DE102021109976A1

DE102021109976A1 - Vorrichtung zur Herstellung eines expandierbaren Wabenkernes

Info

Publication number: DE102021109976A1
Application number: DE102021109976.5A
Authority: DE
Inventors: Max Britzke; Philip Rosenbusch; Klaus Eckert; Benjamin Bender; Arthur Porat
Original assignee: Technische Universitaet Dresden; Moeller GmbH
Current assignee: Technische Universitaet Dresden; Eaton Industries GmbH
Priority date: 2021-04-20
Filing date: 2021-04-20
Publication date: 2022-10-20

Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Herstellung eines expandierbaren Wabenkernes mit Hexagonalstruktur. Der Wabenkern besteht aus gefügten (ineinander gesteckten) Einzelstreifen. Die Vorrichtung weist mindestens eine Zuführeinheit, eine Längsschneidvorrichtung, eine Querschneideeinheit, eine Vorfügeeinheit und eine Endfügeeinheit auf. Eine Materialbahn wird durch die Zuführeinheit der Vorrichtung zugeführt. In eine Materialbahn werden durch die Längsschneideeinheit längsgerichtete Schlitze eingebracht. Die Materialbahn wird anschließend durch die Querschneideeinheit in Einzelstreifen aufgeteilt und von der Vorfüge- und der Endfügeeinheit an den durch die Schlitze entstandenen Laschen ineinandergeschoben. Der so entstandene Wabenkern kann anschließend optional expandiert und weiterverarbeitet werden.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Herstellung eines expandierbaren Wabenkernes mit Hexagonalstruktur, wobei der Wabenkern aus gefügten (ineinander gesteckten) Einzelstreifen aus einem bahnförmigen Material aufgebaut ist. Die Einzelstreifen werden vorteilhaft nicht oder nur an einigen wenigen Punkten miteinander verklebt. Dies ermöglicht eine Ressourcen- und Gewichtseinsparung.
Ein Wabenkern mit den genannten Eigenschaften sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung sind aus der EP 2 531 348 B1 „EXPANDIERBARER WABENKERN, VERFAHREN ZU DESSEN KONTINUIERLICHER HERSTELLUNG SOWIE SANDWICHVERBUND“ bekannt. Auf den gesamten Inhalt dieser Druckschrift wird in der vorliegende Erfindung Bezug genommen.
Expandierbare Wabenkerne nach dem Stand der Technik bestehen aus miteinander verklebten Einzelstreifen. Dafür gibt es unterschiedliche Herstellungsmethoden. Im Allgemeinen wird mit Hilfe spezieller Auftragsanlagen kontinuierlich Klebstoff linienförmig auf das zunächst flächig vorliegende Ausgangsmaterial gebracht und zu einem mehrlagigen Bahnverbund verklebt. Dieser Verbund wird abermals mit Klebstofflinien versehen und quer zur Klebstoffauftragsrichtung in aus mehreren Streifen bestehende Blöcke geschnitten. Durch das Aneinanderreihen der Blöcke entsteht ein „Endloskern“. Aufgrund eines gezielten partiellen Klebstoffauftrags ergibt sich beim Expandieren (Auseinanderziehen/ Recken) eine hexagonale Wabenstruktur. Ein beispielhaftes Verfahren für dieses Vorgehen findet sich in der WO 2009/045 095 A1 .
Eine Vorrichtung zur Herstellung herkömmlicher Wabenkerne ist bspw. in der WO 2012/072149 A1beschrieben. Die WO 2012/072149 A1 sieht vor, dass der Vorrichtung Materialstreifen zugeführt werden, in die mittels Prägens jeweils halbe Wabenstrukturen eingeformt werden. Durch das Verkleben der Streifen untereinander wird die vollständige Wabenstruktur erzeugt. Offensichtlich ist eine Vorrichtung, die das Zusammenkleben der Einzelstreifen der Wabenstruktur als zentrales Element vorsieht, nicht zur Herstellung von Wabenkernen aus gefügten (gesteckten) Streifen geeignet.
Die EP 2 531 348 B1 offenbart keine Vorrichtung, mit der eine kontinuierliche wirtschaftliche Herstellung der Wabenkerne erfolgen kann. Es stellt sich somit die Aufgabe, eine Vorrichtung anzugeben, mit der ein expandierbarer Wabenkern nach EP 2 531 348 B1 aus gefügten (gesteckten) Materialstreifen vorteilhaft hergestellt werden kann. Bei der Herstellung soll kein oder nur sehr wenig (im Vergleich zu bekannten Verfahren) Klebstoff eingesetzt werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den rückbezogenen Unteransprüchen offenbart.
Erfindungsgemäß setzt die Vorrichtung das Verfahren analog zur EP 2 531 348 B1 , Absätze [[0015] und [0016] um.
Die Vorrichtung setzt das Verfahren in zwei Teilprozessen um:

1. Streifen aus einer Materialbahn vorfügen und querabtrennen,
2. Querabgetrennte Streifen endfügen.

Im ersten Teilprozess wird die Materialbahn der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Transportrichtung zugeführt. Dies erfolgt bevorzugt von einer Rolle, von der die Materialbahn abgezogen wird. Dazu kommt eine Zuführeinheit zum Einsatz, die bspw. als Direktantrieb der Materialbahnrolle oder als ein Walzenpaar ausgestaltet ist. Vorzugsweise erfolgt der Abzug von der Materialbahnrolle jedoch mit einem Rillwerkzeug mit Gegenrolle. Bei Nutzung des Rillwerkzeugs können definierte Biegestellen in Verlängerung der Längsschnitte (siehe folgende Arbeitsgänge) erzeugt werden, die eine vereinfachte und exakt hexagonale Expansion der Wabenkerne ermöglichen. Die Materialbahn besteht vorzugsweise aus Papier, Kunststoff oder Aluminium. Selbstverständlich kommen auch andere bahnförmige Materialien in Frage, die für einen Wabenkern geeignet sind. Anschließend wird die Materialbahn der Längsschneidevorrichtung zugeführt. Diese kann als Rotationsstanze mit Gegenwalze ausgeführt sein. Alternativ kann jedoch auch mit Laser geschnitten werden. Die Längsschneidevorrichtung erzeugt in der Materialbahn Reihen paarweiser Schlitze, die in Transportrichtung verlaufen.
Anschließend erreichen die geschlitzten Bereiche der Materialbahn die Querschneideeinheit.
Die Querschneideeinheit zerlegt die Materialbahn in Einzelstreifen, die sich in Transportrichtung teilweise überlappen. Zu Beginn wird die Materialbahn dazu mittels Führung (gleichzeitig Untermesser), die eine anhebende Bewegung des Materialstreifens ausführt, über einen zuvor quergeschnittenen Einzelstreifen bzw. Block bereits gefügter Einzelstreifen geführt, sodass der zuvor geschnittene Einzelstreifen >0% bis <50% in Transportrichtung vom noch an der Materialbahn befindlichen Streifen überlappt wird.
Optional wird das Überlappen dadurch realisiert oder erleichtert, dass der abgetrennte Einzelstreifen um mindestens die Materialdicke niedriger liegt, als die vorgeschobene Materialbahn, von der der nächste Einzelstreifen abgetrennt wird. Dadurch gleitet die Materialbahn ohne an den vorhergehenden Einzelstreifen anzustoßen teilweise über diesen, so dass sich die Überlappung ausbildet. Realisiert wird dies bspw. dadurch, dass die Förderorgane der nachfolgenden Niederhalter geringfügig niedriger angeordnet sind als die der Querschneideeinheit.
Die Querschneideeinheit weist ein oder mehrere Messer auf, die die Materialbahn quer zur Transportrichtung vollständig abtrennen. Die Abtrennung erfolgt an der Hälfte der Länge der paarweisen Schlitze. Auf diese Weise entstehen Einzelstreifen (Streifen) aus der Materialbahn, wobei jeder Streifen an der in Transportrichtung gerichteten Kante mehrere paarweise Schlitze und an der entgegen der Transportrichtung ebenfalls mehrere paarweise Schlitze aufweist. Die Schlitzpaare in Transportrichtung und entgegen der Transportrichtung sind dabei um die halbe Länge des Abstandes der Schlitzpaare zueinander versetzt. Jedes Schlitzpaar reicht dabei von der entsprechenden Kante des Materialstreifens bis mindestens zur Mitte der Ausdehnung des Materialstreifens in Transportrichtung. Jedes Schlitzpaar bildet somit eine Lasche aus, die einen relativ frei beweglichen Abschnitt des Einzelstreifens darstellt, der an seinem von der jeweiligen Kante abgewandten Ende mit dem Einzelstreifen verbunden ist. Ggf. sind zur passenden Ausbildung der Laschen die den Materialbahnkanten nächstliegenden Schlitze als Einzelschlitze ausgeführt.
Zwei benachbarte Einzelstreifen bilden nun jeweils Fügepartner. Durch die Überlappung vor dem bzw. während des Querschneidevorganges, liegen aufeinanderfolgende Einzelstreifen zu weniger als 50% ihrer Länge in Transportrichtung übereinander. Die Einzelstreifen überlappen einander vorzugsweise um 5% bis 48%, besonders bevorzugt um 15% bis 40% und ganz besonders bevorzugt um 25% bis 35%.
Die Querschneideeinrichtung führt die Fügepartner der Vorfügeeinheit zu. Die Vorfügeeinheit weist Niederhalter, Hubvorrichtungen und Förderorgane auf.
Unmittelbar hinter der Querschneideeinrichtung sind Niederhalter angeordnet. Diese sind vorzugsweise als Niederhalterröllchen ausgebildet, die zwischen den Schlitzpaaren auf die Einzelstreifen drücken und diese niederhalten. Der Weitertransport der Einzelstreifen erfolgt nun durch geeignete Förderorgane, bspw. Förderriemen, die unterhalb der Niederhalter und auf der entgegengesetzten Seite der Materialbahn angeordnet sind. Niederhalter und Förderorgane drücken somit auf beide Seiten der Einzelstreifen, wobei diese durch die Bewegung der Förderorgane weiterbewegt werden. Die Hubvorrichtungen heben nunmehr die Laschen des unteren Fügepartners derart an, dass diese aufgrund der Materialsteifheit über die Laschen des oberen Fügepartners schnappen und dann auf den Laschen des oberen Fügepartners zu liegen kommen. Dadurch, dass der Materialverlauf der Einzelstreifen quer zur Transportrichtung im Bereich der Laschen alterniert, sind die Einzelstreifen nunmehr teilweise ineinander vorgefügt.
Im zweiten Teilprozess werden die vorgefügten Einzelstreifen in der Endfügeeinheit endgefügt, indem sie entlang der Laschen ineinandergeschoben werden, bis die Schlitzenden der Schlitzpaare der beiden Fügepartner oder ein dafür vorgesehenes Leitblech als Anschlag ein weiteres Ineinanderschieben blockieren. Dazu werden die vorgefügten Einzelstreifen durch die Förderorgane zu mindestens zwei in Transportrichtung aufeinanderfolgenden Walzenpaaren bewegt. Optional ist zwischen den mindestens zwei hintereinander geschalteten Walzenpaaren ein Höhenversatz in mindestens der Materialdicke des bahnförmigen Materials derart angeordnet, dass der in Transportrichtung erste Einzelstreifen niedriger liegt, als der folgende Einzelstreifen Der Höhenversatz ist jedoch nur so groß, dass der ungehinderte Materialtransport gewährleistet bleibt.
Das in Transportrichtung erste Walzenpaar weist eine höhere Fördergeschwindigkeit als das zweite Walzenpaar auf. Besonders bevorzugt ist die Fördergeschwindigkeit des ersten Walzenpaares gleich der Fördergeschwindigkeit der Förderorgane, die die Einzelstreifen dem ersten Walzenpaar zuführen. Fördergeschwindigkeit (Vorschubgeschwindigkeit) bezeichnet die Geschwindigkeit, mit der die Materialbahn oder die Einzelstreifen in Transportrichtung bewegt werden. Bei gleichartig gestalteten Walzenpaaren wird dies durch eine höhere Rotationsgeschwindigkeit des ersten Walzenpaares gegenüber dem zweiten realisiert. Dadurch werden die nachfolgenden Einzelstreifen tiefer in die vorhergehenden Einzelstreifen geschoben. Nach dem zweiten Walzenpaar erreichen die Fügepartner einen Anschlag, der eine weitere Bewegung in Transportrichtung unterbindet. Da das zweite Walzenpaar kontinuierlich weiter fördert, wird das Ineinanderschieben der Einzelstreifen vollständig, so dass die Einzelstreifen deckungsgleich übereinanderliegen.
Optional ist zwischen zweitem Walzenpaar und dem Anschlag ein weiteres Förderwalzenpaar angeordnet, dass dann den Transport bis zum Anschlag und das Ineinanderschieben übernimmt.
Der sich so ausbildende Stapel von ineinandergefügten Einzelstreifen wird kontinuierlich oder diskontinuierlich nach unten abgezogen, so dass die nachfolgenden Einzelstreifen, im Rahmen des Transportes durch die Förderorgane, stets in identischer Höhe auf dem Stapel abgelegt werden. Der abgezogene Stapel kann in seiner Weiterbewegung optional so umgelenkt werden, dass die Einzelstreifen auf ihren Kanten stehen. Weiterhin optional kann der Stapel dann im Zuge der weiteren Verarbeitung durch Auseinanderziehen expandiert werden.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann quasi-kontinuierlich ein klebstofffreier, recyclebarer und ressourceneffizienter Wabenkern zur Herstellung von Sandwichstrukturen erzeugt werden. Vorteilhaft ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung das kontinuierliche Fördern der Materialbahn bzw. der Einzelstreifen. Die kontinuierliche Bewegung wird auch während des Fügens der Einzelstreifen beibehalten. Dies wird durch die rotierenden Förderorgane realisiert. Förderorgane sind bspw. Rollen, Walzen oder Riemenförderer.
Das Fügen der Laschen der Einzelstreifen erfolgt bevorzugt, indem als Hubvorrichtungen Stößelvorrichtungen eingesetzt werden. Durch die Vorgehensweise beim Abtrennen der Einzelstreifen von der Materialbahn liegen nachfolgende Einzelstreifen stets über den vorhergehenden Einzelstreifen. Die Stößel fahren quer zur Förderrichtung mittig an die Laschen des unteren Einzelstreifens und drücken die Laschen nach oben, bis die Laschen des unteren Einzelstreifens über die Laschen des oberen Einzelstreifens rutschen (schnappen, aufgrund der Materialsteife). Im Bereich der Laschen ist somit die Lagereihenfolge vertauscht. Die Laschen des unteren Einzelstreifens liegen über den Laschen des oberen Einzelstreifens.
Die Geometrie der Stößel ist dabei der Funktion angepasst. Sie weisen einen stabförmigen Körper auf, der zur Spitze schmaler wird oder sogar spitz zuläuft. Die Spitze der Stößel ist den geometrischen Verhältnissen (Grad der Überlappung) und dem Material (Rauigkeit der Oberfläche) angepasst. Dementsprechend kann die Spitze der Stößel bspw. konkav, zentriert (mittig), schräg, rund oder spitz zulaufen. Der maximale Durchmesser (das Größtmaß) der Stößel ist kleiner als die Laschenbreite.
Da die Laschen an den Einzelstreifen an den Kanten in Transportrichtung bzw. entgegen der Transportrichtung zueinander versetzt sind, kommen zwei unterschiedliche Stößelgruppen (gerade Stößel/ ungerade Stößel) zum Einsatz. Dies resultiert in einer alternierenden Stößelbewegung pro Fügevorgang, da entweder die geraden Stößel oder die ungeraden Stößel im Einsatz bzw. Eingriff mit den Laschen des unteren Einzelstreifens sind.
Der Antrieb der Stößel erfolgt durch geeignete Maschinenelemente (bspw. eine oder mehrere Nockenwellen, einen Direktantrieb durch kleine Servomotoren oder Schrittmotoren, pneumatisch, hydraulisch, magnetisch, elektromagnetisch usw.).
Die Anpressröllchen greifen im Bereich zwischen den Laschen und den Stößeln an und sind vorzugsweise höhenverstellbar.
Der Weitertransport der Einzelstreifen bzw. des vorgefügten Streifenverbunds wird vorzugsweise durch unter den Anpressröllchen liegende Förderriemchen realisiert.
Optional weist die Vorrichtung weitere Förderorgane wie Transportwalzenpaare, Förderriemchen etc. auf. Ebenfalls optional sind weitere Führungs- und Begrenzungseinrichtungen wie Leitbleche, Anschläge, Umlenkbleche etc. vorgesehen. Der Fachmann erkennt deren Notwendigkeit und setzt diese bei Bedarf ein. Diese Bauteile tragen jedoch nicht wesentlich zur Erfindung bei und werden daher hier nicht näher beschrieben.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleich wirkenden Ausführungsformen. Ferner ist die Erfindung auch nicht auf die speziell beschriebenen Merkmalskombinationen beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein, sofern sich die Einzelmerkmale nicht gegenseitig ausschließen, oder eine spezifische Kombination von Einzelmerkmalen nicht explizit ausgeschlossen ist.
Figurenliste

1 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
2 zeigt schematisch eine Seitenansicht der Vorrichtung nach 1.
3 zeigt schematisch eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach 1. Der Schnitt Z ist in 8 dargestellt.
4 erläutert schematisch den Fügeprozess von zwei Einzelstreifen IV, insbesondere die Schritte vom Vorliegen der beiden Fügepartner, zum Anheben der Laschen IX, dem Vorfügen sowie dem Endfügen, bei dem die beiden Einzelstreifen IV deckungsgleich übereinanderliegen. Die Einschnitte VI in den Einzelstreifen IV sind paarweise angeordnet und bilden so eine Lasche IX aus.
5 zeigt schematisch die Vorfügeeinheit entgegen der Transportrichtung gesehen.
6a bis 6d zeigen schematisch das Arbeiten der Vorfügeeinheit in unterschiedlichen Phasen. Die Figuren zeigen jeweils im linken Teilbild die Querschneideeinheit gefolgt von der Vorfügeeinheit (ohne Förderorgane) von links nach rechts (Transportrichtung). Das rechte Teilbild zeigt das höhenverstellbare Anpressröllchen 6 und den von unten angreifenden Stößel 9, hier mit konkaver Spitze, in Vergrößerung.
- 6a zeigt das Überlappen des noch nicht abgetrennten Einzelstreifens IV über den bereits abgetrennten Einzelstreifen IV (besonders gut in dem vergrößerten Bild rechts zu erkennen).
- 6b zeigt das Anheben der Lasche IX des unteren Einzelstreifens IV durch den aufsteigenden Stößel 9, wobei die Lasche IX des oberen Einzelstreifens IV mit angehoben wird.
- 6c zeigt, dass die Lasche IX des unteren Einzelstreifens IV durch weiteres Anheben des Stößels 9 über die Lasche IX des oberen Einzelstreifens IV rutscht (schnappt).
- 6d zeigt, wie mit absteigendem Stößel 9 die Laschen IX der Einzelstreifen IX zu liegen kommen.
7 zeigt beispielhaft verschiedene Stößelformen 9a-9e; in der oberen Reihe in der Draufsicht, in der unteren Reihe die entsprechenden Stößel 9a-9e in der Seitenansicht.
8 zeigt schematisch den gesamten Fügevorgang (Vorfügen und Endfügen) von drei Einzelstreifen (IVa, IVb, IVc) im Schnitt Z nach 3, die anfangs unabhängig voneinander vorliegen zu dem Stapel aus deckungsgleichen Streifen. Nach dem Vorfügen der Einzeltreifen IV können diese nur maximal 50% ineinandergeschoben werden, da die Laschen IX des „ersten“ Streifens mit den Laschen IX des „dritten“ Streifens kollidieren (Kollisionsstelle XI). Dadurch kann es zum fehlerhaften Ineinanderschieben bzw. zum Beschädigen/Zerstören des Streifenverbunds kommen. Laut der Schnittansicht zu Schnitt Z werden daher in 8 Schritt 4 die Einzeltreifen IV beim Endfügen durch die entsprechende Walzenanordnung in der Höhe leicht versetzt. Der Höhenversatz entspricht vorzugsweise mindestens der Materialdicke des bahnförmigen Materials. Der Höhenversatz ist jedoch nur so groß, dass der ungehinderte Materialtransport gewährleistet bleibt.

Die Einzelstreifen IV können so ordnungsgemäß ineinander gleiten und Kollisionen verhindert werden.
Ausführungsbeispiel
Als Materialbahn II kommt eine Papierbahn mit einer Breite von 375 mm und einer Materialdicke von 0,2 mm zum Einsatz.
Das Fügen erfolgt aus der Materialbahn II heraus, die einer Streckvorrichtung, hier einer Rillenwalze 1 mit Gegenwalze, in einer Transportrichtung zugeführt wird. Der Rillenwalze 1 nachgeschaltet ist eine Rotationsstanze 2 mit Gegenwalzen. Die Rotationsstanze 2 erzeugt in der Materialbahn II Reihen von paarweisen Schlitzen. In der vorbereiteten Materialbahn III finden sich nunmehr, senkrecht zur Transportrichtung, Reihen von Schlitzen, wobei jeder einzelne Schlitz parallel zur Transportrichtung verläuft. Die erste Reihe weist sechs paarweise Schlitze auf, wobei die Einzelschlitze 15 mm voneinander entfernt sind und eine Länge von 16 mm aufweisen. Die Breite des Bereichs X zwischen den paarweisen Schlitzen, senkrecht zur Transportrichtung, beträgt 45 mm. Die zweite Reihe von Schlitzen weist fünf paarweise Schlitze sowie zwei Einzelschlitze auf, die in ihren Abmessungen mit denen der ersten Reihe identisch ist. In der ersten Reihe ergeben sich daher sechs Laschen und in der zweiten Reihe sieben Laschen (siehe unten). Die zweite Reihe paarweiser Schlitze ist senkrecht zur Transportrichtung um den halben Abstand der Schlitzpaare einer Reihe versetzt. Die dritte Reihe von Schlitzen entspricht wieder der ersten und die vierte Reihe wieder der zweiten - es bildet sich somit ein alternierendes Schlitzmuster aus. Die, in Transportrichtung gesehen, Enden der Schlitze der ersten Schlitzreihe liegen auf derselben Längenkoordinate der Materialbahn wie die Anfänge der zweiten Schlitzreihe usw.
1. Teilprozessschritt (Streifen vorfügen):
Zu Beginn wird die Materialbahn mittels Führung (gleichzeitig Untermesser4) über einen zuvor quergeschnittenen Einzeltreifen (IV) bzw. Block bereits gefügter Einzelstreifen (IV) geführt, sodass der Streifen IV >0% bis <50%, hier ca. 25%, vom noch an der Bahn II befindlichen Streifen IV überlappt wird.
Hier werden zunächst die Laschen IX des zu fügenden, noch mit der Materialbahn II verbundenen Streifens IV angefädelt/gefügt und danach die Einzelstreifen IV ineinanderschoben/ gesteckt. Die Breite der Einzelstreifen IV in Transportrichtung beträgt 32 mm. Dabei fahren höhenverstellbare Anpressröllchen 6 in die Bereiche zwischen den Laschen IX und halten die Fügepartner nieder.
Die Laschen IX der Fügepartner (auch zwei Einzelstreifen IV sind möglich) werden mittels der einfahrenden Stößeln 9, die als Hubvorrichtung wirken, soweit angehoben, bis die Lasche IX des unteren Streifens IV über die Lasche IX des oberen Streifens IV schnappt und dann über dieser liegt. Die Stößel 9 werden durch eine Kurbelwelle 8 mit Nocken aus der Führungsplatte 5 heraus angehoben. Durch Rückstellfedern 7 werden die Stößel 9 nach dem Durchgang der Nocke in ihre Ausgangsstellung zurückbewegt.
Danach wird mit Hilfe des Obermessers 3 und des Untermessers 4 der Querscheideeinheit der teilgefügte obere Streifen IV von der Materialbahn II getrennt. Die Trennung erfolgt dabei in der Mitte der Schlitze, die auf die soeben gefügte Laschenreihe folgt. Auf diese Weise werden die Laschen an der Hinterkante VII des soeben gefügten Einzelstreifens IV sowie an der Vorderkante VIII des nachfolgenden Streifens IV erzeugt.
Unter den Einzelstreifen IV auf Höhe der Niederhalterröllchen 6 angeordnete Förderriemen 10 sowie weitere Förderorgane (beide nicht dargestellt) ermöglichen den folgenden Weitertransport des Streifenverbunds zum 2. Teilprozessschritt.
2. Teilprozessschritt (querabgetrennten Streifen endfügen):
Mittels zweier höhenversetzter Förderorgane (z.B. zwei Walzenpaare 11) mit unterschiedlicher Rotationsgeschwindigkeit (n1 > n2) werden die Streifen (IV) ohne gegenseitiges Blockieren oder Verkanten zu mehr als 50% ineinandergeschoben. Das Ineinanderschieben der Einzelstreifen IV wird durch einen Höhenversatz der Förderorgane von 8 mm unterstützt. Dadurch liegt der in Transportrichtung gesehen erste Einzelstreifen niedriger als der folgende Einzelstreifen IV. Die Rotationsgeschwindigkeit n1 führt, unter Berücksichtigung der Walzenabmessungen, zu einer Fördergeschwindigkeit, die mit der des vorhergehenden Vorfügens übereinstimmt.
Weitere angetriebene Förderorgane (z.B. Walzen 12, Röllchen, Riemen) fördern den Streifenverbund an einen Anschlag 13 und fügen den Streifenverbund zu 100%, so dass die Kanten der einzelnen Streifen IV fluchten.
Dieser Prozess mit den beiden Teilprozessschritten wiederholt sich wiederkehrend, sodass Streifen IV um Streifen IV aus der Materialbahn II vorgefügt, querabgetrennt und endgefügt wird, wobei ein „Endlos“- Wabenkern (= „Steckwabenkern“) V entsteht. Mittels des Förderwalzenpaares 14 wird der Wabenkern V sukzessive nach unten abgezogen. Ein weiteres Leitblech kann die Bewegung des abgezogenen Wabenkernes in die horizontale umlenken. Dieser Wabenkern V kann in einem anschließenden Prozess expandiert werden.
Bezugszeichenliste

I: Materialrolle
II: Materialbahn
III: vorbereitete Materialbahn
IV: Einzelstreifen a. Streifen 1 b. Streifen 2 c. Streifen 3
V: Wabenkern (unexpandiert)
VI: Einschnitt
VII: Hinterkante
VIII: Vorderkante
IX: Lasche
X: Bereich
XI: Kollisionsstelle
1: Rillwerkzeug mit Gegenwalze
2: Längsschneidevorrichtung (Rotationstanze mit Gegenwalzen)
3: Obermesser Querschneideeinheit
4: Untermesser Querschneideeinheit
5: Führungsplatte Stößel
6: höhenverstellbare Anpressröllchen
7: Rückstellfeder
8: Kurbelwelle
9: Stößel a. konkav b. mittig c. schräg d. rund e. spitz
10: Fördervorrichtung
11: Fügewalzenpaar Schuppung
12: Fügewalzenpaar finales Fügen
13: Leitblech
14: Förderwalzenpaar

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2531348 B1 [0002, 0005, 0007]
WO 2009/045095 A1 [0003]
WO 2012/072149 [0004]
WO 2012/072149 A1 [0004]

Claims

Vorrichtung zur Herstellung eines expandierbaren Wabenkernes mit Hexagonalstruktur wobei der Wabenkern aus gefügten (ineinander gesteckten) Einzelstreifen, die aus einem bahnförmigen Material hergestellt werden, aufgebaut ist, wobei die Vorrichtung mindestens die folgenden Elemente aufweist: eine Zuführeinheit, eine Längsschneidvorrichtung, eine Querschneideeinheit, eine Vorfügeeinheit und eine Endfügeeinheit, dadurch gekennzeichnet, dass - die Zuführeinheit kontinuierlich bahnförmiges Material von einem Materialvorrat abzieht und in einer Transportrichtung der Längsschneidvorrichtung zuführt, - die Längsschneidvorrichtung paarweise angeordnete parallel zur Transportrichtung verlaufende Schlitze (Schlitzpaare und ggf. am Rand angeordnete Einzelschlitze) in die Materialbahn derart erzeugt, dass eine zweite Reihe von Schlitzpaaren versetzt zu einer ersten Reihe von Schlitzpaaren angeordnet ist, - die nachfolgende Querschneideeinheit quer zur Transportrichtung Einzelstreifen von der Materialbahn derart abtrennt, dass die Schlitze in der Mitte ihrer Länge geteilt werden und dass zwischen den zwei Schlitzen eines Schlitzpaares befindliche Material eine Lasche ausbildet, - die Materialbahn den vorhergehend abgetrennten Einzelstreifen in Transportrichtung teilweise, jedoch zu mehr als 0% und weniger als 50%, überlappt und so der noch mit der Materialbahn verbundene Einzelstreifen einen oberen Einzelstreifen und der bereits abgetrennte Einzelstreifen einen unteren Einzelstreifen bildet, - die Vorfügeeinheit: ◯ Niederhalter aufweist, die die Einzelstreifen zwischen den Laschen niederhält und auf der den Niederhaltern gegenüberliegenden Seite der Einzelstreifen ein oder mehrere Förderorgane angeordnet sind, die die Einzelstreifen in Förderrichtung weiterbefördem, ◯ Hubvorrichtungen aufweist, die die Laschen des unteren Einzelstreifens soweit anheben, dass diese über die Laschen des oberen Einzelstreifens schnappen und diese überlappen, ◯ die Förderorgane die überlappten und somit vorgefügten Einzelstreifen zur Endfügeeinheit weiterbefördern, - die Endfügeeinheit: ◯ mindestens zwei hintereinander geschaltete Walzenpaare aufweist, wobei die Walzenpaare so angetrieben werden, dass das in Transportrichtung gesehen erste Walzenpaar eine höhere Fördergeschwindigkeit als das zweite Walzenpaar aufweist, und die Einzelstreifen aufgrund der Geschwindigkeitsdifferenz weiter ineinandergeschoben werden, ◯ dem zweiten Walzenpaar ein Leitblech nachgeschaltet ist, an das dem der in Transportrichtung führende Einzelstreifen gestoppt wird und der nachfolgende Einzelstreifen durch das zweite Walzenpaar soweit in den führenden Einzelstreifen hineingeschoben wird, bis die beiden Einzelstreifen deckungsgleich übereinander liegen, ◯ Förderorgane aufweist, mit denen die übereinanderliegenden Einzelstreifen nach unten abgezogen werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialvorrat als Rolle oder Stapel vorliegt und die Zuführeinheit als Direktantrieb der Rolle oder als Walzenpaar ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Walzenpaar um eine Rillenwalze mit Gegenwalze handelt..
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsschneidevorrichtung als Rotationsstanze mit Gegenwalzen ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschneideeinheit ein Untermesser und ein Obermesser aufweist, die geeignet sind, im Zusammenwirken die Materialbahn quer zur Transportrichtung vollständig zu zerteilen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederhalter als höhenverstellbare Anpressröllchen ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubvorrichtungen als bewegliche, angetriebene Stößel ausgebildet sind, die geeignet sind, die Laschen des unteren Einzelstreifens über die Laschen des oberen Einzelstreifens zu heben.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Stößel durch eine oder mehrere Nockenwellen, einen Direktantrieb durch kleine Servomotoren oder Schrittmotoren, pneumatisch, hydraulisch, magnetisch oder elektromagnetisch erfolgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderorgane zur Weiterbewegung der Einzelstreifen als Riemenförderer ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den mindestens zwei hintereinander geschalteten Walzenpaaren ein Höhenversatz in mindestens der Materialdicke des bahnförmigen Materials derart angeordnet ist, dass der in Transportrichtung erste Einzelstreifen niedriger liegt, als der folgende Einzelstreifen.
Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung eines expandierbaren Wabenkernes mit Hexagonalstruktur wobei der Wabenkern aus gefügten (ineinander gesteckten) Einzelstreifen besteht.