DE102021110643A1

DE102021110643A1 - Polsterwickler und Polsterwickelverfahren

Info

Publication number: DE102021110643A1
Application number: DE102021110643.5A
Authority: DE
Inventors: Bastian Schalk
Original assignee: Sprick Bielefelder Papier und Wellpappenwerke and Co GmbH
Current assignee: Sprick Bielefelder Papier und Wellpappenwerke and Co GmbH
Priority date: 2021-04-26
Filing date: 2021-04-26
Publication date: 2022-10-27

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Polsterwickler zum Verarbeiten eines aus einem bahnförmigen Packmaterial, insbesondere einer Rolle oder einem Leporellostapel, beispielsweise aus Papier, durch eine Packmaterialumformungsmaschine umgeformten Polsterstrangs, insbesondere zu einer Polsterwicklung, umfassend eine stromabwärts einer Abgabeöffnung der Packmaterialumformungsmaschine angeordnete Wickelvorrichtung mit einem drehbar gelagerten Wickelzentrum, um das der Polsterstrang zur Bildung der Polsterwicklung wickelbar ist, wobei das Wickelzentrum derart relativ zu der Abgabeöffnung angeordnet ist, dass das Wickelzentrum auf die Abgabeöffnung zu und von der Abgabeöffnung weg bewegbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Polsterwickler und ein Verfahren zum Verarbeiten eines Polsterstrangs. Dabei ist unter Verarbeiten insbesondere das Verarbeiten des Polsterstrangs zu einer Polsterwicklung zu verstehen. Unter Polsterstrang ist insbesondere ein dreidimensionales Papierpolstererzeugnis zu verstehen, das in einer Packmaterialumformungsmaschine aus einem bahnförmigen Ausgangsmaterial, insbesondere einer Rolle oder einem Leporellostapel, beispielsweise aus Papier, gefertigt ist. Eine Polsterwicklung umfasst einen insbesondere spiralförmig gewickelten Polsterstrang, der optional mit einem Klebeband zum Befestigen der Außenendlage des Polsterstrangs an der Polsterwicklung versehen sein kann.
Vorrichtungen zum Verarbeiten von Polstersträngen zu Polsterwicklungen sind beispielsweise aus DE 10 2018 107 156 A1 bekannt. Darin umfasst die Vorrichtung eine Packmaterialumformungsmaschine zum Umformen eines bahnförmigen Ausgangsmaterials in einen Polsterstrang und eine Wickelvorrichtung zum Wickeln des Polsterstrangs um ein Wickelzentrum. Hierfür umfasst die Wickelvorrichtung zwei sich in Horizontalrichtung erstreckende Zinken zwischen die der Polsterstrang gefördert wird und die um eine Drehachse rotieren, um den Polsterstrang um das Wickelzentrum zu wickeln.
Die in DE 10 2018 107 156 A1 beschriebene Wickelmaschine zum Verarbeiten von Polstermaterialsträngen zu Polstermaterialwicklungen ist dazu ausgelegt, ein spiralförmig aufgewickeltes Polstermaterial sicher, einfach und schnell zu erzeugen, um rasch große Mengen Polstermaterial bereitzustellen. Gemäß DE 10 2018 107 156 A1 tritt allerdings das Polstermaterial frei aus der der Maschine vorgelagerten Packmaterialumformungsmaschine aus und muss ungeführt eine nicht unerhebliche Distanz überbrücken, bevor es zwischen die Wickelzinken der Wickelmaschine gelangt und der Wickelvorgang starten kann. Das Zuführen des Polstermaterialstrangs zu der Wickelmaschine stellt erfahrungsgemäß insbesondere beim initialen Einfädeln des Polstermaterialstrangs in die Wickelvorrichtung eine Herausforderung dar. Mit der Vorrichtung gemäß DE 10 2018 107 156 A1 konnte der automatische Polstermaterial-Wickelvorgang gegenüber konventionellen Wickelvorrichtungen merklich beschleunigt werden, vor allem dadurch, dass der Ausgabevorgang für Polstermaterialspiralen automatisiert wurde. Weiteres Potenzial zur Beschleunigung des gesamten Polsterspiralen-Bereitstellungszyklus wird nunmehr insbesondere beim Zuführen des Polstermaterialstrangs zu der Wickelvorrichtung gesehen. Hierzu schlägt DE 10 2018 107 156 A1 zum einen vor, das Gehäuse in Wickelachsen-Axialrichtung entweder gegenüber oder auf der Seite des Haspel-Auslegers als Führungsbrücke zur Führung des Polstermaterialstrangs von der Packmaterialumformungsmaschine zu der Wickelvorrichtung zu nutzen. Jedoch hat sich vor allem bei besonders hohen Polsterumformungs-Geschwindigkeiten gezeigt, dass bei vielen Polsterumformungsvorrichtungen die Ausgaberichtung des Polstermaterialstrangs veränderlich ist und teilweise ein Drall vorliegt, was das Zuführen des geformten Polstermaterialstrangs zur Wickelvorrichtung mitunter stört. Ist der Zuführvorgang gestört, sind manuelle Eingriffe erforderlich, was eine erhebliche unerwünschte Verzögerung der Bereitstellung von gewickeltem Polstermaterial zur Folge haben kann.
Ferner ist aus WO 2020/154172 A1 ein gattungsgemäßer Polsterwickler bekannt, bei dem das Problem der anfänglichen Zuführung des Polsterstrangs dadurch versucht wird zu lösen, dass zwischen Packmaterialumformungsmaschine und Wickelvorrichtung ein Leitblech angeordnet ist, dass in Richtung des Wickelzentrums der Wickelvorrichtung orientiert ist, um den Polsterstrangs in Richtung des Wickelzentrums zu führen. Das Leitblech ist schwenkbar gelagert, sodass mit zunehmendem Polsterdurchmesser das Leitblech von dem Wickelzentrum durch den Polsterstrang weg gedrängt wird. Dadurch, dass das Leitblech in Richtung des Wickelzentrums vorgespannt ist, übt das Leitblech kontinuierlich eine Druckkraft auf den Polsterstrang aus, was in manchen Fällen zu einer unerwünschten Komprimierung und damit Verhärtung des Polsters führen kann. Ferner begrenzt sowohl das Leitblech, wie auch andere Komponenten im Umfeld der Wickelvorrichtung den sogenannten Wickelraum, in dem sich das Polster ausdehnen kann.
An den bekannten Vorrichtungen wurden zahlreiche Nachteile identifiziert. Insbesondere deren Komplexität führt zu einer Vielzahl an Antrieben und zu erhöhten Fertigungs- und Wartungskosten. Ferner konnte bislang kein zufriedenstellender Polsterwickler gefunden werden, der den Zielkonflikt aus gezieltem Zuführen und Einfädeln des Polsterstrangs in die Wickelvorrichtung einerseits und hindernisfreier Entwicklung und Ausdehnung des Polsters zufriedenstellend lösen kann.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, insbesondere einen weniger störanfälligen Polsterwickler bereitzustellen, mit dem die Polstergröße und/oder -dichte flexibel einstellbar ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche.
Demnach ist ein Polsterwickler zum Verarbeiten eines aus einem bahnförmigen Packmaterial, das auch als Ausgangsmaterial bezeichnet werden kann, insbesondere einer Rolle oder einem Leporellostapel, beispielsweise aus Papier, durch eine Packmaterialumformungsmaschine umgeformten Polstermaterialstrangs, insbesondere zu einer Polstermaterialwicklung vorgesehen.
Das Packmaterial umfasst, insbesondere besteht aus, insbesondere Recyclingpapier. Recyclingpapier sind insbesondere Papiermaterialien mit einem geringen Anteil (weniger als 50%) an frischfaserhaltigem Papiermaterial. Insbesondere Papiermaterialien, die 70% bis 100% Altpapier enthalten, sind bevorzugt. Das Recyclingpapier im Sinne dieser Erfindung soll Papiermaterial sein, das einen Zugfestigkeitsindex längs zur Maschinenlaufrichtung von höchstens 90 Nm/g aufweisen kann, vorzugsweise eine Zugfestigkeit von 15 Nm/g bis 60 Nm/g und einen Zugfestigkeitsindex quer zur Maschinenlaufrichtung von höchstens 60 Nm/g aufweisen kann, vorzugsweise eine Zugfestigkeit von 5 Nm/g bis 40 Nm/g. Zur Bestimmung der Zugfestigkeit bzw. des Zugfestigkeitsindex kann eine Norm DIN EN ISO 1924-2 oder DIN EN ISO 1924-3 herangezogen werden. Zudem oder alternativ kann eine Recyclingpapiereigenschaft oder Altpapiereigenschaft durch den sogenannten Berstwiderstand charakterisiert werden. Ein Material in diesem Sinne ist Recyclingpapier mit einem Berstindex von höchstens 3,0 kPa*M^2/g, vorzugsweise mit einem Berstindex von 0,8 kPa*mA2/g bis 2,5 kPa*mA2/g. Zur Bestimmung des Berstindex wird die Norm DIN EN ISO 2758 herangezogen. Weiterhin weist das Verpackungsmaterial eine flächenbezogene Masse von insbesondere 40 g/m^2 bis max. 140 g/m^2 auf. Das Ausgangsverpackungsmaterial kann erfindungsgemäß in Form einer Materialbahnrolle oder eines zick-zack-gefalteten Verpackungsmaterial-,stapels vorliegen, der auch Leporello-Stapel bezeichnet wird.
Der Polsterstrang ist insbesondere derart gefertigt, dass mittig, längs des Polsterstrangs eine durch die Packmaterialumformungsmaschine eingeprägte insbesondere wellige Deformations- oder Prägezone gebildet ist, welche seitlich von zwei insbesondere im Wesentlichen gleichförmigen Wulstenden begrenzt ist, die Knautsch-Hohlräume aufweise können. Eine Packmaterialumformungsmaschine zur Fertigung von Polstersträngen aus einem bahnförmigen Ausgangsmaterial ist in EP 3159291 B1 gezeigt, dessen Inhalt hierin unter Bezugnahme aufgenommen ist. Der Polsterstrang weist eine Längserstreckung in Bahnlängsrichtung oder Förderrichtung, eine quer dazu orientierte Breitenerstreckung, insbesondere von dem einen Wulstende zum anderen, und eine quer dazu zur Breiten- und Längserstreckung orientierte Höhenerstreckung auf, die eine Dicke oder Stärke des Polsterstrangs festlegt. Die Breitenerstreckung ist dabei wenigstens doppelt so groß wie die Höhenerstreckung.
Unter Verarbeiten des Polsterstrangs ist insbesondere das Verarbeiten desselben zu einer Polsterwicklung zu verstehen. Dabei kann eine Polsterwicklung einerseits ein Verspackungsmaterialmittel, wie eine Polsterspirale oder eine Polsterhelix sein, andererseits aber auch eine Ummantelung eines zu polsternden Gegenstandes bilden. Dabei kann beispielsweise die Verarbeitung darin liegen, dass der Polsterstrang um einen zu polsternden Gegenstand gewickelt wird. Dabei kann die resultierende Polsterwicklung sich beispielsweise spiralförmig um den zu polsternden Gegenstand erstrecken, wobei die Polsterlagen sich mit steigender Lagenanzahl in Radialrichtung von dem Gegenstand entfernen. Alternativ kann die Polsterwicklung sich helixförmig entlang einer Längsachse eines zu polsternden Gegenstandes erstrecken, wobei der Radialabstand der Wickellagen gegenüber der Längsachse des Gegenstandes in Radialrichtung insbesondere konstant bleibt. Ferner kann die Polsterwicklung insbesondere eine Kombination aus einer Polsterspirale und einer Polsterhelix sein, die sowohl in Radialrichtung als auch in Längsrichtung aneinander anschließende Wickellagen aufweist. Bevorzugt wird der Polsterstrang zu einer von den zu polsternden Gegenständen separaten Polsterwicklung, wie einer Polsterspirale oder einer Polsterhelix oder eine Kombination beider Varianten, verarbeitet, wobei insbesondere die Polsterspirale bevorzugt ist. Mit zunehmender Wicklungszahl wächst die radiale Polsterwicklungsstärke, also der Durchmesser der Polsterwicklung. Die Ebene, in der sich die Polsterwicklung ausdehnt, wird im Folgenden auch als Polsterebene bezeichnet. Die Polsterebene wird demnach aufgespannt von der Längs- und Höhenrichtung des Polsterstrangs.
Der Polsterwickler umfasst eine stromabwärts einer Abgabeöffnung der Packmaterialumformungsmaschine, über die ein umgeformter Polsterstrang die Packmaterialumformungsmaschine verlassen kann, angeordnete Wickelvorrichtung mit einem drehbar gelagerten Wickelzentrum, um das der Polsterstrang zur Bildung der Polsterwicklung drehbar ist. Das Wickelzentrum kann eine insbesondere vertikale Wickelachse definieren. Es sei klar, dass unter Wickelzentrum nicht zwingend ein struktureller Kern zu verstehen ist, um den der Polstermaterialstrang gewickelt wird. Vielmehr kann das Wickelzentrum lediglich eine geometrische Lage, insbesondere eine Wickelachse, beschreiben, um die der Polstermaterialstrang gewickelt wird. Bevorzugt ist eine Wickelvorrichtung mit genau zwei oder wenigstens zwei Umlenkern, insbesondere Zinken, vorgesehen, zwischen die der Polsterstrang, insbesondere ein vorlaufendes Polsterstrangende des Polsterstrangs, gefördert wird. Vorzugsweise liegt das Wickelzentrum in der Mitte einer gedachten Linie zwischen den Umlenkern. Die Umlenker können fest, insbesondere in Form einer Haspel, miteinander verbunden sein und/oder relativ zueinander unbeweglich befestigt sein. Vorzugsweise sind die Umlenker zum Wickeln des Polstermaterialstrangs um das Wickelzentrum, insbesondere um die Wickelachse, drehbar gelagert, wobei insbesondere die Wickelachse durch das Wickelzentrum verläuft. Die Wickelachse kann sich in Vertikalrichtung erstrecken. Die Wickelvorrichtung kann insbesondere entsprechend der in DE 10 2018 107 156 A1 beschriebenen Wickelvorrichtung gebildet sein, deren Inhalt in vollem Umfang in die vorliegende Anmeldung unter Bezugnahme mit einbezogen ist. Der Polsterstrang kann der Wickelvorrichtung so zugefördert werden, dass die Umlenker quer, im Wesentlichen senkrecht, zur Polsterebene orientiert sind. Auf diese Weise kann der Polsterstrang ohne, dass eine Torsion desselben während des Wickelns notwendig ist, gewickelt werden, sodass eine deutliche kompaktere und/oder gleichmäßigere Polsterwicklung entsteht. Die Wickelvorrichtung dreht sich um eine Wickelachse, die eine Axialrichtung definiert. Die Wickelvorrichtung kann Umlenker, insbesondere Zinken, aufweisen, die relativ zur Wickelachse in Querrichtung versetzt angeordnet sind. Zum Wickeln einer Polstermaterialwicklung aus dem Polstermaterialstrang können die Umlenker der Wickelvorrichtung in Umfangsrichtung um die Wickelachse beweglich sein.
Erfindungsgemäß ist das Wickelzentrum derart relativ zu der Abgabeöffnung angeordnet, insbesondere beweglich gelagert, dass das Wickelzentrum auf die Abgabeöffnung zu und von der Abgabeöffnung weg bewegbar ist. Dadurch, dass das Wickelzentrum bewegbar ist, kann es je nach Wickelfortschritt eine unterschiedliche, insbesondere für den jeweiligen Wicklungsfortschritt optimale, Position einnehmen. Die Abgabeöffnung kann je nach Packmaterialumformungsmaschine anders ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Abgabeöffnung am Austritt einer Deformations- oder Prägestation der Packmaterialumformungsmaschine beginnen und sich bis zu einer kanalartigen Gehäuseöffnung der Packmaterialumformungsmaschine oder sogar darüber hinaus, beispielsweise bis zu einer Leiteinrichtungsfortsetzung an das Packmaterialumformungsmaschinengehäuse erstrecken. Beispielsweise kann das Wickelzentrum flexibel positionierbar sein. Die Positionierung, insbesondere die Zu- und Wegbewegung des Wickelzentrums, kann manuell erfolgen, also beispielsweise durch einen Bediener per Hand erreicht werden, elektrisch gesteuert erfolgen oder unmittelbar an den Wickelvorgang gekoppelt sein, sodass die Zu- und Wegbewegung des Wickelzentrums in Abhängigkeit des Wicklungsfortschritts insbesondere automatisch und/oder synchron erfolgt. Durch die Zu- und Wegbewegung des Wickelzentrums in Bezug auf die Abgabeöffnung ist es einerseits möglich, ein zuverlässiges Einfädeln am Anfang eines jeweiligen Wicklungsvorgangs sicherzustellen und zum anderen einen ausreichend, insbesondere beliebig, großen Wicklungsraum zu schaffen, in dem sich die Polsterwicklung zu einer gewünschten Größe, insbesondere zu einem gewünschten Volumen, insbesondere beliebig, ausbreiten, ausdehnen bzw. entfalten kann.
In einer beispielhaften Ausführung des Polsterwicklers verlagert sich das Wickelzentrum beim Wickeln des Polsterstrangs entlang eines vordefinierten Pfads insbesondere translatorisch und/oder schwenkbeweglich. Aufgrund der vorhersehbaren Ausdehnung der Polsterwicklung haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung erkannt, dass nicht zwingend eine beliebige Verlagerungsmöglichkeit des Wickelzentrums notwendig ist, um die oben genannte Aufgabenstellung zu erfüllen. Beispielsweise kann der vordefinierte Pfad an eine vordefinierte, insbesondere prozessbedingte, Ausdehnung der Polsterwicklung angepasst sein. Beispielsweise liegt der Pfad in der Polsterebene und kann so ausgerichtet sein, dass das Wickelzentrum bei geringen Polsterwicklungsstärken nahe der Abgabeöffnung angeordnet ist und bei zunehmenden, insbesondere größeren, Polsterwicklungsstärken distal zu der Abgabeöffnung angeordnet ist. Die Polsterebene wird von der Längserstreckungsrichtung des Polsterstrangs und der Richtung der radialen Ausbreitung der Polsterwicklung, die senkrecht zur Wickelachse orientiert ist, aufgespannt.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Polsterwicklers weist der Polsterwickler eine Führungseinrichtung zum translatorischen und/oder schwenkbeweglichen Verlagern der Wickelvorrichtung auf. Beispielsweise ist die Wickelvorrichtung in der Führungseinrichtung zwangsgeführt. Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung ist die Führungseinrichtung als Linearführung, wie beispielsweise eine Schienen- oder Kulissenführung, oder als Schwenklagerung realisiert. Mittels der Linearführung kann sichergestellt werden, dass das Wickelzentrum translatorisch von der Abgabeöffnung weg und auf diese zu bewegt werden kann. Beispielsweise umfasst die Linearführung ein ortsfestes Führungsteil sowie einen dazu translatorisch bewegbaren und insbesondere zwangsgeführten Schlitten, der mit dem Wickelzentrum gekoppelt ist. Bei einer translatorischen Verlagerung fährt der Schlitten inklusive Wickelzentrum entlang des Führungsteils einen translatorischen, insbesondere vordefinierten, Pfad ab. Beispielsweise kann das ortsfeste Führungsteil als Kulisse ausgebildet sein und einen Führungsschlitz oder eine Führungsnut für den als Kulissenstein ausgebildeten Schlitten umfassen, sodass eine Kulissenführung realisiert ist. Ferner ist es möglich, dass das ortsfeste Führungsteil eine schienenartige Struktur hat, die zur Führung des als Führungswagen ausgebildeten Schlittens in Form einer Schienenführung realisiert ist. Es sei klar, dass weitere Linearführungen möglich sind, um die beschriebene Zu- und Wegbewegung zu realisieren, die allesamt vom Umfang der vorliegenden Anmeldung umfasst sein sollen. Beispielsweise kann die Führungseinrichtung auch eine Schwenklagerung umfassen, die einen Kreisbogen-Pfad für die Zu- und Wegbewegung des Wickelzentrums definiert.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung des Polsterwicklers ist die Führungseinrichtung als Schwenklagerung realisiert, die einen mit der Wickelvorrichtung gekoppelten und bezüglich einer Schwenkachse drehbar gelagerten Schwenkarm aufweist. Beispielsweise ist die Schwenkachse im Wesentlichen parallel zur Wickelachse orientiert, welche durch das Wickelzentrum verläuft. Bei der Schwenkbewegung der Schwenklagerung bewegt sich das Wickelzentrum entlang eines Kreisbogen-Pfads, wobei die Kopplung von Schwenkarm und Wickelvorrichtung so eingestellt sein kann, dass der Abstand von Wickelzentrum zur Schwenkachse konstant bleibt oder sich verändert, insbesondere reduziert. Bei der Reduzierung des Abstands kann die Schwenklagerung, insbesondere der Schwenkarm, beispielsweise mit einer Kulissenführung ausgestattet sein, in der das Wickelzentrum zusätzlich zur Rotationsbewegung auf einen translatorischen Bewegungsanteil erfährt. Die Schwenkachse kann sich außerhalb der Wickelvorrichtung befinden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Weiterbildung des Polsterwicklers ist die Führungseinrichtung als Linearführung realisiert, die einen mit der Wickelvorrichtung gekoppelten und entlang einer Translationsachse verschiebbaren Schlitten aufweist. Die Translationsachse legt den Bewegungspfad für das Wickelzentrum fest. Beispielsweise ist die Translationsachse quer, insbesondere im Wesentlichen senkrecht, zur Wickelachse orientiert. In Bezug auf die spezifischen Ausführungsmöglichkeiten für die Linearführungen sei auf die oben genannten Beschreibungen verwiesen.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Polsterwicklers ist das Wickelzentrum zwischen einer Einfädelstellung nahe der Abgabeöffnung und wenigstens einer Wickelstellung distal zu der Abgabeöffnung verlagerbar. Beispielsweise umfasst der Polsterwickler genau eine Einfädelstellung, die insbesondere dadurch charakterisiert sein kann, dass sie diejenige Position des Wickelzentrums definiert, in der das Wickelzentrum den geringsten Abstand zur Abgabeöffnung aufweist und/oder derart in Bezug auf die Abgabeöffnung ausgerichtet ist, dass das Wickelzentrum in der unmittelbaren axialen Verlängerung in Förderrichtung des Polsterstrangs stromabwärts der Abgabeöffnung angeordnet ist. Als Wickelstellung können sämtliche Positionen des Wickelzentrums entlang des Bewegungspfads bezeichnet werden, welche nicht der Einfädelstellung entsprechen. Es sei jedoch klar, dass auch in der Einfädelstellung bereits ein Wicklungsvorgang stattfindet, in dem durch Drehung des Wickelzentrums der Polsterstrang zur Bildung eines Teils der Polsterwicklung gewickelt wird. Des Weiteren kann das Wickelzentrum in eine Klebebandapplikationsstellung verbringbar sein, in der ein Klebebandapplikator des Polsterwicklers Klebeband auf eine Außenwicklung der Polsterwicklung aufbringt. Beispielsweise kann der Klebebandapplikator bei Erreichen des Wickelzentrums der Klebebandapplikationsstellung an die gewickelte Außenwicklung herangeführt werden. Beispielsweise kann der Klebebandapplikator derart ausgestaltet sein, dass das Aufbringen des Klebebands bei unterschiedlichen radialen Polsterwicklungsstärken insbesondere automatisch erfolgen kann. Beispielsweise kann der Klebebandapplikator auch ortsfest angeordnet sein. Dabei kann der Bewegungspfad des Wickelzentrums so ausgerichtet sein, dass sich das Wickelzentrum derart in Richtung des Klebebandapplikators zubewegt, dass bei Erreichen der Klebebandapplikationsstellung insbesondere automatisch Klebeband auf die Außenwicklung aufgebracht wird.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Polsterwicklers ist die Zu- und Wegbewegung des Wickelzentrums so eingestellt, dass das Wickelzentrum dann von der Abgabeöffnung wegbewegt wird, insbesondere erst dann, wenn wenigstens eine halbe, insbesondere eine vollständige, eine 1,5-fache oder eine zweifache, Polsterwicklung erzeugt ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Polsterstrang ausreichend von der Wickelvorrichtung ergriffen ist und sich nicht während des Wickelvorgangs aus der Wickelvorrichtung wieder entfernen oder lösen kann.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung umfasst der Polsterwickler eine mechanische oder elektrische Steuerung für die Zu- und Wegbewegung des Wickelzentrums. Beispielsweise kann die Steuerung eine Wegbewegung des Wickelzentrums von der Abgabeöffnung dann veranlassen, wenn eine Drehung des Wickelzentrums von wenigstens 180°, insbesondere von wenigstens 360°, 540° oder von 720°, sattgefunden hat. Beispielsweise kann die Steuerung elektrisch sein und an Sensoren zum Erfassen eines Rotationswinkels um das Wickelzentrum gekoppelt sein. Die Steuerung kann ferner dazu eingerichtet sein, in Abhängigkeit des erfassten Rotationswinkels die Zu- und Wegbewegung des Wickelzentrums zu steuern. Dazu kann die Steuerung beispielsweise an einen insbesondere elektrischen Motor gekoppelt sein, der schließlich die Bewegung des Wickelzentrums veranlasst. Des Weiteren ist es möglich, dass die Steuerung mechanisch realisiert ist, nämlich durch einen eine vorbestimmte Polsterwicklungsstärke festlegenden freien Ausbreitungsraum für die Polsterwicklung. Dies kann dadurch realisiert sein, dass der freie Ausbreitungsraum so gewählt ist, dass eine Drehung um das Wickelzentrum von wenigstens 180°, insbesondere von wenigstens 360°, 540° oder von 720°, insbesondere zur Erzeugung wenigstens einer halben, insbesondere einer vollständigen, einer 1,5-fachen oder einer zweifachen, Polsterwicklung erfolgt ist und dann, wenn der freie Ausbreitungsraum belegt ist, beispielsweise über einen mechanischen Mitnehmer oder ein Widerlager eine Bewegung des Wickelzentrums insbesondere weg von der Abgabeöffnung initiiert wird. Eine derartige mechanische Steuerung bedarf keiner elektrischen Komponenten und keiner Regelung, und auch keines Eingriffs durch eine Bedienungsperson.
In einer weiteren beispielhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Polsterwicklers ist die Zu- und Wegbewegung des Wickelzentrums durch ein Widerlager veranlasst. Das Widerlager kann beispielsweise Teil einer mechanischen Steuerung sein. Beispielsweise ist das Widerlager durch eine insbesondere ortsfeste und/oder freidrehende Andrückrolle oder eine feststehende Andrückplatte realisiert. Über die Andrückrolle kann zum einen der Polsterstrang umgelenkt und/oder abgelenkt und schließlich der Wickelvorrichtung, insbesondere in Richtung des Wickelzentrums, zugeführt werden. Der Polsterstrang rollt an der freidrehenden Andrückrolle ab, welche auch bewegbar sein kann. Beispielsweise kann, um eine gewünschte Zu- und Wegbewegung einzustellen, die Andrückrolle vor einem Wickelvorgang oder auch währenddessen verlagert werden. Jedenfalls kann die Andrückrolle in ihrer Position fixiert werden, damit eine konstante Widerlagerfunktion gegeben ist.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung ist das Widerlager der Wickelvorrichtung derart zugeordnet, dass das Widerlager das Wickelzentrum mit zunehmender radialer Polsterwicklungsstärke von sich wegdrängt. Dadurch, dass das Widerlager ortsfest ist und sich mit zunehmendem Wickelvorgang die radiale Polsterwicklungsstärke der Polsterwicklung erhöht, führt dies dazu, dass jeweils die Außenwicklung der Polsterwicklung mit dem Widerlager in einen Kontakt gerät. Dadurch, dass das Wickelzentrum beweglich gelagert ist, das Widerlager jedoch ortsfest angeordnet ist, drückt sich das Wickelzentrum sozusagen selbsttätig mit anwachsender radialer Polsterwicklungsstärke der aufgewickelten Polsterwicklung von dem Widerlager weg. Somit schafft sich die Wickelvorrichtung selbstständig ausreichend Platz, sodass sich zuverlässig und hinderungsfrei eine Polsterwicklung gewünschter und/oder beliebiger Größe ausbilden kann.
In einer beispielhaften Weiterbildung ist das Widerlager stromabwärts der Abgabeöffnung und stromaufwärts des Wickelzentrums angeordnet. Mit anderen Worten liegt das Widerlager zwischen Abgabeöffnung und Wickelzentrum. Auf diese Weise wird ein besonders kompakter Polsterwickler geschaffen.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Polsterwicklers ist das Wickelzentrum in Richtung der Abgabeöffnung, insbesondere in die Einfädelstellung, vorgespannt, insbesondere federvorgespannt. Dadurch kann beispielsweise erreicht werden, dass am Ende eines Wickelvorgangs, insbesondere nach dem Entnehmen der gewickelten Polsterwicklung, die ggf. mit Klebeband durch den Klebebandapplikator versehen sein kann, selbstständig in Richtung der Abgabeöffnung zurückbewegt wird, insbesondere in die Einfädelstellung, sodass sofort mit einem weiteren Wickelvorgang gestartet werden kann. In einer alternativen Ausführung ist dafür eine elektrische Steuerung vorgesehen, die einen Motor dazu veranlasst, nach der Entnahme des gewickelten Polsters das Wickelzentrum in Richtung der Abgabeöffnung, insbesondere die Einfädelstellung, zu bewegen.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung weist der erfindungsgemäße Polsterwickler einen insbesondere elektrischen Motor zum Verlagern des Wickelzentrums auf. Beispielsweise ist der Motor mit einer elektrischen Steuerung zum Steuern der Zu und Wegbewegung des Wickelzentrums gekoppelt. Die Steuerung kann entsprechend der zuvor beschriebenen beispielhaften Ausführungen ausgebildet sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen sei auf die vorhergehenden Ausführungen verwiesen.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung weist der erfindungsgemäße Polsterwickler Sensorik zum Erfassen einer radialen Polsterwicklungsstärke, einer Position und/oder einer Verfahrstrecke des Wickelzentrums auf. Mittels der Sensorik ist es möglich, den Wicklungsvorgang zu überwachen und/oder der Wicklungsvorgang zu steuern.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung ist die Steuerung dazu eingerichtet, in Abhängigkeit der erfassten radialen Polsterwicklungsstärke, der Position und/oder Verfahrstrecke des Wickelzentrums die Zu- und Wegbewegung des Wickelzentrums zu steuern. Dabei kann die Steuerung beispielsweise den Motor zum Verlagern des Wickelzentrums ansteuern. Beispielsweise kann der Zu- und Wegbewegungspfad des Wickelzentrums mit einer der Sensorik und/oder der Steuerung zugeordneten Rasterung versehen sein. Ferner kann die Zu- und Wegbewegung des Wickelzentrums abgestimmt sein. Insbesondere kann die Sensorik anhand der Rasterung die Position des Zu- und Wegbewegung des Wickelzentrums entlang des Bewegungspfads erfassen und die Steuerung auf dieser Basis eine Verlagerung des Wickelzentrums veranlassen. Beispielsweise kann die Bewegung des Wickelzentrums inkremental erfolgen.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der erfindungsgemäße Polsterwickler einen Klebebandapplikator zum Aufbringen von Klebeband auf eine Außenwicklung der Polsterwicklung aufweist. In Bezug auf den Klebebandapplikator sei auf die internationale Patentanmeldung der Anmelderin PCT/EP2020/o87502 verwiesen, deren diesbezüglicher Inhalt hiermit vollständig unter Bezugnahme aufgenommen ist. Beispielsweise kann der Klebebandapplikator eine Aufnahme für eine Klebebandrolle aufweisen. Ferner kann der Klebebandapplikator einen Klebebandkopf aufweisen, der dazu dient, Klebeband auf die Außenwicklung der Polsterwicklung aufzubringen. Der Klebebandkopf kann eine insbesondere keilförmige Klebebandführung aufweisen, die einen Abstreifer für das abgegebene Klebeband bilden kann. Beispielsweise weist der Klebebandkopf eine drehbar gelagerte Klebebandapplikationsrolle auf, die mit der Führung kooperiert, um das Klebeband gezielt auf die Außenwicklung der Polsterwicklung aufzubringen. Ferner ist eine Trennvorrichtung, wie beispielsweise ein Messer, vorgesehen, um Klebeband von der Klebebandrolle abzutrennen. Beispielsweise ist ein Mantel der Klebebandapplikationsrolle strukturiert, insbesondere mit einer sich wiederholenden Vorsprung-Vertiefung-Struktur ausgebildet, mit der ein entsprechend formkorrespondierendes Messer, insbesondere ein kammartiges Messer, zur Vermeidung des Anklebens und Mitziehens des Klebebands an der Klebebandapplikationsrolle zusammenwirkt. Auf diese Weise ist eine Abstreiferfunktion geschaffen. Ferner kann die Strukturierung des Mantels der Klebebandapplikationsrolle so ausgebildet sein, dass eine Zentrierung und/oder eine Führung des Klebebands in Richtung Mittellinie der Klebebandapplikationsrolle erfolgt. Dazu können beispielsweise außenseitige Vorsprünge einen größeren Durchmesser aufweisen als mittige, sodass Klebeband auch unterschiedlicher Breiten mittig zwischen den außenseitigen Vorsprüngen geführt und zentriert werden kann. Des Weiteren kann ein Klebebandrollenträger vorgesehen sein, der mit unterschiedlichen Distanzstücken in der Höhe variabel einstellbar ist, um eine Anpassung an unterschiedliche Klebebandbreiten bereitzustellen. Ferner kann der Klebebandapplikator mit Sensorik, beispielsweise einem Induktionssensor, versehen sein, die dazu eingerichtet ist, zu überprüfen, ob sich die Klebebandrolle tatsächlich dreht, sodass zuverlässig sichergestellt ist, dass Klebeband aufgebracht wird und/oder ein Fehlbetrieb erkannt werden kann.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Polsterwicklers ist die Anordnung des Klebebandapplikators derart auf die Zu- und Wegbewegung des Wickelzentrums abgestimmt, dass die Polsterwicklung mit zunehmender radialer Polsterwicklungsstärke Klebeband von dem Klebebandapplikator insbesondere selbsttätig mitnimmt bzw. abzieht, ggf. abtrennt. Beispielsweise nimmt die Polsterwicklung dann Klebeband mit, wenn die Polsterwicklung eine insbesondere vorbestimmte und/oder eingestellte radiale Polsterwicklungsstärke erreicht hat.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung ist der Polsterwickler durch eine stromaufwärts der Wickelvorrichtung angeordnete Packmaterialumformungsmaschine mit einer Abgabeöffnung zum Abgeben des zu einem Polsterstrang umgeformten Packmaterials versehen. In Bezug auf die Packmaterialumformungsmaschine und die Abgabeöffnung kann auch die vorgehenden Ausführungen und beispielhaften Beschreibungen verwiesen werden, sodass Wiederholungen vermieden werden können. Eine Packmaterialumformungsmaschine zur Fertigung von Polstersträngen aus einem bahnförmigen Ausgangsmaterial ist in EP 3159291 B1 gezeigt, dessen Inhalt hierin unter Bezugnahme aufgenommen ist.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung ist die Packmaterialumformungsmaschine dazu eingerichtet, das Packmaterial derart zu einem Polsterstrang mit einer Breiten-, einer Längs- und einer Höhenerstreckung umzuformen, dass die Breitenerstreckung wenigstens doppelt so groß wie dessen Höhenerstreckung ist. Beispielsweise kann ein mittiger Deformations- und/oder Prägebereich in dem Polsterstrang erzeugt werden. Dies kann dadurch realisiert werden, dass die Packmaterialumformungsmaschine wenigstens ein Deformations- und/oder Prägerollenpaar aufweist, welches den Mittelbereich des Polsterstrangs deformiert, prägt und/oder ineinander verhakt. Diesbezüglich kann auf die zuvor genannten Packmaterialumformungsmaschinen der Anmelderin verwiesen werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Weiterbildung sind die Packmaterialumformungsmaschine und die Wickelvorrichtung so zueinander ausgerichtet, dass die Breitenerstreckung des Polsterstrangs bei Erreichen des Wickelzentrums im Wesentlichen parallel zur Wickelachse orientiert ist. Dadurch kann der Wickelvorgang durchgeführt werden, ohne dass eine Torsion und/oder ein Umschlagen des Polsterstrangs notwendig ist. Es hat sich herausgestellt, dass eine in die Breitenrichtung des Polsterstrangs orientierte Wickelachse sich vorteilhaft auf den Wickelvorgang und/oder die Polsterwicklungsform auswirkt.
Wenn in der vorliegenden Erfindung von im Wesentlichen parallel und/oder im Wesentlichen senkrecht gesprochen wird, ist dies dahingehend zu verstehen, dass die entsprechenden Beziehungen durchaus parallel oder senkrecht sein können, jeweils unter Berücksichtigung von Fertigungstoleranzen, wobei mit inbegriffen ist, dass eine Abweichung der jeweiligen Achsen von bis zu 30°, insbesondere bis zu 15°, 10° oder bis zu 5°, zulässig ist, um unter die Beschreibung im Wesentlichen zu fallen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist ein Verfahren zum Verarbeiten eines aus einem bahnförmigen Packmaterial, insbesondere einer Rolle oder einem Leporellostapel, beispielsweise aus Papier, durch eine Packmaterialumformungsmaschine umgeformten und diese an eine die Abgabeöffnung verlassenden Polsterstrangs, insbesondere zu einer Polsterwicklung, bereitgestellt. Erfindungsgemäß wird der Polsterstrang um ein Wickelzentrum gewickelt, das in Abhängigkeit des Verarbeitungsfortschritts auf die Abgabeöffnung zu und von der Abgabeöffnung wegbewegt wird. Unter Verarbeitung kann der vollständige Wicklungsvorgang beginnend mit dem Einfädeln des Polsterstrangs in die Wickelvorrichtung und das abschließende Entnehmen der gewickelten Polsterentwicklung von der Wickelvorrichtung verstanden werden. Insbesondere beinhaltet der Verarbeitungsfortschritt das Zunehmen der radialen Polsterwicklungsstärke während des Aufwickelns des Polsterstrangs zur Polsterwicklung.
In einer beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Polsterstrang mittels eines nach einem der zuvor beschriebenen Aspekte bzw. einer der zuvor beschriebenen beispielhaften Ausführungen von erfindungsgemäßen Polsterwicklern verarbeitet.
Der erfindungsgemäße Polsterwickler kann zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestaltet sein.
Bevorzugte Ausführungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Im Folgenden werden weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung mittels Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung anhand der beiliegenden beispielhaften Zeichnungen deutlich, in denen zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Polsterwicklers;
2 eine schematische Darstellung des Polsterwicklers aus 1 im Betrieb;
3 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Polsterwicklers;
4 eine perspektivische schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Polsterwicklers;
5 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Polsterwicklers;
6 eine schematische Darstellung des Polsterwicklers aus 5 im Betrieb;
7 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Polsterwicklers; und
8 eine weitere perspektivische schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Polsterwicklers.

Für dieselben oder ähnliche Komponenten werden nachfolgend dieselben oder ähnliche Bezugszeichen verwendet. Im Folgenden ist ein Polsterwickler zum Verarbeiten eines Polsterstrangs zu einer Polsterwicklung im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 1 versehen. Der Polsterwickler 1 in einer bevorzugten Ausführung weist die folgenden Hauptkomponenten auf: eine Wickelvorrichtung 3; eine Packmaterialumformungsmaschine 5; und ggf. eine Führungseinrichtung 7. Eine Polsterwicklung ist im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 11 und ein Polsterstrang mit dem Bezugszeichen 9 versehen.
In der Packmaterialumformungsmaschine 5 erfolgt eine Umformung des bahnförmigen Ausgangsmaterials zu einem Strang eines dreidimensionalen Polstermaterials 9. Die Packmaterialumformungsmaschine 5 kann insbesondere einen schlauchartigen oder streifenförmigen Polsterstrang 9 aus dem bahnförmigen Ausgangsmaterial erzeugen. Bei der Umformung des Ausgangsmaterials in der Packmaterialumformungsmaschine 5 wird ein Polsterstrang 7 erzeugt, dessen Breitenerstreckung gegenüber der Breitenerstreckung des Ausgangsmaterials reduziert ist und dessen Höhenerstreckung wesentlich größer ist als die Stärke des Ausgangsmaterials. Vorzugsweise beträgt die Breitenerstreckung des Polsterstrangs 9 wenigstens das doppelte wie dessen Höhenerstreckung. Die Umformung in der Packmaterialumformungsmaschine 5 erfolgt vorzugsweise kontinuierlich, sodass aus dem bahnförmigen Ausgangsmaterial ein 3D-Polsterstrang 9 gefertigt wird, wobei die Längserstreckung des Polsterstrangs 9 abgesehen von den bei der Umformung einhergehenden Kontraktionen im Wesentlichen zur Längserstreckung des Ausgangsmaterials korrespondiert.
Als Packmaterialumformungsmaschinen 5 kommen beispielsweise die unter den Markennamen PaperJet oder SpeedMan vertriebenen Vorrichtungen der Anmelderin in Betracht. Als Pack- oder Ausgangsmaterial zur Umformung zu einem Polsterstrang kommt insbesondere Papierbahnmaterial in Betracht, das beispielsweise als Rolle oder Leporello-Stapel gelagert sein kann. Das bahnförmige Ausgangsmaterial hat im Allgemeinen eine Längendimension, die mehrere Größenordnungen größer ist als die Querdimension (Breite). Die Querdimension des Ausgangsmaterials ist um mehrere Größenordnungen größer als die Stärke des Ausgangsmaterials. Die Stärke des Ausgangsmaterials ist im Allgemeinen geringer als 1 mm. Die Breite des Ausgangsmaterials beträgt zumindest wenige Zentimeter und höchstens wenige Meter. Die Längserstreckung des Ausgangsmaterials beträgt mehr als 10 m, vorzugsweise mehr als 50 m, insbesondere mehr als 100 m. Das Ausgangsmaterial kann mehrere Lagen Packmaterial umfassen.
Die Packmaterialumformungsmaschine 5 gibt den Polsterstrang 9 an einer Ausgabeöffnung 6 in einer Förderrichtung F aus. Die Packmaterialumformungsmaschine 5 kann derart angeordnet und ihre Ausgabeöffnung 6 so ausgerichtet sein, dass die Förderrichtung F im Wesentlichen in Horizontalrichtung H erfolgt. Bezüglich einer Wickelachse W der nachfolgend beschriebenen Wickelvorrichtung 3 ist die Förderrichtung F in einer Radialrichtung R ausgerichtet. In Vertikalrichtung V erfolgt die Ausgabe des Polsterstrangs 9 aus der Packmaterialumformungsmaschine 9 etwa auf vertikaler Höhe zweier Umlenker 15 der Wickelvorrichtung 3. Der Polsterstrang 9 bewegt sich ausgehend von der Packmaterialumformungsmaschine 5 zu der Wickelvorrichtung 3 im Wesentlichen auf einer horizontalen Ebene. Die horizontale Ebene, auf welcher der Polsterstrang 9 von der Packmaterialumformungsmaschine 5 zu der Wickelvorrichtung 3 geführt wird, kann der Wickelebene entsprechen, in welcher durch die Wickelvorrichtung 3 aus dem Polstermaterialstrang 7 wie beispielsweise in DE 10 2018 107 156 A1 beschrieben eine Polsterspirale oder 11 Polsterwicklung gewickelt wird.
Die Wickelvorrichtung 3 kann einen als Drehteller gebildeten Ausleger 15 mit zwei daran als Zinken gebildeten Umlenkern 13 aufweisen. Die Zinken 13 sind an dem Ausleger 15 einander diametral gegenüberliegend befestigt. Die Umlenker 13, die einen größten Durchmesser aufweisen, sind in Radialrichtung in einem Abstand a voneinander angeordnet. Der Abstand a der Umlenker 13 kann etwa doppelt so groß sein wie der Abstand b je eines Umlenkers 13 zu der Wickelachse W. Die Wickelvorrichtung 3 kann innerhalb eines nicht dargestellten Gehäuses des Polsterwicklers angeordnet sein. Innerhalb des Gehäuses ist ein Wickelbereich 31 geschaffen, in dem die Polsterwicklung 11 von der Wickelvorrichtung 3 erzeugt wird und sich in Radialrichtung R ausdehnen kann. Die radiale Ausdehnung der Polsterwicklung 11 kann als Polsterwicklungsstärke bezeichnet werden und wächst kontinuierlich mit fortschreitendem Wickelvorgang an, insbesondere bis zu einer beispielsweise vordefinierten Polsterwicklungsstärke.
Bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren werden beispielhafte Ausführungen erfindungsgemäßer Polsterwickler 1 beschrieben. Zu den beiliegenden Figuren sei angemerkt, dass der Polsterstrang 9 und die Polsterwicklung 11 schematisch angedeutet sind. Die Figuren dienen in diesem Zusammenhang im Wesentlichen dazu, den Verarbeitungsprozess des Polsterstrangs 9 zur Bildung einer Polsterwicklung 11 darzustellen, ohne dass die konkrete Form des Packmaterials und/oder des Polsterstrangs 9 bzw. der Polsterwicklung 11 im Detail abgebildet sind.
In den 1 bis 8 sind zwei Grundsatzausführungsformen erfindungsgemäßer Polsterwickler 1 abgebildet, wobei in den 1 bis 4 ein Polsterwickler 1 mit schwenkbeweglich verlagerbarer Wickelvorrichtung 3 abgebildet ist und in den 5 bis 8 ist die Wickelvorrichtung 3 translatorisch verlagerbar. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird bei der folgenden Beschreibung der beispielhaften Ausführung anhand der beiliegenden Figuren vordergründig auf die sich in Bezug auf die verschiedenen Ausführungen ergebenden Unterschiede eingegangen.
Bezugnehmend auf die 1 und 2 ist ein Verarbeitungsprozess eines aus einem bahnförmigen Packmaterial durch die Packmaterialumformungsmaschine 5 umgeformten Polsterstrangs 9 zu einer Polsterwicklung 11 ersichtlich. In der in 1 dargestellten Ausgangsposition des Polsterwicklers 1, die eine Einfädelstellung darstellt, ist die Wickelvorrichtung 3 nahe an die Abgabeöffnung 6 der Packmaterialumformungsmaschine 5 herangeführt. Ferner ist, wie es in 1 schematisch abgebildet ist, die Wickelvorrichtung 3 so zur Abgabeöffnung 6 ausgerichtet, dass der die Packmaterialumformungsmaschine 5 verlassende Polsterstrang 9 in Förderrichtung F zum Wickelzentrum, das mit dem Bezugszeichen 17 angedeutet ist und eine in die Blattebene orientierte Wickelachse festgelegt, gefördert wird. Sobald der Polsterstrang 9 zwischen die beiden Umlenker 13, also die Wickelzinken, gefördert ist, kann die Wickelvorrichtung 3 damit beginnen, sich um das Wickelzentrum 17 zu rotieren, um eine Polsterwicklung 11 zu bilden. In 2 ist das vorlaufende Ende des Polsterstrangs 21 abgebildet, an welches eine Anfangswicklung 19 anschließt. Mit zunehmendem Wickelfortschritt (vgl. 1 übergehend in 2) nimmt eine in der Blattebene orientierte radiale Polsterwicklungsstärke zu, da sich mehr und mehr Polsterwicklungen 11 bilden und spiralförmig umeinanderschlingen.
In den 1 und 2 ist schematisch die Führungseinrichtung 7 abgebildet, die hier als Schwenklagerung 21 mit einem ortsfesten Schwenklager 23, an dem ein schwenkbar gelagerter Schwenkarm 25 gekoppelt ist. Ferner ist der Schwenkarm 25 mit der Wickelvorrichtung 3 gekoppelt, sodass das Wickelzentrum 17 entlang eines schematisch durch den Kreisbogen 27 abgebildeten Pfads bewegt werden kann. Wie aus einem Vergleich der 1 und 2 ersichtlich ist, wandert das Wickelzentrum 17 mit zunehmend radialer Polsterwicklungsstärke der Polsterwicklungen 11 von der Abgabeöffnung 6 weg, damit der Wicklungsraum für die Polsterwicklung 11 vergrößert wird.
In 3 ist eine beispielhafte Weiterbildung eines erfindungsgemäßen Polsterwicklers 1 abgebildet, der zusätzlich einen Klebebandapplikator 29 zum Aufbringen von Klebeband auf eine Außenwicklung 31 der Polsterwicklung 11 und ein Widerlager 33 für den Polsterstrang 9 und/oder die Polsterwicklung 11 aufweist. Das Widerlager 33 ist in der beispielhaften Ausführung in 3 als ortsfest angebrachte Gegendruck- oder Andrückplatte 35 realisiert, welche eine der jeweils außenseitig angeordneten Polsterwicklung 11 zugeordnete Andrück- bzw. Gegendrückfläche aufweist. Mittels des Widerlagers 33 kann die Zu- bzw. Wegbewegung des Wickelzentrums 37 vor der Ausgabeöffnung 6 im Wesentlichen selbsttätig erfolgen, ohne dass es eines Zugriffs einer Bedienperson und/oder einer elektrischen Steuerung bedarf. Über das Widerlager 33 kann die Zu- und Wegbewegung des Wickelzentrums 17 in Bezug auf die Abgabeöffung 6 direkt proportional zur Ab- bzw. Zunahme der radialen Polsterwicklungsstärke der Polsterwicklung 11 eingestellt werden. Denn mit zunehmender radialer Polsterwicklungsstärke drückt jeweils die die Außenwicklung bildende Polsterwicklung 11 gegen das Widerlager 33, sodass aufgrund der beweglichen Lagerung des Wickelzentrums 17 das Widerlager 33 das Wickelzentrum 17 wegdrängt, was eine Schwenkbewegung des Schwenkarms 25 inklusive der Wickelvorrichtung 3 um die Schwenkachse S zur Folge hat.
Wie in 3 ebenfalls ersichtlich ist, ist der Klebebandapplikator 29 so angeordnet, dass bei einer insbesondere vorbestimmten und/oder vorab eingestellten radialen Polsterwicklungsstärke, die in 3 schematisch mit dem Bezugszeichen c angedeutet ist, der Klebebandapplikator 29 aktiviert wird. Dies erfolgt dadurch, dass die Außenwicklung der Polsterwicklung 11 Klebeband 37 von einer Klebebandrolle über einen Klebebandapplikationskopf 39 abzieht, sodass während des Wickelvorgangs Klebeband auf die Außenwicklung appliziert wird.
Die Ausführung des Polsterwicklers 1 gemäß 4 entspricht im Wesentlichen der Ausführung des Polsterwicklers 1 aus 3. Im Unterschied zur 3 weist der Polsterwickler 1 aus 4 ein anderes Widerlager 33 auf, das in 4 als eine ortsfeste, freidrehende Andrückrolle 43 realisiert ist. Die Andrückrolle 43 ist in Förderrichtung betrachtet zwischen dem Wickelzentrum 17 und der Abgabeöffnung 6 der Packmaterialumformungsmaschine 5 angeordnet und bildet zum einen die Widerlagerfunktion und zum anderen zum Umlenken des Polsterstrangs stromaufwärts des Wickelzentrums 17 bzw. stromaufwärts der Polsterwicklung 11.
Wie in 4 schematisch dargestellt ist, sind die Rotationsrichtungen der Wickelvorrichtung 3 R3 gegenüber der Rotationsrichtung R7 der Führungseinrichtung 7 gegenläufig. Die jeweiligen Rotationsachsen sind parallel zueinander angeordnet und achsversetzt. Während des Wicklungsvorgangs, also bei einer Rotation entsprechend der Rotationsrichtung R3 wandert das Wickelzentrum 17 in Richtung des Klebebandapplikators 29, und zwar über eine Schwenkbewegung mittels der Führungseinrichtung 7 entsprechend der Rotationsrichtung R7.
In den 5 bis 8 ist der Polsterwickler 1 statt mit einer Schwenklagerung 21 mit einer Linearführung 45 versehen, welche einen translatorischen Bewegungspfad 47 für das Wickelzentrum 17 definiert, was in den 5 und 6 schematisch angedeutet ist. Unter Bezugnahme auf 7 ist zu erkennen, dass das Prinzip bei der Linearführung 45 analog zu verstehen ist zur Schwenklagerung 21. Die Linearführung 45 ist so ausgebildet und dazu eingerichtet, dass mit zunehmendem Polsterwicklungsdurchmesser das Wickelzentrum 17 sich von der Abgabeöffnung 6 der Packmaterialumformungsmaschine wegbewegt, insbesondere in Richtung des Klebebandapplikators 29. Bezugnehmend auf 8 wird nun die Linearführung 45 näher beschrieben, die in 8 beispielhaft als Kulissenführung realisiert ist. Ein als Kulisse ausgebildetes Führungsteil 47, welches eine Führungsnut 49 für einen darin aufgenommenen, als Kulissenstein ausgebildeten Schlitten 51 aufweist, stellt einen vordefinierten Translationspfad für den Schlitten 51 bereit, welcher eine Zu- und Wegbewegung des Wickelzentrums 17 in Bezug auf die Abgabeöffnung 6 realisiert. Die Rotationsachse R3 der Wickelvorrichtung 3 verläuft durch den drehbar mit der Wickelvorrichtung 3 gekoppelten Kulissenstein 51. Ferner ist in 8 zu erkennen, dass die Linearführung dazu genutzt wird, die Lagerung der freidrehenden Widerlager-Andrückrolle zu übernehmen. In Bezug auf die Klebebandapplikation kann auf die vorhergehenden Beschreibungen verwiesen werden.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
Bezugszeichenliste

1: Polsterwickler
3: Wickelvorrichtung
5: Packmaterialumformungsmaschine
7: Führungseinrichtung
9: Polsterstrang
11: Polsterwicklung
13: Umleger
15: Ausleger
17: Wickelzentrum
19: Anfangswicklung
21: Vorlaufendes Ende
23: Schwenklagerung
25: Schwenkarm
27: Schwenkpfad
29: Klebebandapplikator
31: Außenwicklung
33: Widerlager
35: Andrückplatte
37: Klebeband
39: Klebebandapplikationskopf
41: Klebebandrolle
43: Andrückrolle
45: Linearführung
47: Translationspfad
49: Führungsteil
51: Führungsnut
53: Führungswagen
S: Schwenkachse
H: Horizontalrichtung
V: Vertikalrichtung
F: Förderrichtung
a: Abstand der Umleger
b: Abstand Umleger zu Wickelzentrum
c: radiale Polsterwicklungsstärke
R3: Rotationsachse der Wickelvorrichtung
R7: Schwenkachse der Führungseinrichtung
R43: Rotationsachse der Andrückrolle

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

DE 102018107156 A1 [0002, 0003, 0012, 0042]
WO 2020/154172 A1 [0004]
EP 3159291 B1 [0010, 0030]

Claims

Polsterwickler (1) zum Verarbeiten eines aus einem bahnförmigen Packmaterial, insbesondere einer Rolle oder einem Leporellostapel, beispielsweise aus Papier, durch eine Packmaterialumformungsmaschine (5) umgeformten Polsterstrangs (9), insbesondere zu einer Polsterwicklung (11), umfassend: eine stromabwärts einer Abgabeöffnung der Packmaterialumformungsmaschine (5) angeordnete Wickelvorrichtung (3) mit einem drehbar gelagerten Wickelzentrum, um das der Polsterstrang (9) zur Bildung der Polsterwicklung (11) wickelbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass das Wickelzentrum (17) derart relativ zu der Abgabeöffnung angeordnet ist, dass das Wickelzentrum (17) auf die Abgabeöffnung zu und von der Abgabeöffnung weg bewegbar ist.
Polsterwickler (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Wickelzentrum (17) beim Wickeln des Polsterstrangs (9) entlang eines vordefinierten Pfads (27,47) insbesondere translatorisch und/oder schwenkbeweglich verlagert.
Polsterwickler (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Führungseinrichtung (7) zum translatorischen und/oder schwenkbeweglichen Verlagern der Wickelvorrichtung, die insbesondere in der Führungseinrichtung (7) zwangsgeführt ist, wobei insbesondere die Führungseinrichtung (7) als Linearführung, wie eine Schienen- oder Kulissenführung, oder als Schwenklagerung realisiert ist.
Polsterwickler (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (7) als Schwenklagerung realisiert ist, die einen mit der Wickelvorrichtung (3) gekoppelten und bezüglich einer Schwenkachse drehbar gelagerten Schwenkarm aufweist, wobei insbesondere die Schwenkachse im Wesentlichen parallel zur Wickelachse orientiert ist.
Polsterwickler (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (7) als Linearführung realisiert ist, die einen mit der Wickelvorrichtung (3) gekoppelten und entlang einer Translationsachse verschiebbaren Schlitten aufweist, wobei insbesondere die Translationsachse quer, insbesondere im Wesentlichen senkrecht, zur Wickelachse orientiert ist.
Polsterwickler (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wickelzentrum (17) zwischen einer Einfädelstellung nahe der Abgabeöffnung und wenigstens einer Wickelstellung distal zu der Abgabeöffnung verlagerbar ist, wobei insbesondere das Wickelzentrum (17) in eine Klebebandapplikationsstellung verbringbar ist, in der ein Klebebandapplikator (29) Klebeband auf eine Außenwicklung der Polsterwicklung (11) aufbringt.
Polsterwickler (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zu- und Wegbewegung des Wickelzentrums so eingestellt ist, dass das Wickelzentrum (17) dann von der Abgabeöffnung weg bewegt wird, wenn wenigstens eine halbe, insbesondere eine vollständige, eine 1,5-fache oder eine 2-fache, Polsterwicklung (11) erzeugt ist.
Polsterwickler (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mechanische oder elektrische Steuerung, die eine Wegbewegung des Wickelzentrums von der Abgabeöffnung dann veranlasst, wenn eine Drehung um das Wickelzentrum (17) von wenigstens 180°, insbesondere von wenigstens 360°, 540° oder von 720°, stattgefunden hat, wobei insbesondere die Steuerung an Sensorik zum Erfassen eines Rotationswinkels um das Wickelzentrum (17) gekoppelt ist und/oder die Steuerung durch einen eine vorbestimmte Polsterwicklungsstärke festlegenden freien Ausbreitungsraum für die Polsterwicklung (11) realisiert ist.
Polsterwickler (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zu- und Wegbewegung des Wickelzentrums direkt proportional zur Ab- und Zunahme der radialen Polsterwicklungsstärke der Polsterwicklung (11) eingestellt ist.
Polsterwickler (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zu- und Wegbewegung des Wickelzentrums durch ein Widerlager, wie eine insbesondere ortsfeste und/oder freidrehende Andrückrolle, veranlasst ist.
Polsterwickler (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager der Wickelvorrichtung (3) derart zugeordnet ist, dass das Widerlager das Wickelzentrum (17) mit zunehmender radialer Polsterwicklungsstärke von sich weg drängt.
Polsterwickler (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager stromabwärts der Abgabeöffnung und stromaufwärts des Wickelzentrums angeordnet ist.
Polsterwickler (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wickelzentrum (17) in Richtung der Abgabeöffnung, insbesondere in die Einfädelstellung, vorgespannt, insbesondere federvorgespannt, ist.
Polsterwickler (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen insbesondere elektrischen Motor zum Verlagern des Wickelzentrums, wobei insbesondere der Motor mit einer elektrischen Steuerung zum Steuern der Zu- und Wegbewegung des Wickelzentrums gekoppelt ist.
Polsterwickler (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Sensorik zum Erfassen einer radialen Polsterwicklungsstärke, einer Position und/oder einer Verfahrstrecke des Wickelzentrums.
Polsterwickler (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit der erfassten radialen Polsterwicklungsstärke, der Position und/oder der Verfahrstrecke des Wickelzentrums die Zu- und Wegbewegung des Wickelzentrums zu steuern, insbesondere den Motor zum Verlagern des Wickelzentrums anzusteuern.
Polsterwickler (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Klebebandapplikator (29) zum Aufbringen von Klebeband auf eine Außenwicklung der Polsterwicklung (11).
Polsterwickler (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung des Klebebandapplikators derart auf die Zu- und Wegbewegung des Wickelzentrums abgestimmt ist, dass die Polsterwicklung (11) mit zunehmender radialer Polsterwicklungsstärke, insbesondere bei Erreichen einer insbesondere vorbestimmten und/oder einstellbaren radialen Polsterwicklungsstärke, Klebeband von dem Klebebandapplikator (29) mitnimmt.
Polsterwickler (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine stromaufwärts der Wickelvorrichtung (3) angeordnete Packmaterialumformungsmaschine (5) mit einer Abgabeöffnung zum Abgeben des zu einem Polsterstrang (9) umgeformten Packmaterials.
Polsterwickler (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Packmaterialumformungsmaschine (5) dazu eingerichtet ist, das Packmaterial derart zu einem Polsterstrang (9) mit einer Breiten-, einer Längs- und einer Höhenerstreckung umzuformen, dass die Breitenerstreckung wenigstens doppelt so groß wie dessen Höhenerstreckung ist.
Polsterwickler (1) nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Packmaterialumformungsmaschine (5) und die Wickelvorrichtung (3) so zueinander ausgerichtet sind, dass die Breitenerstreckung des Polsterstrangs (9) bei Erreichen des Wickelzentrums im Wesentlichen parallel zur Wickelachse orientiert ist.
Verfahren zum Verarbeiten eines aus einem bahnförmigen Packmaterial, insbesondere einer Rolle oder einem Leporellostapel, beispielsweise aus Papier, durch eine Packmaterialumformungsmaschine (5) umgeformten und diese an einer Abgabeöffnung verlassenden Polsterstrangs (9), insbesondere zu einer Polsterwicklung (11), bei dem: der Polsterstrang (9) um ein Wickelzentrum (17) gewickelt wird; dadurch gekennzeichnet, dass das Wickelzentrum (17) in Abhängigkeit des Verarbeitungsfortschritts auf die Abgabeöffnung zu und von der Abgabeöffnung weg bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 22, bei dem der Polsterstrang (9) mittels eines nach einem der Ansprüche 1 bis 21 ausgebildeten Polsterwicklers verarbeitet wird.