dass zu diesem Zweck die Förderbewegung der Materialbahn
gestoppt werden müsste.
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Dabei
erfolgt die Bewegung von Formwerkzeug und der Materialbahn während der
Einwirkzeit synchron, so dass in Förderrichtung der Materialbahn
keine Relativbewegung zwischen Formwerkzeug und Materialbahn auftritt.
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Bei
einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Formstation sind eine Mehrzahl
von Formwerkzeugen vorhanden, die nach einem Umlauf entlang der
Werkzeugführungsstruktur
wieder zum erneuten Bearbeiten der Materialbahn zur Verfügung stehen.
Es können
auch mehrere solcher Werkzeugführungsstrukturen
vorgesehen sein.
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Um
die zu verwendende Anzahl von Formwerkzeugen und damit die Kosten
für die
erfindungsgemäße Formstation
zu reduzieren, kann in Weiterbildung derselben vorgesehen sein,
dass die Formwerkzeuge innerhalb der Formstation mit bereichsweisen
unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegt sind. Auf diese Weise
ist es möglich,
Formwerkzeuge, deren Einwirken auf die Materialbahn abgeschlossen
ist, schnell wieder an den Anfang des entsprechenden Arbeitsbereichs
zurückzuführen.
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Zum
Bewegen der Formwerkzeuge während der
Einwirkzeit kommt bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Formstation
eine synchron zu der bewegten Materialbahn rotierende Schneckenwelle zum
Einsatz, durch die die Formwerkzeuge entsprechend mitgeführt werden.
Für die
weitere Bewegung der Formwerkzeuge können eine Anzahl von Reibrädern vorgesehen
sein, die gegebenenfalls mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten
rotieren und die Formwerkzeuge entlang einer gekrümmten Bewegungsbahn
führen
können,
so dass sich eine geschlossene Bewegungsbahn für die Formwerkzeuge ergibt.
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Die
Formwerkzeuge weisen in Weiterbildung der erfindungsgemäßen Formstation
obere und untere Formeinheiten auf, die zum Formen des Formkörpers gegeneinander
bewegbar sind. Vorteilhafterweise erfolgt diese Bewegung senkrecht
zu einem Verlauf der Materialbahn, die entsprechend zwischen den
genannten Formeinheiten angeordnet ist.
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Das
Gegeneinanderbewegen der oberen und unteren Formeinheiten kann in
Weiterbildung der erfindungsgemäßen Formstation
durch Zwangsführung
mittels einer zweiten Werkzeugführungstruktur erfolgen.
Diese ist zu diesem Zweck derart ausgestaltet, dass ihr Abstand
von der Materialbahn innerhalb des Bearbeitungsbereichs zunächst ab-
und anschließend
wieder zunimmt.
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Bei
einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Formstation kann vorgesehen
sein, dass die Formwerkzeuge als kombinierte Stanz- und Formwerkzeuge
zum Stanzen der Materialbahn und zum Formen des Formkörpers aus
dem ausgestanzten Formkörpermaterial
ausgebildet sind.
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Zum
Einwirken auf die Materialbahn bzw. des Formkörpermaterial weist eine der
beiden Formeinheiten ein Patrizenteil und die andere Formeinheit ein
im Wesentlichen dazu komplementär
ausgebildetes Matrizenteil auf. Um das Formkörpermaterial nicht zu beschädigen, insbesondere
wenn dieses ein Absorption steigerndes Granulat enthält, kann
vorgesehen sein, dass entweder das Patrizenteil oder das Matrizenteil
eine Beschichtung aufweist, die relativ zu dem Material des jeweils
anderen Teils weicher ist.
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Insbesondere
wenn mehrschichtiges Material mit einer absorbierenden Schicht und
diese einschließenden
Fluid durchlässigen
bzw. Fluid undurchlässigen
Schichten verarbeitet wird, sieht eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Formstation vor,
dass das Formwerkzeug eine Heizeinrichtung zum thermischen Einwirken
(Laminieren) auf das Formkörpermaterial
aufweist.
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Insbesondere
zum Fixieren des Formkörpermaterials
kann das Formwerkzeug in Weiterbildung der erfindungsgemäßen Formstation
mit Vakuum beaufschlagt werden.
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Damit
es nicht zu einer Beschädigung
des Formkörpermaterials
kommt, ist vielfach erforderlich, die Heizwirkung der Heizeinrichtung
genau zu überwachen
und entsprechend zu regeln. Zu diesem Zweck weist eine Ausgestaltung
der erfindungsgemäßen Formstation
vorteilhafterweise eine entsprechende Schalt- und Steuereinrichtung auf. Diese dient
einerseits – wie
gesagt – zum Überwachen
und Regeln der Heizwirkung, andererseits jedoch auch grundsätzlich zur
Energieversorgung der umlaufenden Formwerkzeuge.
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Um
der besonderen Problematik zu begegnen, die sich dadurch ergibt,
dass die Formwerkzeuge bei Ausgestaltungen der Erfindung eine umlaufende
Bewegung ausführen,
sieht eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Formstation
vor, dass die Schalt- und Steuereinrichtung bzw. eine mit dieser
zusammenwirkende Anschlusseinrichtung zum kabelgebundenen Verbinden
der Schalt- und Steuereinrichtung mit den Formwerkzeugen zusammen
mit letzteren bewegt ist, insbesondere in Form einer Drehbewegung.
Die primäre
Energieversorgung erfolgt dann beispielsweise unter Verwendung von Schleifringkörpern oder
dergleichen.
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Bei
einer anderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Formstation weist die drehbare Schalt-
und Steuereinrichtung einen eigenen Antrieb auf, so dass die Drehbewegung
unabhängig
von einem Umlauf der Formwerkzeuge erfolgen kann, um einer Verwirrung
der Kabelverbindungen zu den einzelnen Formwerkzeugen vorbeugen
bzw. begegnen zu können.
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Bezüglich ihrer
Verwendung eignet sich die erfindungsgemäße Formstation – auch im
Zuge ihrer verschiedenen Weiterbildungen – insbesondere zur Verarbeitung
eines zusammengesetzten Materials mit wenigstens einer saugfähigen, insbesondere Granulat
angereicherten Schicht sowie weiteren Fluid dichten oder Fluid durchlässigen Schichten.
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Weitere
Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der
Zeichnung. Es zeigt:
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1 eine
Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Formstation;
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2 einen
Schnitt durch die Formstation gemäß 1 etwa entlang
der Linie II-II in 1;
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3 einen
Schnitt durch die Formstation gemäß 1 etwa entlang
der Linie III-III in 1;
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4 einen
Querschnitt durch eine obere Formeinheit eines Formwerkzeugs einer
erfindungsgemäßen Formstation;
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5 einen
Querschnitt durch eine untere Formeinheit des Formwerkzeugs einer
erfindungsgemäßen Formstation;
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6 eine
erste Ansicht einer drehbaren Schalt- und Steuereinrichtung für eine erfindungsgemäße Formstation;
und
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7 einen
Querschnitt durch die Schalt- und Steuereinrichtung gemäß 6.
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1 zeigt
schematisch eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Formstation 1 zum
Herstellen von Formkörpern,
insbesondere Stilleinlagen oder dergleichen. Die Formstation 1 weist
zunächst eine
nur andeutungsweise dargestellte Fördereinrichtung 2 für eine Materialbahn 3 auf,
die entlang einer Förderrichtung
F durch die Formstation 1 gefördert wird. Bei der Materialbahn 3 handelt
es sich vorzugsweise um eine Bahn aus einem zusammengesetzten Material,
das beispielsweise eine saugfähige Schicht
aus Zellulose oder dergleichen (gegebenenfalls mit einem die Absorption
steigernden Granulat angereichert) sowie weitere Schichten aus Fluid durchlässigem und
Fluid undurchlässigem
Material aufweist. Weiterhin weist die Formstation eine Mehrzahl
von Formwerkzeugen 4 auf, die vorliegend allesamt identisch
ausgebildet sind, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf
eine derartige Ausführungsform
beschränkt
ist. Auf die Ausgestaltung der Formwerkzeuge 4 wird weiter
unten anhand der 2 bis 5 noch genauer
eingegangen. Sie dienen zum Verprägen bzw. Versiegeln des Rands
eines Formkörpermaterials
aus der Materialbahn 3 sowie zum Formen der herzustellenden
Formkörper
aus dem Formkörpermaterial
und wirken zu diesem Zweck mit der Fördereinrichtung 2 zusammen,
worauf weiter unten ebenfalls noch genauer eingegangen wird. Grundsätzlich ist
auch möglich,
die Formwerkzeuge 4 als kombinierte Stanz- und Formwerkzeuge
auszubilden, durch die zunächst
das Formkörpermaterial
aus der Materialbahn 3 ausgestanzt und verprägt und anschließend geformt
wird.
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Die
Formstation 1 weist weiterhin eine geschlossene Werkzeugführungsstruktur 5 auf,
die sich nach Art einer Stadion-Laufbahn aus zwei geraden Abschnitten 5.1 zusammensetzt,
die durch halbkreisförmig
gekrümmte
Abschnitte 5.2 verbunden sind. Die Formwerkzeuge 4 sind
entlang der geschlossenen Werkzeugführungsstruktur 5 zwangsgeführt und weisen
zu diesem Zweck jeweils zwei Rollenpaare 4.1, 4.2 auf,
deren einzelne Rollen 4.1a, b; 4.2a, b (vgl. 2)
jeweils derart voneinander beabstandet sind, dass sie seitlich beiderseits
mit der Werkzeugführungsstruktur 5 an
deren Außen-
und Innenkante 5.3 bzw. 5.4 zusammenwirken. Auf
diese Weise können
die Formwerkzeuge 4 entlang der Werkzeugführungsstruktur 5 umlaufen,
worauf nachfolgend noch genauer eingegangen wird.
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Zum
Antreiben der Formwerkzeuge 4 bei ihrem Umlauf entlang
der geschlossenen Werkzeugführungsstruktur 5 ist
zunächst
eine Schneckenwelle 6 vorgesehen, die parallel zur Förderrichtung
F der Materialbahn 3 angeordnet ist und die bei dem gezeigten
Ausführungsbeispiel
synchron zu der Materialbahn 3 rotiert. Die Formwerkzeuge 4 weisen äußere Kurvenrollen 4.3 auf,
die im Bereich der Schneckenwelle 6 mit deren Gewindestruktur
in Eingriff treten, so dass die Formwerkzeuge 4 im Bereich
der Schneckenwelle 6 synchron mit der Förderbewegung der Materialbahn 3 bewegt
sind. Mit anderen Worten: Im Bereich der Schneckenwelle 6 findet
auch bei kontinuierlich geförderter
Materialbahn 3 keine Relativbewegung zwischen den Formwerkzeugen 4 und der
Materialbahn 2 bezogen auf die Förderrichtung F der Materialbahn 3 statt.
Während
dieser Zeit kann somit erfindungsgemäß ein Einwirken der Formwerkzeuge 4 auf
die Materialbahn 3 erfolgen, auch wenn diese kontinuierlich
gefördert
wird. Die Länge
der Schneckenwelle 6 bzw. die Länge der entsprechenden Geraden 5.1 der
geschlossenen Werkzeugführungsstruktur 5 sowie
die Fördergeschwindigkeit
der Materialbahn 3 und entsprechend die Rotation der Schneckenwelle 6 sind
so bemessen und aufeinander abgestimmt, dass die resultierende Einwirkzeit zum
Verprägen
des Formkörpermaterials
aus der Materialbahn 3 und zum anschließenden Formen des Formkörpers aus
dem Formkörpermaterial
ausreicht.
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Der
Bereich der Formstation 1 entlang der Schneckenwelle 6,
in dem – wie
vorstehend beschrieben – das
Verprägen
und Formen des Formkörpers
stattfin det, wird vorliegend auch als Bearbeitungsbereich bezeichnet.
Nach Durchlaufen dieses Bearbeitungsbereichs werden die Formwerkzeuge 4 entlang
der geschlossenen Werkzeugführungsstruktur 5 wieder
zum Beginn des Bearbeitungsbereichs geführt, wo sie für ein erneutes
Einwirken auf die Materialbahn 3 zur Verfügung stehen.
Zu diesem Zweck weist die Formstation 1 weitere Antriebsstrukturen
für die
Formwerkzeuge 4 in Form von Reibrädern 7.1, 7.2 auf,
die so angeordnet sind, dass der jeweilige Außenumfang 7.1a, 7.2a im
Bereich der gekrümmten Abschnitte 5.2 der
geschlossenen Werkzeugführungsstruktur 5 parallel
zum jeweiligen Innenrand (Innenkante) 5.4 des gekrümmten Bereichs 5.2 der Werkzeugführungsstruktur 5 verläuft. Mit
anderen Worten: Der Mittelpunkt 7.1b, 7.2b der
Reibräder 7.1, 7.2 fällt jeweils
mit dem entsprechenden Kreismittelpunkt für die halbkreisförmig gekrümmten Bereiche 5.2 der
Werkzeugführungsstruktur 5 zusammen.
Die Reibräder 7.1, 7.2 rotieren
bei der Formstation 1 gemäß 1 jeweils
mit dem Uhrzeigersinn und sorgen für einen Weitertransport der
Formwerkzeuge 4. Letztere weisen zu diesem Zweck zusätzlich zu
den bereits genannten äußeren Kurvenrollen 3 innere Kurvenrollen 4.4 auf,
die im Bereich der gekrümmten Abschnitte 5.2 der
geschlossenen Werkzeugführungsstruktur 5 mit
dem Außenumfang 7.1a, 7.2a der Reibräder 7.1, 7.2 in
Anlage treten und auf diese Weise in den genannten Bereichen durch
die Reibräder 7.1, 7.2 entlang
der Werkzeugführungsstruktur 5 weiter
transportiert werden.
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Selbstverständlich ist
die Erfindung nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere
kann die Umlaufrichtung auch entgegen dem Uhrzeigersinn gewählt sein.
Außerdem
können
mehrere Werkzeugführungsstrukturen
zum Transportieren der Formwerkzeuge vorgesehen sein, beispielsweise
zwei gegenseitig zu durchlaufene Führungsstrukturen, die im Wesentlichen
nach Art der Ziffer „8” angeordnet
sind.
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Wie
der Fachmann erkennt, kann somit über die Drehgeschwindigkeit
der Reibräder 7.1, 7.2 in den
gekrümmten
Abschnitten 5.2 der Werkzeugführungsstruktur 5 und
entlang der dem Bearbeitungsbereich gegenüberliegenden Gerade eine andere Transportgeschwindigkeit
für die
Formwerkzeuge 4 entlang der Werkzeugführungsstruktur 5 erreicht werden
als im Bereich der Schneckenwelle 6. Dies ist in der Darstellung
gemäß 1 durch
veränderte Abstände zwi schen
den einzelnen Formwerkzeuge 4 angedeutet. Dabei ist jedoch
zu beachten, dass das in 1 linke Reibrad 7.1 die
Formwerkzeuge 4 am Ende der Schneckenwelle 6 mit
passender bzw. angepasster Geschwindigkeit „übernehmen” bzw. beschleunigen muss.
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In
dem geraden Abschnitt 5.1 der Werkzeugführungsstruktur 5,
welcher dem Bearbeitungsbereich gerade gegenüberliegt, bewegen sich die Formwerkzeuge 4 mit
höherer
Geschwindigkeit als im Bearbeitungsbereich entlang der Werkzeugführungsstruktur 5.
Im Anschluss daran werden die Formwerkzeuge 4 durch das
gemäß der Abbildung rechte
Reibrad 7.2 „übernommen” und abgebremst und
zum Ausgangspunkt des Bearbeitungsbereichs zurücktransportiert.
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Aufgrund
der erwähnten,
erfindungsgemäß ermöglichten
kontinuierlichen Förderung
der Materialbahn 3 lassen sich mit der Formstation 1 gemäß 1 gegenüber dem
Stand der Technik deutlich erhöhte
Stückzahlen
von Formkörpern
pro Zeiteinheit herstellen. Durch Austauschen insbesondere einzelner
Formwerkzeuge 4 bei insgesamt insbesondere gleich bleibender
Werkzeuganzahl lassen sich dabei auch Formkörper unterschiedlicher Formate
und Ausgestaltungen herstellen, ohne zu diesem Zweck die komplette
Formstation 1 umrüsten
zu müssen.
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Durch
den beschleunigten Transport der Formwerkzeuge 4 im Bereich
der Reibräder 7.1, 7.2 kann
die vollständige
Bestückung
des Bearbeitungsbereichs mit Formwerkzeugen 4 erreicht
werden, ohne dass diese entlang der geschlossenen Werkzeugführungsstruktur 5 lückenlos
aneinander gereiht sein müssen.
Dies ermöglicht
eine Verringerung der Gesamtanzahl der eingesetzten Formwerkzeuge 4 und
somit eine Reduzierung der Kosten für die erfindungsgemäße Formstation 1.
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2 zeigt
einen Schnitt durch die Formstation 1 gemäß 1 etwa
entlang der Linie II-II in 1. Wie auch
an den nachfolgenden Figuren sind gleiche Bestandteile und Elemente
mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Zunächst sei
anhand der 2 auf einige bereits erwähnte Einzelheiten
der Formstation 1 erneut eingegangen:
Wie in 2 gezeigt,
sind die Formwerkzeuge 4 zweiteilig mit einer oberen Formeinheit 4a und
einer unteren Formeinheit 4b ausgebildet, von denen eine oberhalb
und die andere unterhalb einer Ebene der Materialbahn 3 angeordnet
ist. Für
jede dieser Formeinheiten 4a, 4b ist jeweils eine
eigene Werkzeugführungsstruktur 5 vorgesehen.
Allgemein ist die Formstation 1 hinsichtlich der Antriebseinrichtungen
für die
Formwerkzeuge 4 (Führungsstruktur 5,
Schneckenwelle 6, Reibräder 7.1, 7.2,
...) angesichts der zweiteiligen Ausführung der Formwerkzeuge 4 bezüglich der
Materialbahnebene symmetrisch ausgebildet, worauf nachfolgenden
noch im Einzelnen hingewiesen wird. An jeder der Formeinheiten 4a, 4b weisen
die Formwerkzeuge 4 Rollenpaare 4.1, 4.2 (1)
mit inneren Rollen 4.1a, 4.2a und äußeren Rollen 4.2a, 4.2b zur
Führung
entlang der betreffenden Werkzeugführungsstruktur 5 auf.
Wie der 2 weiterhin zu entnehmen ist,
ist insbesondere die Außenkante 5.3 (vgl. 1)
der Werkzeugführungsstruktur 5 konkav
ausgebildet und greift in eine umlaufende, komplementäre Struktur
der jeweils äußeren Rollen 4.1b, 4.2b der
Rollenpaare 4.1, 4.2 ein.
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Die äußeren und
inneren Kurvenrollen 4.3, 4.4 der Formwerkzeuge 4 sitzen
an einer horizontalen Tragstruktur 4.5a, die mit einer
weiteren, vertikalen Tragstruktur 4.5b beweglich verbunden
ist. Letztere weist ihrerseits Rollen 4.6 auf, die mit
einer Kurvenbahn 8 zusammenwirken, die jeweils im Bereich der
Reibräder 7.1, 7.2 oberhalb
und parallel zu diesen angeordnet ist und auf der zumindest die
innere der Kurvenrollen 4.6 abrollt, während das betreffende Formwerkzeug 4 durch
eines der Reibräder 7.1, 7.2 im
gekrümmten
Bereich 5.2 (vgl. 1) der Werkzeugführungsstruktur 5 bewegt
ist.
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Die
Formwerkzeuge 4 weisen in der unteren Formeinheit 4b ein
Patrizenteil 4.7 und in der oberen Formeinheit 4a ein
Matrizenteil 4.8 auf, die unterhalb bzw. oberhalb einer
Ebene der Materialbahn 3 angeordnet sind. Das Patrizenteil 4.7 und
das Matrizenteil 4.8 dienen zum Einwirken auf die Materialbahn 3 bzw.
das Formkörpermaterial,
worauf weiter unten noch genau eingegangen wird. Zu diesem Zweck sind
die obere Formeinheit 4a und die untere Formeinheit 4b bzw.
das Matrizenteil 4.8 und das Patrizenteil 4.7 senkrecht
zum Verlauf der Materialbahn 3 gegeneinander bewegbar,
was in 2 mittels eines Doppel- Pfeils V symbolisiert ist. Bei der dargestellten Ausführungsform
bewegt sich zu diesem Zweck die Patrize 4.7 bzw. die Matrize 4.8 mitsamt
der betreffenden vertikalen Tragstruktur 4.5b und den Kurvenrollen 4.6 relativ
zu der horizontalen Tragstruktur 4.5a und den Kurvenrollen 4.3, 4.4 sowie
den Rollenpaaren 4.1 und 4.2. Dies geschieht gemäß 2 durch Zwangsführung der
Rollen 4.6 entlang zweiter Werkzeugführungsstrukturen 9,
von denen jeweils eine innerhalb des Bearbeitungsbereichs und parallel
zu der Schneckenwelle 6 (vgl. 1) für die obere Formeinheit 4a und
für die
untere Formeinheit 4b vorgesehen ist. Die zweiten Werkzeugführungsstrukturen 9 sind
vorliegend als Ausnehmungen oder Profile ausgebildet, in denen die
Rollen 4.6 während
des Durchlaufens des Bearbeitungsbereichs aufgenommen und geführt sind,
wobei der Verlauf der Ausnehmungen/Profile gemäß 2 im Bearbeitungsbereich
derart gewählt
ist, dass er sich der Ebene der Materialbahn 3 zunächst in
einem schrägen
Verlauf annähert,
dann parallel zur Ebene der Materialbahn 3 verläuft und
sich am Ende des Bearbeitungsbereichs wiederum schräg von der
Materialbahn entfernt, so dass die Formwerkzeuge 4 dann
von dem Reibrad 7.2 und der Rollbahn 8 „übernommen” werden,
wie beschrieben.
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Durch
die beschriebene Zwangsführung
der oberen und unteren Formeinheiten 4a, 4b der
Formwerkzeuge 4 kommt es im Bearbeitungsbereich zu einem
Einwirken der Formwerkzeuge 4 auf die Materialbahn 3,
wobei – wie
gesagt – nur
rein vertikale Bewegungen der Formwerkzeuge 4 bezüglich der
Materialbahn 3 auftreten, so dass es anders als bei Rotationswalzenwerkzeugen
zu keiner unerwünschten Verformung
des Formkörpers
kommen kann.
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Anschließend sei
anhand des mittleren Bereichs der 2 nochmals
genauer auf den resultierenden Stanz- und Formprozess eingegangen.
Bei B1 ist das betreffende Formwerkzeug 4 bereits vom Reibrad 7.2 an
die Schneckenwelle 6 (vgl. 1) „übergeben” worden.
Aufgrund der Zwangsführung durch
die Werkzeugführungsstrukturen 9 fährt das Formwerkzeug 4 mit
seiner oberen und unteren Formeinheit 4a, 4b langsam
zu und wirkt dann auf die Materialbahn 3 ein, mit der es
gemäß der Darstellung in 2 synchron
nach links bewegt ist. Bei B2 beginnt der Formgebungsprozess für das Formkörpermaterial
bei aufgrund der Zwangsführung
vollständig zugefahrenem
Formwerkzeug 4. Dieser Prozess dauert auch bei B3 und B4
noch an, so dass eine für die Formgebung
ausreichende Einwirkzeit, insbesondere bei thermischer Behandlung
des Formkörpermaterials,
gewährleistet
ist. Bei B5 befindet sich das betreffende Formwerkzeug bereits fast
am Ende der Zwangsführung
durch die zweite Werkzeugführungsstruktur 9 und
wird wieder aufgefahren. Die hergestellten Formkörper können anschließend an
einem beliebigen Ort der geschlossenen Umlaufbahn für die Formwerkzeuge 4 (vgl. 1)
aus diesen entnommen werden, was vorliegend nicht explizit dargestellt ist.
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3 zeigt
weitere Einzelheiten der Formstation 1 gemäß 1 und 2 anhand
einer Schnittdarstellung etwa entlang der Linie III-III in 1.
Vorliegend sei nur auf solche Einzelheiten explizit eingegangen,
die nicht bereits vorab anhand der 1 und 2 bereits
ausführlich
erläutert
wurden.
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Während das
linke Formwerkzeug 4 in 3 durch
das Reibrad 7.1 bewegt ist, wobei auch hier – wie oben
bereits erwähnt – für die obere
Formeinheit 4a und die untere Formeinheit 4b jeweils
ein eigenes Reibrad 7.1 zum Einsatz kommt, ist das Formwerkzeug 4 im
rechten Teil der 3 in die Zwangsführung durch
die zweiten Werkzeugführungsstrukturen 9 (vgl. 2)
eingefahren. In diesem Bereich (Bearbeitungsbereich) erfolgt der
Vortrieb des Formwerkzeugs 4 durch die Schneckenwelle(n) 6,
wie bereits beschrieben. Auch hierzu sei nochmals angemerkt, dass
beider Formstation 1 sowohl für die obere Formeinheit 4a als
auch für
die untere Formeinheit 4b jeweils eine eigene Schneckenwelle 6 zum
Einsatz kommt.
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4 zeigt
eine Querschnittsansicht eines Matrizenteils 4.8 der oberen
Formeinheit 4a, wie es bei der Formstation 1 gemäß den 1 bis 3 zum
Einsatz kommen kann. Wie die Darstellung zeigt, weist das Matrizenteil 4.8 eigentlich
zwei nebeneinander angeordnete identische Matrizenteile auf, so
dass vorliegend die Beschreibung nur eines Matrizenteils ausreichend
ist. Dieses umfasst eine Maritzenteilhalterung 4.8a, an
dem der eigentliche Matrizenteilkörper 4.8b befestigt
ist. Dieser weist an seinem unteren, das heißt vorliegend der Materialbahn 3 (vgl. 1 bis 3)
bzw. der unteren Formeinheit 4b zugewandten Ende eine äußere kreisförmige Stanzstruktur 4.8c auf,
die den als Ausnehmung ausgebildeten eigentlichen Formbereich umgibt.
Dieser weist eine Kontur 4.8d auf, die dem idealisierten
Aussehen einer weiblichen Brust als Negativ nachgebildet ist. Innerhalb
des Matrizenteilkörpers 4.8b ist
eine Heizeinrichtung zum thermischen Einwirken auf das Füllkörpermaterial
auf das Formkörpermaterial
vorgesehen, die vorliegend aus einer Anzahl von Heizpatronen 4.8e (vorliegend
drei Heizpatronen pro Matrizenteil) gebildet ist. Diese sind jeweils im
Bereich von äußeren Ausnehmungen 4.8f des Matrizenteilkörpers 4.8b angeordnet.
Durch Aufheizen des Matrizenteilkörpers kann somit während der Einwirkzeit,
das heißt
insbesondere von B2 bis B4 in 2 eine thermische
Beaufschlagung des Formkörpermaterials
erfolgen.
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5 zeigt
anhand einer weiteren Querschnittsansicht mögliche Ausgestaltungen der
unteren Formeinheit 4b bzw. dessen Patrizenteils 4.7 (vgl. 2 und 3).
In 5 sind im linken und rechten Abbildungsbereich
jeweils unterschiedlich ausgestaltete Patrizenteilkörper 4.7b bzw. 4.7b' dargestellt,
wobei auf die einzelnen Abweichungen weiter unten genauer eingegangen
wird. Zunächst
weist auch das Patrizenteil 4.7 eine Patrizenteilhalterung 4.7a auf,
dergegenüber
die Patrizenteilkörper 4.7b und
Figur 4.7b' elastisch
unter Verwendung von Tellerfedern 4.7c gelagert sind. Bei
einem Zufahren der Formwerkzeuge 4 ergibt sich somit eine
gewisse Nachgiebigkeit der unteren Formeinheit 4b bzw.
des Patrizenteils 4.7, über
welche die Einwirkung steuerbar ist. Weiterhin sind Spiralfedern 4.7c' vorgesehen. Diese
sorgen beim Zufahren für
ein Klemmen der Materialbahn, während
das Patrizenteil in die Matrize einfährt.
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Der
Patrizenteilkörper 4.7b im
linken Bereich der 5 ist im Wesentlichen komplementär zu dem vorstehend
anhand der 4 beschriebenen Matrizenteilkörper 4.8b ausgestaltet.
Dagegen fehlt bei dem Patrizenteilkörper 4.7b' im rechten
Teil der 5 derjenige Teil 4.7d,
welcher einer Brustwarze der weiblichen Brust entspricht. Dafür ist bei
dem Patrizenteilkörper 4.7b eine
Beschichtung 4.7e vorgesehen, die bezogen auf ein Material
des Matrizenteilkörpers 4.8b und
des Patrizenteilkörpers 4.7b' relativ weiche
Eigenschaften aufweist. Auf diese Weise ist insbesondere die Bearbeitung
von Formkörpermaterial
möglich,
bei dem die saugfähige
Schicht mit einem superabsorbierenden Granulat angereichert ist, welches
bei formgebender Bearbeitung zwischen vorzugsweise in Metall, das
heißt
starr ausgebildeten Patrizen- und Matrizenteilkörpers 4.7b bzw. 4.8b zu Beschädigungen
des Formkörpermaterials
führen könnte.
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Wie
der Fachmann erkennt, müssen
die unterschiedlich ausgestalteten Patrizenteilkörper 4.7b, 4.7b' nicht innerhalb
ein und derselben Formeinheit 4b eingesetzt werden.
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Aufgrund
der umlaufenden Formwerkzeuge 4 stellt deren versorgungs-
und steuerungstechnische Anbindung, beispielsweise zur Stromversorgung
und zur Überwachung
der Heizwirkung, vorliegend eine besondere Problematik dar. Die 6 und 7 zeigen
Ansichten eines Ausführungsbeispiels für eine Schalt-,
Steuer- und Versorgungseinrichtung, die bei der erfindungsgemäßen Formstation
zum Einsatz kommen kann.
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Die
genannte Einrichtung 10 – nachfolgend auch als Drehanordnung
oder kurz als Anordnung bezeichnet – weist eine Platte 11 auf,
mit der sie im oberen Bereich der Formstation 1 an einer
Abdeckung 1a derselben (vgl. 2 und 3)
montierbar ist. Vorzugsweise erfolgt die Montage mittig oberhalb
der Formstation 1. Senkrecht zum Verlauf der Platte 11 weist
die Anordnung 10 eine Hohlwelle 12 auf, die über Lager 13 drehbar
mit der Platte 11 verbunden ist. Am unteren Ende der Welle 12 ist
ein mehreckiger, insbesondere zehn- oder elfeckiger Gehäusekörper 14 angeordnet.
Dessen genaues Aussehen (Anzahl der Ecken bzw. Seitenflächen) hängt insbesondere
von der Anzahl zu versorgender Stanz und Formwerkzeuge 4 ab.
Ein unteres Übermaß I der Welle 12 bezüglich der
Platte 11 ist derart gewählt, dass sich bei der oben
beschriebenen Montage der Anordnung 10 das Gehäuse 14 etwa
auf Höhe
der Formwerkzeuge 4, insbesondere der oberen Formeinheit 4a bzw.
des beheizbaren Matrizenteils 4.8, und damit innerhalb
der Formstation 1 unterhalb deren Abdeckung 1a (vgl. 2 und 3)
befindet. Weiterhin ist auf der Welle 12 oberhalb der Platte 11 ein
Schleifringkörper 15 angeordnet.
Dessen Schleifringe 15.1 (von denen in 6 und 7 nur
einer explizit bezeichnet ist) wirken mit entsprechenden Kohlebürsten 16.1 zusammen,
die von einem auf der Platte 11 angeordneten Kohlebürstenhalter 16 gehalten
sind. An seiner Oberseite weist der Schleifringkörper 15 Anschlusslaschen 15.2 auf.
Oberhalb des Schleifringkörpers 15 ist
auf der Welle 12 ein weiteres Gehäuse 17 angeordnet,
in dem Schalt- und Steuergeräte 18, 19 zum
Betreiben der Formwerkzeuge, insbesondere zur Versorgung der Heizeinrichtungen,
und zur Überwachung
der Heiz temperatur angeordnet sind. Die Schalt- und Steuereinrichtungen 18, 19 sind über Kabel 20 mit
den Anschlusslaschen 15.2 des Schleifringkörpers 15 verbunden und
so mit Strom versorgt. Weiterhin ist auf der Platte 11 eine
Antriebseinheit 21 für
die Anordnung 10 in Form eines Servomotors angeordnet.
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Im
Betrieb der Formstation 1 (vgl. 1) wird über den
Kohlebürstenhalter 16 bzw.
die Kohlebürsten 16.1 im
Zusammenwirken mit dem Schleifringkörper 15 die elektrische
Versorgung der Schalt- und Steuereinrichtungen 18, 19 sichergestellt.
Diese sind über
Langlöcher 22,
die im oberen Bereich der Welle 12 innerhalb des Gehäuses 17 angeordnet sind,
und über
weitere Kabel 23, 24 mit Stecker-Anschlusseinrichtungen 25, 26 im
Bereich des mehreckigen Gehäuses 14 verbunden.
Von hier aus erfolgt über
weitere Kabelverbindungen, insbesondere unter Verwendung von Spiralkabeln
zum Längenausgleich, die
Verbindung mit den einzelnen Formwerkzeugen, vorteilhafter Weise über weitere
Steckerverbindungen (nicht gezeigt). Dabei wird vorzugsweise jedes Formwerkzeug
mit jeder der Schalt- und Steuereinrichtungen 18, 19 verbunden,
beispielsweise unter Verwendung entsprechender mehradriger Kabel, was
in 7 aus Gründen
der Übersichtlichkeit
nicht dargestellt ist.
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Im
Betrieb wird die gesamte Anordnung 10 mittels des Antriebs 21 mit
einer auf die Umlaufbewegung der Formwerkzeuge abgestimmten Geschwindigkeit
um die Längsachse
der Welle 12 gedreht, so dass einerseits über den
Schleifringkörper 15 die
Energieversorgung der Schalt- und Steuereinrichtungen 18, 19 sichergestellt
ist und es andererseits aufgrund des Mitdrehens der Gehäuse 14, 17 zu
keiner Beeinträchtigung
der Kabelverbindungen zu den Formwerkzeugen kommt. Da sich die Reibräder 7.1, 7.2 (vgl. 1)
der Formstation 1 in der Regel nicht mit einer gemeinsamen
Geschwindigkeit drehen, ist die Drehgeschwindigkeit der Anordnung 10 vorteilhafterweise
so gewählt,
dass sie den Geschwindigkeitsunterschied der Reibräder gerade
ausgleicht. Die Drehgeschwindigkeit der Anordnung 10 kann
alternativ oder zusätzlich
auch in Abhängigkeit
von der Umlaufbewegung beispielsweise eines bestimmten Formwerkzeugs
gesteuert sein, wobei die Anordnung beispielsweise insbesondere
eine bestimmte Drehposition erreicht haben muss, wenn sich das bestimmte Formwerkzeug
an einem vorgegebenen Ort entlang der Umlaufbahn befindet.
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Die
in den 6 und 7 beispielhaft gezeigte Drehanordnung
lässt sich
in vielfältiger
Weise abändern,
ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Beispielsweise
kann vorgesehen sein, den Schleifringkörper 15 nicht zwischen
der Platte 11 und dem Gehäuse 17 sondern oberhalb
des Gehäuses 17 anzuordnen.
Darüber
hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung des gezeigten
Kohlebürsten-Schleifringkörpers 15 beschränkt, sondern
es können
beliebige andere Arten der Drehübertragung
elektrischer Energie zum Einsatz kommen.
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Die
Schalt- und Steuereinrichtungen 18, 19 innerhalb
des Gehäuses 17 sind
bei der Herstellung von Stilleinlagen aus dem bereits mehrfach erwähnten Schichtenmaterial
dazu ausgebildet, dass die Bearbeitungstemperatur innerhalb der
Einwirkzeit einen Wert von beispielsweise 80 bis 90°C nicht überschreitet,
was zu einer Zerstörung
des Formkörpermaterials
führen
könnte.
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Alternativ
ist es auch möglich,
die Drehanordnung 10 gemäß den 6 und 7 nicht
mit einem eigenen motorischen Antrieb zu versehen, sondern über eine
Drehmomentstütze
synchron und gekoppelt mit einem der Formwerkzeuge zu bewegen.