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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Umhüllen von Matratzen mit einem Trikotmaterial nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10. Eine derartige Vorrichtung und ein derartiges Verfahren sind aus
DE 69 23 539 U bekannt.
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Aus der
EP 0 136 766 B1 ist eine Vorrichtung zum Umhüllen eines Gegenstandes aus Schaumstoff mit einem Trikotmaterial bekannt. Die Vorrichtung wird im Wesentlichen manuell betrieben. Sie hat in vertikaler Richtung gegeneinander bewegbare Spannarme und eine Schweißstation.
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Aus der
DE 19 545 442 A1 ist eine Haltevorrichtung für ein Trikotstumpfbündel bekannt. Auch hier erfolgt die Arbeitsweise manuell. Aus
US 5 778 642 A ist eine Vorrichtung zum Verpacken loser Materialen bekannt, die Verpackungsrichtung ist vertikal. Aus
DE 43 02 904 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines textilen Hohlkörpers bekannt.
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Durch eine Umhüllung mit Trikotmaterial wird ein umhüllter Körper glatter und abriebsfester, er lässt sich besser weiterverarbeiten. Umhüllte Körper sind insbesondere Schaumstoffkörper, Polsterkörper aller Art, Matratzen. Sie werden später vorzugsweise mit einem Bezug versehen. Um eine Bewegung des Bezuges gegenüber dem Körper zu ermöglichen, wird dazwischen die Hülle aus Trikotmaterial angeordnet. Das Trikotmaterial ist stark dehnbar, es ähnelt dem Material, wie es für Kunststoff- Damenstrümpfe verwendet wird. Zu den Einzelheiten des Materials wird auf die genannten Schriften
DE 19 545 442 A1 und
EP 0 136 766 B1 des Anmelders verwiesen.
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Bei den bekannten Vorrichtungen gemäß
DE 19 545 442 A1 und
EP 0 136 766 B1 des Anmelders wird der zu umhüllende Körper in einen aufgespannten Schlauch aus Trikotmaterial eingeführt. Der Schlauch wird an beiden Enden verschweißt. Die Spannrichtung des Trikotmaterials ist in vertikaler Richtung. Bei der Behandlung großer zu umhüllender Körper, insbesondere von Matratzen, ist dieses Verfahren arbeitsintensiv. Eine Mechanisierung ist nicht gegeben, aber wünschenswert.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Umhüllen von Matratzen mit einem Trikotmaterial anzugeben, wobei die Vorrichtung weitgehend, möglichst vollständig automatisiert arbeitet und entsprechend das Verfahren automatisiert abläuft, so dass der Eingriff von Menschen auf ein möglichst geringes Maß reduziert werden kann. Während des Umhüllens sollen die Matratzen so wenig wie möglich deformiert werden.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Unter Matratze wird hier jegliche Art von großem elastischem Körper, insbesondere Schaumstoffkörper verstanden. Dies gilt ab der Größe einer Kindermatratze bis zu Matratzen in Übergröße. Die Matratze der hier in Rede stehenden Art ist im Allgemeinen quaderförmig, sie hat eine Dicke von mindestens einem cm bis beispielsweise 40 cm, eine Breite von typischerweise mindestens 60 cm bis beispielsweise 2,50 m und eine Länge von typischerweise 1 m bis 2,40 m. Das Material, aus dem die Matratze hergestellt ist, ist beliebig, es kann auch eine Federkernmaterial sein. Vorzugsweise handelt es sich um Schaumstoffmaterial. Insbesondere handelt es sich um viscoelastisches Material. Insbesondere ist eine derartige Matratze nicht eigenstabil, sie lässt sich leicht rollen oder biegen. Sie passt sich an eine Unterlage beliebiger Krümmung weitestgehend an.
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Die Weiterbildung nach Anspruch 6 hat den Vorteil, dass ausschließlich durch Gravitation die zu umhüllende Matratze in den endseitig geschlossenen Beutel aus aufgespanntem Trikotschlauch hineinrutscht. Dadurch wird vermieden, dass irgendwelche Greifarme oder Stechvorrichtungen benutzt werden müssen, um die Matratze zu handhaben. Eine auf der Gleitfläche aufliegende Matratze ruht, solange die Gleitfläche im Wesentlichen in der Horizontalen ist. Wird nun die Gleitfläche in Förderrichtung nach unten gekippt, kommt oberhalb eines Gleitwinkels die Matratze selbsttätig ins Rutschen, sie rutscht die gebildete schräge Ebene hinab. Sie rutscht dabei in den geöffneten Trikotschlauch und kommt am geschlossenen Ende des Trikotschlauchs zur Anlage. Die Matratze ist dann noch nicht vollständig umhüllt, kann jedoch in einer Alternative vollständig umhüllt sein.
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Die Matratze bleibt während des Umhüllvorgangs großflächig, insbesondere vollflächig abgestützt. Sie behält ihre natürliche Form, sie wird nicht irgendwie eingeklemmt, zusammengepresst, gedrückt oder von Zähnen oder Nadeln ergriffen. Somit wird die Matratze in ihrer natürlichen Form von dem Trikotmaterial umhüllt. Die Spannung im Trikotmaterial wird so gewählt, dass durch das Trikotmaterial selbst die Matratze praktisch nicht perforiert wird, vielmehr im Wesentlichen nur umhüllt wird.
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Durch ein Herabrutschen entlang einer gebildeten schrägen Ebene wird ein automatisches Umhüllen erzielt. Ein Mensch muss dabei nicht eingreifen. Es muss lediglich der Neigungswinkel einmal eingestellt sein, der für eine konkrete Matratze und die sonstigen Bedingungen, insbesondere die Spannung im Trikotmaterial, als geeignet ermittelt wurde.
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Der bereits umhüllte Teil der Matratze kann mit einfachen Greifvorrichtungen, beispielsweise von oben und von unten angreifenden Fingern, erfasst werden. Diese Greifvorrichtungen führen allerdings zu einer Deformation. Eine Deformation ist aber nun an der Stelle der Matratze, die bereits mit Trikotmaterial umhüllt ist, erlaubt und hat keine negativen Folgen. Mittels der Greifvorrichtung kann die Matratze in Förderrichtung bewegt werden, bis sie korrekt gegenüber der Schweißstation positioniert ist und der Schweißvorgang durchgeführt werden kann. Nach dem Verschweißen ist die Matratze umhüllt und ist fertig gestellt.
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Die Matratzen werden in Querrichtung auf die Gleitfläche gelegt und laufen entsprechend in Förderrichtung durch die erfindungsgemäße Vorrichtung. Die Längenausdehnung und die Deckenausdehnung der Matratze liegt damit rechtwinklig zur Förderrichtung.
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Um ein Ergreifen des bereits umhüllten Bereichs der Matratze mittels der Greifvorrichtung zu erleichtern, wird in einer Verbesserung vorgeschlagen, dass Gleitfläche und Trikotstation um die Schwenkachse auf einen positiven Winkel, also einen Anstieg in Förderrichtung, geschwenkt werden. Dadurch kommt der Förderrichtung vordere, bereits umhüllte Bereich der Matratze hoch und kann von der Greifvorrichtung bequem erfasst werden. Er befindet sich dann oberhalb der Arbeitsebene. Diese ist durch die Gleitfläche im Winkel null bestimmt.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und der nun folgenden Beschreibung dreier nicht einschränkend zu verstehender Ausführungsbeispiele der Erfindung, die Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf die Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung, es befindet sich eine umhüllte Matratze hinter der Schweißstation,
- 2 eine Seitenansicht wie 1, jedoch nunmehr mit einer Matratze, die sich auf der Gleitfläche und in der Trikotstation befindet und schon teilweise umhüllt ist,
- 3 die Darstellung nach 2, jedoch befinden sich nunmehr die Gleitfläche und die Trikotstation in der Horizontalen,
- 4 eine Draufsicht auf die Vorrichtung im Zustand gemäß 3,
- 5 eine Seitenansicht wie 3, jedoch sind nunmehr Gleitfläche und Trikotstation in einem positiven Winkel von etwa 10° Grad geschwenkt,
- 6 eine Seitenansicht ähnlich 1, jedoch befindet sich nunmehr die überzogene Matratze am Ausgabeende der Vorrichtung,
- 7 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung ähnlich 1, ohne Matratze und ohne Greifeinrichtung und
- 8 eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung mit einem Zustand ähnlich 1, jedoch ohne Matratze.
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Die 1 bis 6 beziehen sich auf ein erstes Ausführungsbeispiel, 7 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, 8 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel.
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Die Vorrichtung hat eine ebene Gleitfläche 20, die zu dem vorderen Gestell 22 gehört. Die Gleitfläche 20 wird durch eine Vielzahl von frei drehbaren, länglichen Rollen 24 gebildet, sie sind um eine horizontale Achse drehbar. Die Drehachse ist rechtwinklig zu einer Förderrichtung 26. In dieser Förderrichtung 26 befindet sich hinter der Gleitfläche 20 eine Umhüllstation 28. Auch sie ist Teil des vorderen Gestells 22. Gemeinsam können Gleitfläche 20 und Umhüllstation 28 um eine Schwenkachse 30 verschwenkt werden. Diese Schwenkachse 30 läuft quer zur Förderrichtung 26 und liegt in der Horizontalen. Die Horizontale wird definiert durch das untere Ende von Füßen 32, die die Aufstandsfläche des vorderen Gestells 22 und weiterer Gestelle bilden.
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Die Schwenkbewegung erfolgt mittels eines Motors 34, der hier als Pneumatikzylinder ausgebildet ist. In der Darstellung nach 1 ist die Gleitfläche 20 horizontal, verschwenkte Positionen zeigen die 2 und 5. Der Schwenkwinkel um die Schwenkachse 30 liegt in einem Bereich von mindestens -30° Grad, wie etwa in 2 eingenommen, und etwa +10° Grad, wie etwa in 5 eingenommen.
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Die Gleitfläche 20 bildet eine ebene Auflage für eine zu behandelnde Matratze 36, siehe 2. Die fertig behandelte Matratze, also umhüllte Matratze, hat das Bezugszeichen 38.
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Die Umhüllstation
28 hat zwei parallel zur Schwenkachse gegeneinander verstellbare Spannarme
41,
42. Diese sind im Wesentlichen entsprechend der Lehre der bereits genannten
DE 19 545 442 A1 ausgebildet, allerdings horizontal und nicht vertikal angeordnet. Für die Verstellung der Spannarme
41,
42 sind motorische Antriebe vorgesehen, insbesondere Pneumatik- oder Hydraulikzylinder. Dabei ist jedem Spannarm
41,
42 ein eigener Antrieb zugeordnet. Die
4 und
7 zeigen den Zustand der Spannarme
41,
42 in vollständig ausgefahrener Position.
8 zeigt einen Zustand der Spannarme
41,
42, in dem diese sehr nahe beieinander angeordnet sind. Dieser Zustand eignet sich für das Befüllen der Spannarme
41,
42 mit Trikotmaterial.
1 zeigt, dass sich auf den Spannarmen
41,
42 Trikotmaterial befindet. Es handelt sich um schlauchförmiges Material, wie es auch aus der
EP 136766 B1 und der
DE 19545442 A1 bekannt ist.
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An einem in Förderrichtung
26 vorliegenden Bereich hat das Trikotmaterial
44 ein geschlossenes Ende
46. Das Trikotmaterial
44 ist dort über die gesamte Breite verschweißt. Dies erfolgt in einer Schweißstation
50, die auf einem mittleren Gestell
52 angeordnet ist. Sie ist nach der Lehre der
EP 136 766 B1 ausgebildet. Sie hat zwei Schweißleisten
54, die quer zur Förderrichtung verlaufen und sich parallel zur Schwenkachse
30 erstrecken. Sie können in vertikaler Richtung gegeneinander bewegt werden. Das Verschweißen erfolgt durch Erhitzen.
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Hinter dem mittleren Gestell 52 befindet sich eine Entnahmestation, sie wird durch ein hinteres Gestell 56 gebildet. Dieses trägt eine Greifstation 60, die parallel zur Förderrichtung 26 entlang des hinteren Gestells 56 verschiebbar ist. Die Greifstation 60, auch Greifvorrichtung genannt, hat einen Satz oberer Finger 62 und einen Satz unterer Finger 64. Jeder Satz kann für sich allein in vertikaler Richtung bewegt werden. 1 zeigt den Zustand, in dem sowohl die oberen Finger 62 als auch die unteren Finger 64 in ihrer höchsten Position sind. 2 zeigt den Zustand für beide Finger in unterster Position. Die Finger 62, 64 sind an einem Rahmen 66 angeordnet. 5 zeigt die hinterste Position dieses Rahmens 66, in dieser Position stehen die Finger gegen die Förderrichtung 26 aus der Schweißstation 50 vor. Die Finger 62, 66 ragen frei gegen die Förderrichtung 26 vor. Im Zustand gemäß 5 befinden sich die oberen Finger 62 oberhalb eines vorderen, bereits umhüllten Endbereichs der zu behandelnden Matratze 36, die unteren Finger 64 befinden sich frei unterhalb dieses vorderen Endbereichs. Werden nun die Finger 62, 64 gegeneinander gefahren, so kann der vordere Endbereich ergriffen werden. Auf diese Weise kann die zu behandelnde Matratze 36 aus der Position gemäß 5 weiter in Förderrichtung 26 transportiert werden.
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Wie aus den Figuren ersichtlich ist, ist jeder Satz Finger an je einem Träger angeordnet, der sich im Wesentlichen über die gesamte Breite der Vorrichtung erstreckt, siehe 4. Die Finger 62, 64 sind über die Breite der Vorrichtung verteilt, insbesondere gleichabständig verteilt. Gemäß 4 sind jeweils pro Satz vier Finger 62, 64 vorgesehen. Die Finger 62, 64 können mit geeigneten Greifhilfen, beispielsweise rutschfesten Überzügen, einer Verzahnung, Nadeln, einem Klebeüberzug usw. versehen sein.
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Wie insbesondere aus 4 ersichtlich ist, ist auch das hintere Gestell 56 mit Rollen 68 versehen, die parallel zur Schwenkachse 30 frei drehbar angeordnet sind. Im Zustand gemäß 1 bilden diese Rollen 68 zusammen mit der Gleitfläche 20 in 0°Position die Arbeitsebene, die eine horizontale Ebene ist. Die Spannarme 41, 42 haben eine Unterkante 70, sie befindet sich unterhalb dieser Arbeitsebene. Sie befinden sich stets unterhalb der Ebene der Gleitfläche 20. Die Spannarme 41, 42 haben weiterhin eine Oberkante 72, sie befindet sich stets oberhalb einer zu behandelnden Matratze 36.
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Von jedem Spannarm 41, 42 springen frei nach innen Rollen 74 vor, die lediglich am jeweiligen Spannarm 41, 42 gehalten sind. Sie sind frei drehbar um Achsen, die parallel zur Schwenkachse 30 verlaufen. Auch diese Rollen 74 liegen in der gleichen Ebene wie die Rollen 24 der Gleitfläche 20. Die Rollen 74 der beiden Spannarme 41, 42 ragen aufeinander zu. Sie sind gegeneinander versetzt, so dass sie kammartig ineinander greifen können, wenn die Spannarme einander näher sind als die Länge der Rollen 74.
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In bekannter Weise haben die Spannarme 41, 42 ein nach außen gebogenes freies Endstück 76. Über dieses freie Endstück 76 muss das Trikotmaterial gezogen werden, wenn es in Förderrichtung abgezogen werden soll. Zusätzlich wird das Abziehen des Trikotmaterials 44 noch wie folgt gesteuert: Jedem Spannarm 41, 42 ist eine Dosierwalze 78 zugeordnet, die federnd an der Außenseite des jeweiligen Spannarms 41, 42 anliegt. Hierzu ist eine geeignete Vorrichtung vorgesehen, ein entsprechender Anstellzylinder 80 regelt die federnde Anstellung. Zwischen der Dosierwalze 78 und dem jeweiligen Spannarm 41, 42 befindet sich das Trikotmaterial 44. Die Dosierwalze 78 kann um eine vertikale Achse rotiert werden. Sie kann so rotiert werden, dass sie das Abziehen des Trikotmaterials über die freien Endstücke 76 erleichtert oder, bei Gegenrichtung, erschwert. Auf diese Weise kann das Abziehen des Trikotmaterials 44 dem jeweiligen Erfordernis angepasst werden. Der die Dosierwalzen 78 antreibende Drehmotor ist steuerbar.
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Wenn die Greifstation 60 den Zustand gemäß 1 annimmt, also die Finger 62, 64 in ihrer obersten Position sind, wird durch die Greifstation 60 der Durchlauf einer umhüllten Matratze 38 nicht beeinträchtigt. Befinden sich die Finger 62, 64 jedoch im Durchlaufbereich der Matratze 38, bilden sie ein Hindernis. Dies wird gemäß 6 für den Transport der umhüllten Matratze 38 genutzt. Ausgehend vom Zustand gemäß 1 wird die Greifstation 60 in Gegenrichtung zur Förderrichtung 26 bewegt und an das hintere Ende der umhüllten Matratze 38 positioniert. Nun werden die Finger 62, 64 abgesenkt. Sie befinden sich dadurch hinter der umhüllten Matratze 38. Wird nun die Greifstation 60 in Förderrichtung 26 bewegt, schiebt sie die Matratze 38 in Förderrichtung 26. Es wird dann die Position gemäß 6 erreicht.
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Es werden nun noch einmal die Abläufe anhand der Figuren geschrieben:
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Der Arbeitsablauf beginnt damit, dass eine zu behandelnde Matratze 36 auf die Gleitfläche 20 gefördert bzw. aufgelegt wird. Vorzugsweise befindet sich in Förderrichtung 26 hinter der Gleitfläche 20 eine Station zum Herstellen von Matratzen, beispielsweise durch Verleimen von Schaumstoffzuschnitten, oder es findet sich dort eine Zuschneidestation für Schaumstoff, beispielsweise viskoelastischer Schaumstoff. Vorzugsweise erfolgt dies in der gleichen Höhe und Ebene wie die Gleitfläche 20 im Zustand gem. 1.
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Werden nun Gleitfläche 20 und die mit ihr mechanisch zusammenhängende Umhüllstation 28 um die Schwenkachse 30 so verschwenkt, entsteht eine in Förderrichtung nach unten geneigte schräge Ebene, wie es in 2 gezeigt ist. Die zu behandelnde Matratze 36 rutscht selbstständig in die Umhüllstation 28 hinein. Zuvor haben die Dosierwalzen 38 durch rückläufige Bewegung das Trikotmaterial 44 gespannt, so dass kein überschüssiges Material zwischen ihnen und dem freien Endstück 76 vorliegt.
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Im zuvor abgeschlossenen, letzten Behandlungsvorgang ist geschweißt worden, dadurch ist ein geschlossenes Ende 46 hergestellt worden. Die Anordnung aus Gleitfläche 20 und Umhüllstation 28 wird um etwa -22°C um die Schwenkachse 30 geschwenkt. Es wird ein kleiner Winkel gewählt, bei dem die Matratze 36 auf jeden Fall sicher rutscht, bei größeren Winkeln würde die Matratze 36 ebenfalls rutschen, aber schneller. Der Winkel wird so gewählt, dass die zu behandelnde Matratze 36 ohne fremde Hilfe die schräge Ebene hinab rutscht, dies erfolgt allein durch die Erdanziehung, die Matratze 36 rutscht in den gebildeten Sack bzw. Beutel an Trikotmaterial 44 hinein, bis dadurch ein Anschlag erzielt wird, dass die Matratze 36 das angebotene Trikotmaterial 44 ausfüllt. Eine vordere Kante der Matratze 36 befindet sich dann in Höhe der freien Endstücke 76, siehe 2. In einer Alternative ist es möglich, dass die Neigung so ausgeführt ist, dass die Matratze 36 durch die Umhüllstation 28 hindurch bewegt wird. In der Position gem. 2 ist somit ein stationärer Zustand erreicht.
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Nun wird in einen Winkel von etwa +5° geschwenkt, den erreichten Zustand zeigt 5. Dadurch ist das in Förderrichtung vorn liegende, bereits umhüllte Endbereich der zu behandelnden Matratze 36 über die Arbeitsebene angehoben.
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Die Finger 62, 66 sind in Gegenrichtung zur Förderrichtung 26 ganz nach hinten verfahren und können nun den vorderen Endbereich greifen, sie werden ausgehend von der in 5 gezeigte Stellung aufeinander zu gefahren, dadurch ist der bereits umhüllte Endbereich der Matratze 36 ergriffen.
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Nun wird der Rahmen 66 in Förderrichtung 26 bewegt, bis sich das hintere Ende der zu behandelnden Matratze 36 unmittelbar in Förderrichtung 26 vor der Schweißstation 50 befindet. Die Schweißstation 50 wird nun betätigt, dadurch wird die Hülle an Trikotmaterial 44 um die Matratze 36 geschlossen und liegt nun eine umhüllte Matratze 38 vor. Während des Fördervorgangs durch die Finger 62, 64 werden die Dosierwalzen 38 angetrieben, um genügend Trikotmaterial freizugeben. Um die genaue Schweißposition zu erreichen, wird die zu behandelnde Matratze 36 erst ca. 5 cm zu weit in die Förderrichtung 26 bewegt, anschließend wieder um 5 cm zurück geschoben.
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Nach dem Schweißvorgang bewegen die Finger die Matratze 38 so weit in Förderrichtung 26 wie gewünscht, insbesondere aber so weit, dass die umhüllte Matratze 38 nicht stört, damit eine neue, zu behandelnde Matratze 36 entsprechend der Darstellung in 5 aufgenommen werden kann. Hierzu wird der Rahmen 66 über die behandelte Matratze 36 gefahren, ausgehend von der Position in 1 wird die Position nach 5 erreicht. Dann kann wieder eine neue Matratze 36 gezogen werden. Bei diesem Zugvorgang wird die bisher betrachtete Matratze 38 weiter in Förderrichtung 26 bewegt und erreicht die Position, wie sie in 6 dargestellt ist.
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Im zweiten Ausführungsbeispiel nach 7 sind die Dosierwalzen 78 unabhängig von den Spannarmen 41, 42 bewegbar. Der Rahmen 66 ist nicht vollständig dargestellt.
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In der Ausführung nach 8 ist auch ein Steuerkasten 82 dargestellt, in dem die Steuerung untergebracht ist. Das mittlere Gestell 52 das hintere Gestell 56 sind zu einem gemeinsamen Gestell zusammengefasst.
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Es wird die Greifstation 60 mit den vertikal bewegbaren Fingern 62, 64 und einem Rahmen 66, der parallel zur Förderrichtung 26 bewegbar ist und der in Förderrichtung hinter einer Schweißstation 50 angeordnet ist, und diese, wie in 5 gezeigt durchgreifen kann, im Zusammenhang mit einer Vorrichtung zum Umhüllen von Matratzen mit einem Trikotmaterial, das als Schlauch vorliegt, unabhängig von einer Gleitfläche und einer Umhüllstation, die kippbar sind, beschrieben.
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Es wird unabhängig von einer kippbaren Anordnung aus Gleitfläche und Umhüllstation eine Vorrichtung zum Umhüllen von Matratzen mit Trikotmaterial eine Dosiereinrichtung mittels einer Dosierwalze, die drehbar ist, die einem Spannarm 41, 42 zugeordnet ist und vorzugsweise einen Anstellzylinder aufweist, beschrieben.
