DE102021125083A1

DE102021125083A1 - Guillotine-Abtrennstation

Info

Publication number: DE102021125083A1
Application number: DE102021125083.8A
Authority: DE
Inventors: Bastian Schalk; Erik ALBERT
Original assignee: Sprick Bielefelder Papier und Wellpappenwerke and Co GmbH
Current assignee: Sprick Bielefelder Papier und Wellpappenwerke and Co GmbH
Priority date: 2021-09-28
Filing date: 2021-09-28
Publication date: 2023-03-30

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen eines dreidimensionalen Verpackungserzeugnisses aus einem bahnförmigen Ausgangsmaterial, umfassend eine Vorformstation, die dazu eingerichtet ist, durch radiales nach innen Falten von lateralen Ausgangsmaterialbahnabschnitten des Ausgangsmaterials zwei sich in Bahnrichtung erstreckende laterale Knautsch-Hohlräume und eine sich in Bahnrichtung erstreckende zentrale Befestigungs- und/oder Deformationszone zu formen, in der sich die umgefalteten Ausgangsmaterialbahnabschnitte überlappen und aneinander gebunden sind, und eine in Förderrichtung an die Vorformstation anschließende Abtrennstation, die ein Verpackungserzeugnis einer gewünschten Länge von dem Ausgangsmaterial abtrennt, wobei eine Schneide der Abtrennstation derart geführt ist, dass sie im Schnitteingriff die Ausgangsmaterialbahn quer zur Förderrichtung entgegen der Gravitationsrichtung translatorisch durchtrennt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum maschinellen Erzeugen eines dreidimensionalen Verpackungserzeugnisses aus einem bahnförmigen Papierausgangsmaterial. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein mittels einer erfindungsgemäßen Verpackungserzeugnisfertigungsvorrichtung hergestelltes Verpackungserzeugnis sowie ein System aus einer Vorrichtung zum Erzeugen eines dreidimensionalen Verpackungserzeugnisses aus einem bahnförmigen Ausgangsmaterial und einem Ausgangsmaterialvorrat.
Gattungsgemäße Verpackungserzeugnisse sind flexibel und stoßdämpfend und werden dazu eingesetzt, in Transportkisten oder -kartons eingefüllt zu werden, um Transportgegenstände zu schützen. Ein Verpackungserzeugnis kann demnach auch als stoßdämpfendes Füllmaterialerzeugnis bezeichnet werden. Ein dreidimensionales Verpackungserzeugnis entsteht dadurch, dass ein zweidimensionales Papierbahnausgangsmaterial auf eine vorbestimmte Weise umgeformt wird, um das dreidimensionale Verpackungserzeugnis unbegrenzt wiederholbar herzustellen.
Für das Papiermaterial wird vor allem aus ökologischen Gründen immer häufiger Altpapier eingesetzt, das allerdings auf Grund dessen Inhomogenität nur schwierig umgeformt werden kann, vor allem wenn das dreidimensionale Verpackungserzeugnis stets gleichmäßig und möglichst einfach und ökonomisch zu fertigen ist. Die Verpackungsmaterialbahn kann aus Papier, wie Recyclingpapier, insbesondere Altpapier und/oder 100 % recyclingfähigem Papier, das ohne chemische Inhaltsstoffe hergestellt sein kann, hergestellt sein. Recyclingpapier sind insbesondere Papiermaterialien mit einem geringen Anteil (weniger als 50 %) an frischfaserhaltigem Papiermaterial. Beispielswiese werden Papiermaterialien, die 70 % bis 100 % Altpapier enthalten, verwendet. Das Recyclingpapier im Sinne dieser Erfindung kann 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*m^2/g bis 2,5 kPa*m^2/g. Zur Bestimmung des Berstindex wird die Norm DIN EN ISO 2758 herangezogen. Weiterhin weist das Verpackungsmaterial eine flächenbezogene Masse von insbesondere 40 g/m2 bis max. 140 g/m2 auf. Das Ausgangsverpackungsmaterial kann in Form einer Materialbahnrolle oder eines zick-zack-gefalteten Verpackungsmaterialstapels vorliegen, der auch Leporello-Stapel bezeichnet wird.
Ein Beispiel für ein gattungsgemäßes Verpackungserzeugnis ist in EP2711167B1 angegeben. In einem ersten Umformschritt werden gemäß EP2711167B1 die Längsrandstreifen der Papierbahn im Wesentlichen locker einwärts gerollt. In einem zentralen Verbindungsabschnitt oder Mittelbereich, der die beiden eingerollten Längsrandstreifen des Papierbahnabschnittes verbindet und die jeweils einen Knautsch-Hohlraum realisieren, ist zum Versteifen und Fixieren der Längsrandstreifen des Verpackungserzeugnisses eine Prägung eingebracht, welche durch eine Folge von Tal- und Erhebungsabschnitten gebildet ist. Auf diese Weise soll der seitlich eingerollte Kissenabschnitt, der zur Bildung einer Knautschzone einen Hohlraum begrenzt, wesentlich dicker als der geprägte Mittelbereich sein. In der geprägten Deformations- oder Befestigungszone im Mittelbereich können außerdem Perforationen eingebracht werden, die ein ineinander verhaken der übereinanderliegenden Papierbahnlagen bewirkt.
Eine gattungsgemäße Verpackungserzeugnisfertigungsvorrichtung ist beispielsweise aus US2021/0023808A1 bekannt. Die Verpackungserzeugnisfertigungsvorrichtung umfasst in Förderrichtung des bahnförmigen Ausgangsmaterials betrachtet die folgenden Komponenten: eine Vorformstation zum Bilden von lateralen Knautschhohlräumen; eine Prägestation zum Prägen des Mittelbereichs der vorgeformten Papierbahn; eine Abtrennstation zum Abtrennen von Verpackungserzeugnissen einer bestimmten Länge von der vorgeformten Papierbahn; eine Ausgabevorrichtung, über die die abgetrennten Verpackungserzeugnisse aus der Verpackungserzeugnisfertigungsvorrichtung abgegeben werden. Die Ausgabevorrichtung umfasst ein Paar gegenüberliegender Förderbänder, die über einen gemeinsamen Motor angetrieben sind, um die Verpackungserzeugnisse aktiv in Richtung einer Entnahmeöffnung der Maschine zu befördern, an welcher die Verpackungserzeugnisse entnommen werden können. Die Förderbänder sind bezüglich einer zwischen ihnen liegenden Mittelachse symmetrisch angeordnet und derart geneigt, dass der zwischen ihnen begrenzte Förderpfad ausgehend von einem abtrennstationsseitigen Ende hin zu der Entnahmeöffnung kontinuierlich abnimmt. Die Abtrennstation umfasst eine Schneide vom Guillotine-Typ, die derart gelagert ist, dass sie bei einem Schneidvorgang eine Schnittbewegung in vertikaler Richtung in Gravitationsrichtung ausführt.
An der Konstruktion und der Anordnung der beiden Förderbänder zueinander gemäß US2021/002808A1 wurden mehrere Nachteile bezüglich der Entstehung sowie der Beseitigung eines entstandenen Papierstaus identifiziert. Darüber hinaus bestehen weitere Nachteile bezüglich der Kombination mit dem Guillotinenschnitt in Gravitationsrichtung. Vor allem dann, wenn kurze Verpackungserzeugnisse gefertigt werden sollen, hat sich herausgestellt, dass wegen des großen vertikalen Abstands zwischen dem abtrennstationseitigem Ende des unteren Förderbands und derjenigen Position, an der das Verpackungserzeugnis von der vorumgeformten Papierbahn abgetrennt wird, die Verpackungserzeugnisse dazu tendieren, nicht zuverlässig genug von dem unteren Förderband erfasst und mitgeschleppt zu werden. Ferner können die kurzen Verpackungserzeugnisse, die nach der Abtrennung mehr oder weniger herunterfallen, sich innerhalb der Verpackungsmaschine verkanten und verkeilen, was zu einem Papierstau führen kann. Diese Tendenz verstärkt sich auch deshalb, weil die Schnittbewegung in Gravitationsrichtung ausgeführt wird, sodass das nachlaufende Ende des abzutrennenden Verpackungserzeugnisses nach vertikal unten von der Schneide gedrückt wird, sodass sich aufgrund des Hebeleffekts das vorlaufende Ende des Verpackungserzeugnisses aufrichten kann. Des Weiteren besteht im Hinblick auf die zuverlässige Abtrennung der Verpackungserzeugnisse Verbesserungspotenzial.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben darüber hinaus erkannt, dass ein Bedürfnis für kleine, d.h. in ihrer Breitendimension quer zur Längserstreckung reduzierte, Papier-Verpackungserzeugnisse besteht, weil diese leichter in engen auszupolsternden Volumina in Verpackungskartons oder -taschen integrierbar sind. In der Vergangenheit wurden stets Verpackungserzeugnisse der gattungsgemäßen Form mit einem wellenförmigen, sich in Längsrichtung erstreckenden Prägeabschnitt und seitlichen symmetrisch anschließenden, schlauchförmigen Knautsch-Hohlräumen, die durch einstückiges Umformen eines bahnförmigen Ausgangsmaterials hergestellt wurden, zu einer recht einheitlichen Größe hergestellt, wobei die Zwänge des Papiermaterials sowie der zur Herstellung vorgesehenen Verpackungserzeugnisherstellungsvorrichtungen eine Breite von weniger als 15 cm nicht zugelassen haben. Den Erfindern der vorliegenden Erfindung ist es nun gelungen, Verpackungszeugnisherstellungsvorrichtungen zu schaffen, mit denen Verpackungserzeugnisse der oben genannten Struktur mit einer Breite von weniger 15 cm herstellbar sind.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden, insbesondere eine Vorrichtung zum Erzeugen eines dreidimensionalen Verpackungserzeugnisses aus einem bahnförmigen Papierausgangsmaterial dahingehend zu verbessern, dass ein sauberes Abtrennen von Verpackungserzeugnissen zuverlässiger sichergestellt ist, wobei insbesondere die Gefahr eines Papierstaus reduziert ist.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Danach ist eine Vorrichtung zum Erzeugen eines dreidimensionalen Verpackungserzeugnisses, wie eines Polsterproduktes, aus einem bahnförmigen Ausgangsmaterial, wie einer ein- oder mehrlagigen Papierbahn, insbesondere aus Papier vorgesehen. Für das Papiermaterial wird vor allem aus ökologischen Gründen immer häufiger Altpapier eingesetzt, das allerdings auf Grund dessen Inhomogenität nur schwierig umgeformt werden kann, vor allem wenn das dreidimensionale Verpackungserzeugnis stets gleichmäßig und möglichst einfach und ökonomisch zu fertigen ist. Die Ausgangsmaterialbahn kann aus Papier, wie Recyclingpapier, insbesondere Altpapier und/oder 100 % recyclingfähigem Papier, das ohne chemische Inhaltsstoffe hergestellt sein kann, hergestellt sein. Recyclingpapier sind insbesondere Papiermaterialien mit einem geringen Anteil (weniger als 50 %) an frischfaserhaltigem Papiermaterial. Beispielswiese werden Papiermaterialien, die 70 % bis 100 % Altpapier enthalten, verwendet. Das Recyclingpapier im Sinne dieser Erfindung kann 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*m^2/g bis 2,5 kPa*m^2/g. Zur Bestimmung des Berstindex wird die Norm DIN EN ISO 2758 herangezogen. Weiterhin weist das Verpackungsmaterial eine flächenbezogene Masse von insbesondere 40 g/m2 bis max. 140 g/m2 auf. Das Ausgangsmaterial kann in Form einer Materialbahnrolle oder eines zick-zack-gefalteten Verpackungsmaterialstapels vorliegen, der auch Leporello-Stapel bezeichnet wird.
Die Vorrichtung kann grundsätzlich so bemessen und dazu ausgelegt sein, dass sie miniaturisiert ist, d. h. deutlich kleiner bemessen ist als entsprechende Vorrichtungen aus dem Stand der Technik und/oder dazu in der Lage ist, deutlich kleinere Verpackungserzeugnisse zu erzeugen. Damit kann der Bedarf nach kleinen Verpackungserzeugnisse befriedigt werden. Zum anderen werden erfindungsgemäße Vorrichtungen der Forderung nach immer kleiner werdenden zur Verfügung stehenden Abstellflächen für derartige Verpackungserzeugnisbereitstellungsvorrichtungen gerecht. Beispielsweise wurde als Daumenregel für die Gesamtabmessung gattungsgemäßer Vorrichtungen gefordert, dass diese die Außenabmessung einer Standard-Industriepalette nicht übersteigen dürfen. Beispielsweise weisen erfindungsgemäße Vorrichtungen eine Gesamtabmessung von weniger als 650 mm Länge in Fördereinrichtung, von weniger als 450 mm Breite quer zur Fördereinrichtung und von weniger als 300 mm Höhe quer zur Förder- und Breitenrichtung auf. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann dazu ausgelegt sein, kleine bzw. Miniatur-Verpackungserzeugnisse bzw.-Polster zu erzeugen. Derartige kleine bzw. Miniatur-Verpackungserzeugnisse können eine Länge in Fördereinrichtung von weniger als 30 mm, eine Breite von weniger als 120 mm, insbesondere im Bereich von 80 bis 90 mm, und eine Höhe von weniger als 40 mm, insbesondere im Bereich von 20 bis 30 mm, aufweisen.
Die Vorrichtung umfasst eine Vorformstation, die dazu eingerichtet ist, das Ausgangsmaterial durch radiales nach innen Falten von lateralen Ausgangsmaterial Bahnabschnitten des Ausgangsmaterials zwei sich in Bahnrichtung erstreckende laterale Knautsch-Hohlräume und eine sich in Bahnrichtung erstreckende zentrale Überlappungszone zu formen, in der sich die um gefalteten Ausgangsmaterial Bahnabschnitte überlappen. Das Ausgangsmaterial kann zu einem dreidimensionalen Zwischenprodukt mit wenigstens einem sich in Bahnrichtung erstreckenden Knautschhohlraum umgeformt werden. Das Zwischenprodukt kann bei einer beispielhaften Ausführung der Vorrichtung in seiner Form im Wesentlichen dem finalen Verpackungserzeugnis entsprechen. Aus dem Zwischenprodukt wird folgend das Verpackungserzeugnis hergestellt. Vorzugsweise umfasst die Vorformstation eine trichterartige Einschlag- oder Einrolleinrichtung, wie ein Konvergenztrichter, welche die Papierbahn in Querrichtung bei dessen Transportförderung in die Vorrichtung seitlich einschlägt oder einrollt, sodass die Längsränder der Papierbahn, die beispielsweise mittels einer Leporellostapelquelle bereitgestellt werden, im Wesentlichen in der Mitte der Papierbahn übereinander geschlagen sind.
Die Vorformstation kann eine Abzugseinrichtung zum Einziehen und Fördern des Ausgangsmaterials aufweisen. Die Abzugseinrichtung kann ein Paar einander gegenüberliegender Stetigförderer, wie Förderräder oder Förderwalzen, aufweisen. Beispielsweise können die Förderräder oder Förderwalzen gegeneinander vorgespannt sein, insbesondere federvorgespannt sein, sodass eine insbesondere elastische Vorspannkraft auf die Ausgangsmaterialbahn ausgeübt wird. Die Stetigförderer können sich grundsätzlich durch eine kontinuierliche Förderbewegung kennzeichnen. Die Stetigförderer fördern insbesondere unter Reibschluss das Ausgangsmaterial in Förderrichtung, insbesondere in Richtung einer Ausgabeöffnung, an der die Verpackungserzeugnisse entnehmbar sind bzw. ausgegeben oder ausgeworfen werden. Die Stetigförderer begrenzen zwischen sich einen Förderkanal, durch den hindurch das Ausgangsmaterial transportiert wird. In der Regel begrenzen die Stetigförderer den Förderkanal in Vertikalrichtung nach oben und unten wenigstens teilweise. Ferner können seitliche Kanalbegrenzungselemente vorgesehen sein.
Ferner kann die Vorrichtung eine in Fördereinrichtung des Ausgangsmaterials an die Vorformstation anschließende Deformationsstation umfassen, die durch ein Paar Präge- und/oder Deformationsräder gebildet sein kann, welche dazu eingerichtet sind, sich überlappenden Materialbahnabschnitte längs einer sich in Bahnrichtung erstreckenden Befestigungs- und/oder Deformationszone aneinander zu binden und das vorgeformte Ausgangsmaterial zu fördern. Die Präge- und/oder Deformationsräder greifen in der Befestigungs- und/oder Deformationszone ineinander, um die eingeschlagene oder eingerollte Ausgangsmaterialbahn zu dem Polsterprodukt zu deformieren. Dabei entsteht die zentrale Befestigungs- und/oder Deformationszone in dem Ausgangsmaterial. Dieses spezifische Polsterprodukt umfasst einen im Wesentlichen mittigen sich in Längsrichtung erstreckenden Deformationsbereich, insbesondere Präge- und/oder Perforationsbereich, an dem in Querrichtung zwei seitliche Hohlraumknautschzonen anschließen, deren seitliches Ende auch das Ende des Polsterprodukts bildet. Insofern kann die Vorrichtung ein im Querschnitt im Wesentlichen hantelförmiges Papier-Polsterprodukt fertigen.
Die Vorrichtung umfasst ferner eine an die Vorformstation in Förderrichtung des Ausgangsmaterials anschließende Abtrennstation, die ein Verpackungserzeugnis einer gewünschten Länge vom Ausgangsmaterial abtrennt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Schneide der Abtrennstation derart geführt, dass sie im Schnitteingriff die Ausgangsmaterialbahn quer zur Förderrichtung entgegen der Gravitationsrichtung oder quer zur Gravitationsrichtung translatorisch durchtrennt. Im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist Durchtrennen insbesondere dahingehend zu verstehen, dass die Ausgangsmaterialbahn entlang wenigstens 20% ihrer quer zur Bahnrichtung verlaufenden Breite durchgehend oder abschnittsweise durchtrennt wird, wobei das Durchtrennen durch ein Teil durchtrennen, Teildurchdringen, Perforieren, (Teil)durchstoßen und/oder Anritzen sowie im Allgemeinen durch eine Schwächung der Ausgangsmaterialbahn realisiert sein kann. Dies bedeutet, dass beim Durchtrennen der Ausgangsmaterialbahn die Schneide nicht notwendigerweise vollständig durch die Materialbahnstärke durchdringen muss, sondern beispielsweise nur in einem gewissen Maße in die Materialbahnstärke eindringen kann. Unter einem Schnitteingriff ist insbesondere der Zeitpunkt zu verstehen, in dem die Schneide in die Ausgangsmaterialbahn eintaucht. Dabei kann die Schneide im Schnitteingriff über ihre gesamte Tiefe, das heißt ihre Längserstreckung quer zur Förderrichtung, in die Ausgangsmaterialbahn eintauchen. Mit anderen Worten kann die Schneide in dieser Tiefenrichtung, die parallel zur Breitenerstreckung der Ausgangsmaterialbahn orientiert ist, geradlinig verlaufen. Durch das translatorische Durchdringen der Ausgangsmaterialbahn im Schnitteingriff quer zur Förderrichtung wird die Ausgangsmaterialbahn quer zur Förderrichtung insbesondere mit einer Schneidkraft beaufschlagt. Diese Schneidkraft kann insbesondere vor dem eigentlichen Durchtrennen ein Spannen der Ausgangsmaterialbahn in Förderrichtung bewirken. Beispielsweise kann die Schneide derart geführt sein, dass sie die Ausgangsmaterialbahn translatorisch durchfährt. Das Durchtrennen der Ausgangsmaterialbahn entgegen der Gravitationsrichtung hat sich zum einen insofern als vorteilhaft erwiesen, als die Gewichtskraft der zu durchtrennenden Ausgangsmaterialbahn somit entgegen der Translationsschnittrichtung orientiert ist. Ferner ist es somit möglich, die Vorrichtung modulartig und/oder sehr kompakt auszugestalten. Dadurch, dass nämlich die Translationsbewegungsrichtung von unten nach oben, also entgegen der Gravitationsrichtung orientiert ist, können sämtliche Antriebs-, Motor- und Getriebekomponenten unten an der Vorrichtung angeordnet sein, insbesondere unterhalb eines durch die Vorrichtung führenden Förderpfads, entlang dem die Ausgangsmaterialbahn gefördert wird. Dadurch ist sichergestellt, dass ein freier Zugriff auf sämtliche die Ausgangsmaterialbahn bearbeiteten Komponenten von oben möglich ist, ohne dass insbesondere stationäre Betriebs-, Getriebe- oder Motorkomponenten im Weg sind. Diese sind dann kompakt gegebenenfalls räumlich geordnet von unten her zugänglich. Die Schneide funktioniert nach Art einer Guillotine. Die Schnittbewegungsrichtung quer zur Förderrichtung kann ferner quer zur flächigen Erstreckung der Ausgangsmaterialbahn orientiert sein, welche durch die Förderrichtung und eine quer zur Förderrichtung orientierte Breitenrichtung der Ausgangsmaterialbahn definiert ist. Bei der Schnittbewegungsrichtung quer zu Gravitationsrichtung kann von einem Lateralschnitt, beispielsweise von links nach rechts oder umgekehrt, gesprochen werden.
In einer beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Vorrichtung einen Motor zum Bereitstellen einer Antriebskraft und ein Getriebe zum Übertragen der Antriebskraft zur Abtrennstation auf. Die motorisch betriebene Abtrennstation ist deshalb als vorteilhaft erwiesen, da die Vorrichtung insgesamt maschinell ausgeführt werden kann, ohne dass ein Eingriff einer Bedienperson notwendig ist. Darüber hinaus kann das Abtrennen einzelner Verpackungserzeugnisse gesteuert werden, insbesondere die Länge der herzustellenden Verpackungserzeugnisse eingestellt werden, und ferner kann das Ablängen oder Abtrennen der herzustellenden Verpackungserzeugnisse auf den Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung abgestimmt sein. Des Weiteren sind das Getriebe und der Motor unterhalb einer durch den Schnitteingriff festgelegten Vertikalhöhe angeordnet. Ferner können Motor und Getriebe unterhalb des durch die Vorrichtung verlaufenden Förderpfads angeordnet sein, entlang dem die Ausgangsmaterialbahn und schließlich das Verpackungserzeugnis durch die Vorrichtung geführt werden. In einer alternativen Ausführung können das Getriebe und der Motor auch oberhalb der durch den Schnitteingriff festgelegten Vertikalhöhe angeordnet sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist eine Vorrichtung zum Erzeugen eines dreidimensionalen Verpackungserzeugnisses aus einem bahnförmigen Ausgangsmaterial bereitgestellt, die eine Vorformstation, die dazu eingerichtet ist, durch radiales nach innen Falten von lateralen Ausgangsmaterialbahnabschnitten des Ausgangsmaterials zwei sich in Bahnrichtung erstreckende laterale Knautsch-Hohlräume und einen sich in Bahnrichtung erstreckende zentrale Befestigungs- und/oder Deformationszone zu formen, in der sich die umgefalteten Ausgangsmaterialbahnabschnitte überlappen und aneinander gebunden sind, und eine in Förderrichtung an die Vorformstation anschließende Abtrennstation umfasst, die ein Verpackungserzeugnis einer gewünschten Länge von dem Ausgangsmaterial abtrennt. In Bezug auf die Merkmale des Oberbegriffs kann zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorhergehenden Ausführungen verwiesen werden.
Gemäß dem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt weist die Abtrennstation eine Schneide auf, die so ausgestaltet und/oder so gelagert ist, dass sich im Verlauf eines Abtrennvorgangs ein Schnitt durch die Ausgangsmaterialbahn quer zur Förderrichtung, insbesondere quer zur flächigen Erstreckung der Ausgangsmaterialbahn, in Breitenrichtung der Ausgangsmaterialbahn ausbreitet. Dabei kann ein Schnitteingriffspunkt, der durch den Kontakt der Schneide mit der Ausgangsmaterialbahn gekennzeichnet ist, während eines Abtrennvorgangs quer zur Förderrichtung in Breitenrichtung der Ausgangsmaterialbahn während des Abtrennvorgangs wandern. Beispielsweise beginnt der Abtrennvorgang an einem lateralen Rand der Ausgangsmaterialbahn und breitet sich in Richtung und bis hin zum gegenüberliegenden Rand der Ausgangsmaterialbahn aus. Auf diese Weise ergibt sich ein Reißverschluss-artiges Öffnen bzw. Trennen der Ausgangsmaterialbahn. Es wurde herausgefunden, dass sich durch diese Art der Schnittbewegung und Schnittausbreitung die Qualität der Schnittstelle an der Ausgangsmaterialbahn verbessert. Insbesondere ist die Tendenz zu kleinen Mikroeinrissen in Förderrichtung und/oder Ausfransungen reduziert, wobei gleichzeitig eine ungewünschte Deformation der in Förderrichtung anschließenden Ausgangsmaterialbahnabschnitte, die voneinander getrennt werden, unterbleibt.
In einer beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchtrennt die Schneide im Schnitteingriff die Ausgangsmaterialbahn quer zur Förderrichtung, insbesondere quer zur flächigen Erstreckung der Ausgangsmaterialbahn, translatorisch. Durch das translatorische Durchdringen der Ausgangsmaterialbahn im Schnitteingriff quer zur Förderrichtung wird die Ausgangsmaterialbahn quer zur Förderrichtung insbesondere mit einer Schneidkraft beaufschlagt. Diese Schneidkraft kann insbesondere vor dem eigentlichen Durchtrennen ein Spannen der Ausgangsmaterialbahn in Förderrichtung bewirken. Beispielsweise kann die Schneide derart geführt sein, dass sie die Ausgangsmaterialbahn translatorisch durchfährt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist eine Vorrichtung zum Erzeugen eines dreidimensionalen Verpackungszeugnisses aus einem bahnförmigen Ausgangsmaterial bereitgestellt, die eine Umformstation, die dazu eingerichtet ist, durch radiales nach-innen-Falten von lateralen Ausgangsmaterialbahnabschnitten des Ausgangsmaterials zwei sich in Bahnrichtung erstreckende laterale Knautsch-Hohlräume und eine sich in Bahnrichtung erstreckende zentrale Befestigungs- und/oder Deformationszone zu formen, in der sich die umgefalteten Ausgangsmaterialbahnabschnitte überlappen und einander gebunden sind, und eine in Förderrichtung an die Vorformstation anschließende Abtrennstation, die ein Verpackungserzeugnis einer gewünschten Länge von dem Ausgangsmaterial abtrennt, umfasst. In Bezug auf die Merkmale des Oberbegriffs sei auf die vorhergehenden Ausführungen zur Vermeidung von Wiederholungen verwiesen.
Gemäß dem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt umfasst die Abtrennstation eine Schneide und eine Gegenschneide, an der die Schneide im Verlauf eines Abtrennvorgangs entlang schert. Die Scherenschnittanordnung hat sich im Hinblick auf das Schneid- bzw. Abtrennergebnis als vorteilhaft und effizient erwiesen. Die kooperierenden Schneiden eignen sich insbesondere für hohe Schnittgeschwindigkeiten und eine maschinelle Vorrichtung bzw. maschinelle Abtrennvorgänge.
Gemäß dem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt umfasst die Vorrichtung eine Justiereinrichtung zum relativen Positionieren von Gegenschneide und Schneide zueinander. Auf diese Weise lässt sich die für den Scherenschnitt notwendige Aufeinanderabstimmung zum optimalen Aneinanderentlangscheren von Schneide und Gegenschneide einstellen. Ferner kann bei zunehmendem Verschleiß die Positionierung von Schneide und Gegenschneide relativ zueinander nachjustiert werden. Des Weiteren ist es mittels der Justiereinrichtung möglich, die Schneide und die Gegenschneide derart relativ zueinander zu positionieren, dass im Schnitteingriff, also beim Aneinanderentlangscheren, die Schneide gegen die Gegenschneide vorgespannt ist, und zwar entgegen der Förderrichtung des Ausgangsmaterials. Dadurch wird der Abtrennvorgang zuverlässig ausgeführt.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung schert die Schneide an der Gegenschneide insbesondere translatorisch in einer Schnittebene entlang, die quer zur Förderrichtung, insbesondere quer zur flächigen Erstreckung der Ausgangsmaterialbahn orientiert ist. Bevorzugt ist die Schnittebene so orientiert, dass die Vertikalrichtung, in der Schnittebene liegt, und die Translationsschnittbewegungsrichtung entgegen der Gravitationsrichtung orientiert sind.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung schert die Schneide an der Gegenschneide insbesondere translatorisch in einer Schnittebene entlang und ist quer zur Schnittebene, insbesondere entgegen der Förderrichtung, gegen die Gegenschneide vorgespannt. Die Vorspannung von Schneide und Gegenschneide bewirkt ein besseres Schnittergebnis und eine saubere Abtrennung des Verpackungserzeugnisses.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Vorrichtung eine Gegenschneide, an der die Schneide im Verlauf eines Abtrennvorgangs entlangschert. Die Gegenschneide ist von einem Gegenschneidenträger gehalten, der insbesondere ortsfest an der Vorrichtung angeordnet ist. Ferner begrenzt der Gegenschneidenträger quer zur Förderrichtung der Ausgangsmaterialbahn einen Förderpfad der Ausgangsmaterialbahn durch die Vorrichtung. Insofern kann der Gegenschneidenträger ein Pfadbegrenzungselement insbesondere in Vertikalrichtung bilden. Insofern dient der Gegenschneidenträger nicht nur zum Lagern der Gegenschneide, sondern ebenfalls zum Begrenzen des Förderpfads und damit zum Reduzieren eines Papierstaurisikos.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung eine Gegenschneide, an der die Schneide im Verlauf eines Abtrennvorgangs entlang schert. Die Gegenschneide ist an einem insbesondere ortsfesten Gegenschneidenträger in Förderrichtung beweglich gelagert. Die bewegliche Lagerung der Gegenschneide an den Gegenschneidenträger kann mittels der Justiereinrichtung geschaffen sein. Über die Justiereinrichtung und die bewegliche Lagerung der Gegenschneide und Gegenschneidenträger lässt sich die Vorspannung von Schneide und Gegenschneide einstellen. Die Justiereinrichtung kann beispielsweise Madenschrauben zum insbesondere horizontalen Verlagern der Gegenschneide relativ zu dem Gegenschneidenträger umfassen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Schneide fest von einem Schneidenträger gehalten, der translatorisch insbesondere relativ zum insbesondere ortsfesten Gegenschneidenträger geführt ist. Der Schneidenträger und gegebenenfalls die Führung können insbesondere so ausgestaltet sein, dass bei einem Abtrennvorgang die Schneide im Wesentlichen ausschließlich entlang der Schnittebene verfährt, wobei Ausweichbewegungen in bzw. entgegen der Förderrichtung im Wesentlichen ausgeschlossen sind. Die translatorische, insbesondere in Vertikalrichtung orientierte, Führung des Schneidenträgers kann durch geeignete Linearführungen ausgestaltet sein, wie beispielsweise eine Geradführung, eine Schienenführung, eine Kulissenführung oder dergleichen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Schneide und/oder die Gegenschneide aus einem Material hergestellt, dessen Arbeitshärte wenigstens 10 HRC und/oder höchstens 85 HRC beträgt, insbesondere im Bereich von 40 bis 70 HRC liegt. Beispielsweise liegt das Maß der Bruchdehnung im Bereich von mindestens 0,1 % und/oder höchstens 25 %, insbesondere im Bereich von 0,5 % bis 15 %. Beispielsweise ist die Schneide und/oder die Gegenschneide aus Stahl, wie einem Kaltarbeitsstahl, einem rostfreien Stahl oder einem Werkzeugstahl hergestellt. Als Kaltarbeitsstahl kommt beispielsweise der Werkstoff mit der Nummer 1.2436 in Frage. Ein rostfreier Stahl kann durch den Werkstoff mit der Nummer 1.4112 verwendet werden, als Werkzeugstahl ist der Werkstoff mit der Nummer 1.3343 geeignet.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Schneide eine Schneidkante auf, die in einem Winkel im Bereich von 93° bis 105°, insbesondere von 98°, gegenüber der Schnittbewegungsrichtung geneigt ist. Mit anderen Worten ist die Schneidkante in einem Winkel im Bereich von 3° bis 15°, insbesondere von 8°, gegenüber der Horizontalen geneigt. Auf diese Weise taucht die Schneide im Schnitteingriff nur punktuell in die Ausgangsmaterialbahn ein, so dass sich im Verlauf eines Abtrennvorgangs ein Schnitt durch die Ausgangsmaterialbahn quer zur Förderrichtung in Breitenrichtung der Ausgangsmaterialbahn ausbreitet. Der Schnitteingriffspunkt wandert dabei in Breitenrichtung der Ausgangsmaterialbahn quer zur Förderrichtung.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung umfasst die Vorrichtung eine Gegenschneide, an der die Schneide im Verlauf eines anderen Vorgangs entlangschert. Dabei weist die Gegenschneide eine Scherfläche auf, die beispielsweise in Förderrichtung orientiert ist, die in einem Winkel im Bereich von 1° bis 10°, insbesondere von 5°, gegenüber der Schnittbewegungsrichtung geneigt ist. Dabei ist die Neigung der Scherfläche so orientiert, dass eine untere, der Schneide zugewandte Scherkante in Förderrichtung gegenüber der Scherfläche am weitesten vorsteht. Somit kann beim Aneinanderentlangscheren die Schneide im Wesentlichen hauptsächlich an der Scherkante entlang scheren, was die Schnittqualität und die Effektivität des Abtrennvorgangs verbessert. Ferner reduziert sich damit die Abnutzung der Schneidelemente.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Motor zum Antreiben der Abtrennstation. Dadurch kann ein Eingriff bzw. eine Bedienung durch eine Bedienperson im Wesentlichen unterbleiben. Ferner eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung auf diese Weise perfekt für einen automatisierten Verpackungserzeugungsbetrieb, insbesondere in der Massenfertigung.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist ein Verpackungserzeugnis, insbesondere ein Papier-Verpackungserzeugnis, bereitgestellt, das aus einem bahnförmigen Ausgangsmaterial mittels einer nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildeten Vorrichtung hergestellt ist und/oder dessen quer zur Bahnlängsrichtung gemessene Breite weniger als 12 cm beträgt und/oder dessen Länge in Bahnlängsrichtung kleiner als 30 cm ist. Es hat sich im Stand der Technik herausgestellt, dass ein großes Bedürfnis nach Miniatur-Verpackungserzeugnissen besteht, das durch die erfindungsgemäßen Verpackungserzeugnisse befriedigt werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit dem vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist ein System mit einer entsprechend einem der zuvor beschriebenen Aspekte beziehungsweise einer der zuvor beschriebenen beispielhaften Ausführungen ausgebildeten Vorrichtung zum Erzeugen eines dreidimensionalen Verpackungserzeugnisses aus einem bahnförmigen Ausgangsmaterial und einem insbesondere in Förderrichtung aufwärts der Vorrichtung angeordneten Ausgangsmaterialvorrat bereitgestellt. Der Ausgangsmaterialvorrat kann in Form einer Ausgangsmaterialbahnrolle, insbesondere in Form einer hülsenlosen Rolle, oder eines Leporello-Stapels vorliegen. Beispielsweise erstreckt sich ein bahnförmiges Ausgangsmaterial von dem Ausgangsmaterialbahnvorrat in die Vorrichtung, insbesondere in dessen Vorformstation.
Bevorzugte Ausgestaltungen 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 Seitenansicht einer beispielhaften Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 eine schematische Seitenansicht einer weiteren beispielhaften Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
3 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verpackungserzeugnisses;
4 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
5 eine Seitenansicht der Vorrichtung aus 4;
6 eine perspektivische Ansicht der Abtrennstation der Vorrichtung aus den 4 und 5;
7-9 perspektivische Teilschnittansichten der Vorrichtung aus den 4 und 5 in unterschiedlichen Betriebspositionen;
10 eine schematische Vorderansicht einer Schneide der Abtrennstation aus der 6; und
11 eine schematische Teilansicht der Zusammenwirkung der Schneide und der Gegenschneide der Abtrennstation aus 6.

In der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungen der vorliegenden Erfindung ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen eines dreidimensionalen Verpackungserzeugnisses aus einem bahnförmigen Ausgangsmaterial, insbesondere Papierausgangsmaterial, im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 1 versehen. Für die Beschreibung der folgenden Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Figuren sei davon auszugehen, dass die Gesamtabmessung der abgebildeten Vorrichtungen 1 so bemessen ist, dass die Vorrichtung 1 auf einer Standard-Industriepalette abstellbar ist und deren Maße nicht überschreitet. Beispielsweise beträgt die Gesamtlänge der Vorrichtung weniger als 650 mm, die Gesamtbreite weniger als 450 mm und die Gesamthöhe weniger als 300 mm. Die Vorrichtung 1 der in den Figuren abgebildeten Ausführungsbeispiele ist dazu eingerichtet, kleine bzw. sogenannte Miniatur-Verpackungspolster herzustellen, deren Länge in Bahnrichtung des Ausgangsmaterials weniger als 120 mm betragen, insbesondere im Bereich vom 80 mm bis 90 mm liegen, deren quer zur Längsrichtung gemessene Breite weniger als 120 mm betragen, insbesondere im Bereich von 80 mm bis 90 mm liegen, und deren Höhe weniger als 40 mm betragen, insbesondere im Bereich von 20 mm bis 30 mm liegen.
In den 1 und 2 sind schematische Prinzipskizzen beispielhafter Ausführungen erfindungsgemäßer Vorrichtungen 1 gezeigt, die einen integrierten Ausgangsmaterialvorrat 4 haben, der beispielsweise in Form eines Leporello-Stapels (2) oder in Form einer Ausgangsmaterialrolle, insbesondere in Form einer hülsenlosen Rolle, (1) vorliegen kann. Die Vorrichtung 1 kann ferner mit einem Ständer 6 versehen sein, mit dem die Vorrichtung 1 auf dem Untergrund abstellbar ist und bezüglich dem die Vorrichtung 1 in ihrer Orientierung verstellbar ist und an dem die Vorrichtung 1 in der Höhe justierbar ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ist ferner Teil einer beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Systems, das im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 115 versehen ist und ferner den Ausgangsmaterialvorrat 4 umfasst. Gemäß der Ausführung in den 1 und 2 umfasst das System 115 auch ein Gestell 117, an dem die Vorrichtung fest, ggf. lösbar und/oder verschwenkbar, montiert ist zum Abstellen der Vorrichtung 1 auf einem Untergrund. An dem Gestell 117 ist ferner eine Aufnahme 119 für den Ausgangsmaterialvorrat 4 angeordnet, die je nach Art des Ausgangsmaterialvorrats 4 ausgebildet ist.
In 3 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verpackungserzeugnisses 100 abgebildet, das aus einem bahnförmigen Ausgangsmaterial 2 mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 hergestellt ist und/oder dessen quer zur Bahnlängsrichtung bemessene Breite a weniger als 12 cm beträgt, dessen Länge c in Bahnlängsrichtung kleiner als 30 cm ist, dessen vertikale Erstreckung b im Bereich von 2 cm bis 3 cm liegt. Die erfindungsgemäßen Verpackungserzeugnisse 100 umfassen zwei laterale, sich in Bahnlängsrichtung erstreckende Knautsch-Hohlräume 103, 105, die durch radiales nach innen Falten bzw. nach innen Einrollen von lateralen Ausgangsmaterialbahnabschnitten des Ausgangsmaterials gebildet werden. Ferner umfasst das erfindungsgemäße Verpackungserzeugnis 100 eine zentrale Befestigungs- und/oder Deformationszone 107, in der sich die umgefalteten Ausgangsmaterialbahnabschnitte überlappen und aneinandergebunden sind. Eine in Breitenrichtung gemessene Breite der Befestigungs- und/oder Deformationszone kann im Bereich von 2 cm bis 2,5 cm liegen, dessen vertikale Erstreckung e unterhalb von 1,5 cm bzw. unterhalb von 1 cm liegt.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 (4) lässt sich in die folgenden Hauptkomponenten in Förderrichtung, die durch den Pfeil mit dem Bezugszeichen F in 4 angedeutet ist, gliedern:

eine Vorformstation 3 zum Umformen des bahnförmigen Ausgangsmaterials zu einem dreidimensionalen Zwischenprodukt mit wenigstens einem sich in Bahnrichtung erstreckenden Knautsch-Hohlraum 103, 105, die eine trichterartige Einschlag- oder Einrolleinrichtung 5 aufweist, und einer Abzugseinrichtung 36;
eine in Förderrichtung F an die Vorformstation 3 anschließende Präge- und/oder Perforationsstation 7 mit einem Paar kämmender Präge- und/oder Perforationsräder 9, 11, die dazu eingerichtet sind, sich überlappende Ausgangsmaterialbahnabschnitte längs einer sich in Bahnrichtung erstreckenden Befestigungs- und/oder Deformationszone 107 aneinanderzubinden;
eine in Förderrichtung F an die Präge- und/oder Perforationsstation 7 anschließende Abtrennstation 13 mit einer translatorisch geführten Schneide 15 zum Abtrennen eines Verpackungserzeugnisses 100 einer gewünschten Länge von der Ausgangsmaterialbahn 2; und
eine in Förderrichtung F an die Abtrennstation 13 anschließende Ausgabevorrichtung 17 mit einem Paar einander gegenüberliegenden Stetigförderern 19, 21 zum Abfördern des abgetrennten Verpackungserzeugnisses 100.

Unter Zusammenschau der perspektivischen Ansicht der Vorrichtung 1 gemäß 4 und der dazugehörigen Seitenansicht gemäß 5, in der die einzelnen Komponenten der Vorrichtung 1 in reduzierter und abstrakter Darstellung gezeigt sind, ist zu erkennen, dass sämtliche Antriebs-, Motor- und Getriebekomponenten unterhalb des durch die Vorrichtung 1 gerichteten Förderpfads, der durch die gestrichelte Linie mit dem Bezugszeichen P angedeutet ist, angeordnet sind.
Entgegen der Förderrichtung F betrachtet, weist die Vorrichtung 1 einen Motor 31 für die Abzugseinrichtung 17, einen Motor 32 für die Abtrennstation 13 und einen gemeinsamen Motor 34 für die Präge- und/oder Perforationsstation 7 und die Abzugseinrichtung 36. Eine mögliche Ausführung zur Übertragung der Antriebskraft der Motoren 31, 32, 34 auf die entsprechenden Abnehmer ist in 6 gezeigt, auf die weiter unten eingegangen wird. Im Bereich der Abzugseinrichtung 17 ist ferner ein Ausgabevorrichtungsgehäuse 43 zu sehen, welches Teil eines Gesamtgehäuses 45 der Vorrichtung ist. Das Gehäuse 45 bzw. das Ausgabevorrichtungsgehäuse 43 dient grundsätzlich dazu, dass ein unerwünschter Zugriff einer Bedienperson auf das Innere der Vorrichtung 1 ausgeschlossen ist, um Verletzungen zu vermeiden, sowie zum Begrenzen des Förderpfads bzw. des Abförderkanals 33 und zum Anbringen von Komponenten der Vorrichtung 1.
Erneut bezugnehmend auf die 4 und 5 weist die Vorrichtung 1 ein der Abtrennstation 13 zugeordnetes Getriebe 36 in Form eines Koppelgetriebes zur Umwandlung des von dem Antriebsmotor 32 erzeugten Drehmoments in eine Translationsschnittbewegung der Schneide 15 der Abtrennstation 13 auf. Die Auf- und Abbewegung der Guillotinenschneide 15 ist so ausgerichtet, dass eine Schnittbewegung entgegen der Gravitationsrichtung, also von unten nach oben in der Abbildung, gerichtet ist.
Der Antriebsmotor der 34 für die Präge- und/oder Perforationsstation 7 und für die Abzugseinrichtung 36 ist entgegen der Förderrichtung F gerichtet, sodass eine Antriebswelle des Antriebsmotors 34 sich von den Motor 34 entgegen der Förderrichtung F erstreckt. Die Abtriebswelle des Antriebsmotors 34 kann die Antriebskraft über einen kämmenden Eingriff, beispielsweise eine Kegelradgetriebeverzahnung oder eine Schneckenradverzahnung 38, auf eine Antriebswelle 40 der Abzugseinrichtung 36 übertragen. Wie insbesondere in 5 zu sehen ist, weist die Abzugseinrichtung 36 zwei auf je einer Welle 42, 44 gelagerte Abzugs- oder Förderräder 46, 48 auf, mit denen das Ausgangsmaterial in die Vorrichtung 1 gezogen und durch diese hindurch gefördert wird. In 5 ist ferner zu erkennen, dass das obere Förderrad 46 beweglich in der Materialstärkenrichtung, also senkrecht zur flächigen Erstreckung des Ausgangsmaterials innerhalb der Vorrichtung 1, gelagert ist, was durch eine Schienenführung 50 in 5 angedeutet ist. Ferner kann die bewegliche Lagerung über eine Vorspannung, insbesondere über eine Federvorspannung gekoppelt sein.
Bei der Ausführung der Abtrennstation 13 gemäß 6 ist die Schneide 15 von einem Schneidenträger 85 gehalten und fest aufgenommen. Die Abtrennstation 13 umfasst ferner eine von einem gegen den Schneidenhalter 86 gehaltene Gegenschneide 87, die bei einem Abtrennvorgang mit der Schneide 15 derart kooperiert, dass die Schneide 15 an dem Gegenschneider 87 translatorisch entlang beziehungsweise vorbei schert, um die Ausgangsmaterialbahn zu durchtrennen.
Die Schneide 15 führt bei einem Abtrennvorgang eine Translationsschnittbewegung durch, die von einer Führung 88 unterstützt wird, die gemäß 6 als Geradführung ausgebildet ist und zwei quer zur Förderrichtung F in einem Abstand zueinander angeordnete Führungsstangen 89, 90 aufweist, entlang denen der Schneidenträger 85 translatorisch und insbesondere in Vertikalrichtung und/oder entgegen der Gravitationsrichtung bei einem Abtrennvorgang geführt ist.
In der Ausführung gemäß 6 ist die Abtrennstation 13 mit einer Justiereinrichtung 91 ausgestattet, mittels der Schneide 15 und Gegenschneide 87 relativ zueinander positionierbar sind. In der Ausführung in 6 ist die Justiereinrichtung 91 der Gegenschneide 87 zugeordnet und dazu eingerichtet, die Gegenschneide 87 in Richtung der Förderrichtung F beziehungsweise in entgegengesetzte Richtung zu verlagern, um den Scherenschnitteingriff zwischen Schneide 15 und Gegenschneide 87 einstellen zu können, und beispielsweise kann dadurch eine in Richtung der Förderrichtung F orientierte Vorspannkraft zwischen Schneide 15 und Gegenschneider 87 eingestellt beziehungsweise aufgebaut werden, sodass die Qualität des Abtrennvorgangs erhöht werden kann. Justiereinrichtung 91 weist beispielsweise zwei in einem Abstand quer zur Förderrichtung F zueinander angeordneten Justierschrauben 92, 93 auf, die hier beispielhaft als Madenschrauben ausgebildet sind. Ferner ist in 6 zu sehen, dass die Gegenschneider 87 über zwei Befestigungsschrauben 94 in dem Gegenschneidenträger 86 lösbar befestigt sind.
In den 7-9 sind drei verschiedene Betriebszustände der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit Fokus auf die Abtrennstation 13 gezeigt. In der beispielhaften Ausführung gemäß den 7-9 ist die Abtrennstation 13 als Guillotinenschneidestation ausgebildet, bei der die Schneide translatorisch entgegen der Gravitationsrichtung geführt ist. In 7 befindet sich die Schneide 15 der Abtrennstation 13 kurz vor dem Schnitteingriff mit der Ausgangsmaterialbahn und in dem Zeitpunkt, an dem die Schneide 15 an der Gegenschneider 87 entlang schert. 8 zeigt die oberste Stellung der Schneide 15 und damit den Umkehrpunkt, ab dem die Schneide 15 wieder vertikal nach unten geführt werden muss, um sie in einer Ausgangsstellung zu bringen, bevor ein neuer Abtrennvorgang gestartet werden kann. In 9 ist eine Zwischenstellung zwischen der obersten Stellung (8) und einer nicht dargestellten untersten Stellung zu sehen.
Aus einer Zusammenschau der 7-9 ist ersichtlich, dass die Translationsschnittbewegung der Schneide 15 inklusive dessen Schneidenhalter 85 durch einen Motor 82 initiiert ist, dessen Antriebskraft über ein Getriebe 86 auf die Schneide 15 und den Schneidehalter 85 übertragen wird.
Das Getriebe 36 ist in den beispielhaften Ausführungen das Koppelgetriebe ausgebildet, bei dem eine drehfest mit einer Antriebswelle 95 gelagerte Kurbelstange 96 über ein Kugelgelenk 97 mit eine weiteren Kurbelstange 98 gekoppelt ist, welche schließlich das vom Motor 32 erzeugte Drehmoment in einer axial gerichteten Antriebsbetätigungskraft auf die Schneide 15 beziehungsweise den Schneidenträger 85 überträgt.
Aus den 10 und 11 geht die konstruktive Umsetzung von Schneide 15 und Gegenschneider 87 beispielhaft hervor. Bei der Ausführung in 10 weist die Schneide 15 zu einer der drei in einer breiten Richtung der Schneide 15, die in breiten Richtung der Ausgangsmaterialbahn und senkrecht zur Translationsschnittbewegungsrichtung orientiert ist, in einem Abstand zueinander angeordnete Befestigungsbohrungen 99 auf, mittels denen die Schneide 15 an dem Schneidenträger 85 befestigbar ist. Ein wesentliches Merkmal der Schneide 15 ist dessen in Bezug auf die breite Erstreckungsrichtung der Schneide 15 in einem Winkel α angeordnete Schneidkante 109, deren Schneidwinkel Alpha im Bereich von 30 bis 150 liegt. Insofern ergibt sich im Bezug auf die Translationsschnittbewegungsrichtung, die in 10 nach unten orientiert ist, ein Winkel im Bereich vom 93° bis 105°. Bei vorgegebener Breite der zur durchtrennenden Ausgangsmaterialien bestimmt der Schneidwinkel α die Schneidenhöhe g und die Schneidenbreite h. Je größer der Schneidwinkel α gewählt ist, desto kürzer ist die Schneidenhöhe g und desto länger ist die Länge der Schnitt der Schneidkante 109. Dadurch, dass die Schneidkante 109 geneigt ist, breitet sich im Verlauf eines Abtrennvorgangs ein Schnitt durch die Ausgangsmaterialbahn quer zu Förderrichtung F in Breitenrichtung der Ausgangsmaterialbahn aus. Mit anderen Worten wandert der sich zwischen der Schneidkante 109 und der Ausgangsmaterialbahn ergebende und variierende Schnitteingriffspunkt quer zur Förderrichtung an der Schneidkante 109 entlang.
In 11 ist eine schematische Darstellung eines Scherenschnittangriffs zwischen Schneider 15 und Gegenschneide der 87 gezeigt. Daraus wird deutlich, dass die Gegenschneide 87 eine mit der Schneide 15 im Schnitteingriff kooperieren Scherfläche 111 aufweist, die bezüglich der Translationsschnittbewegungsrichtung in einem Winkel von etwa 5° orientiert ist. Ferner ist eine an die Schnittkante 109 anschließende Schneidenfläche 113 angefast gegenüber dem restlichen Schneidenblatt.
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: Vorrichtung
2: Ausgansmaterialbahn
3: Vorformstation
4: Ausgangsmaterialvorrat
5: Einschlag- oder Einrolleinrichtung
6: Ständer
7: Präge und/oder Perforationsstation
9, 11: Präge- und/oder Perforationsräder
13: Abtrennstation
15: Schneide
17: Ausgabevorrichtung
19, 21: Stetigförderer
31, 32, 34: Motor
33: Abförderkanal
36: Abzugseinrichtung
38: Getriebe
42, 44: Welle
43: Abgabevorrichtungsgehäuse
45: Gehäuse
46, 48: Abzugs- oder Förderräder
50: Schienenführung
85: Schneidenträger
86: Gegenschneidenträger
87: Gegenschneide
88: Führung
89, 90: Führungsstange
91: Justiereinrichtung
92, 93: Justierschrauben
94: Befestigungsschrauben
95: Antriebswelle
96, 98: Kurbelstange
97: Kugelgelenk
99: Befestigungsbohrung
100: Verpackungserzeugnis
103, 105: Knautsch-Hohlraum
107: Befestigungs- und/oder Deformationszone
109: Schneidkante
111: Scherfläche
113: Schneidenfläche
115: System
117: Gestell
119: Ausgangsmaterialvorratsaufnahme
F: Förderrichtung
S: Schwenkachse
R: Aufschwenkbewegungsrichtung
P: Förderpfad
a: Breite des Verpackungserzeugnisses
b: Höhe des Verpackungserzeugnisses
c: Länge des Verpackungserzeugnisses
d: Breite der Befestigungs- und/oder Deformationszone
e: Höhe der Befestigungs- und/oder Deformationszone
α: Schneidwinkel
g: Schneidenhöhe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2711167 B1 [0004]
US 20210023808 A1 [0005]
US 2021002808 A1 [0006]

Claims

Vorrichtung (1) zum Erzeugen eines dreidimensionalen Verpackungserzeugnisses aus einem bahnförmigen Ausgangsmaterial, umfassend eine Vorformstation (3), die dazu eingerichtet ist, durch radiales nach innen Falten von lateralen Ausgangsmaterialbahnabschnitten des Ausgangsmaterials zwei sich in Bahnrichtung erstreckende laterale Knautsch-Hohlräume (103, 105) und eine sich in Bahnrichtung erstreckende zentrale Befestigungs- und/oder Deformationszone (107) zu formen, in der sich die umgefalteten Ausgangsmaterialbahnabschnitte überlappen und aneinander gebunden sind, und eine in Förderrichtung (F) an die Vorformstation (3) anschließende Abtrennstation (13), die ein Verpackungserzeugnis einer gewünschten Länge von dem Ausgangsmaterial abtrennt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schneide (15) der Abtrennstation (13) derart geführt ist, dass sie im Schnitteingriff die Ausgangsmaterialbahn quer zur Förderrichtung (F) entgegen der Gravitationsrichtung oder quer zur Gravitationsrichtung translatorisch durchtrennt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Motor zum Bereitstellen einer Antriebskraft und ein Getriebe zum Übertragen der Antriebskraft zur Abtrennstation (13), wobei das Getriebe und der Motor unterhalb einer durch den Schnitteingriff festgelegten Vertikalhöhe angeordnet sind.
Vorrichtung, insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, zum Erzeugen eines dreidimensionalen Verpackungserzeugnisses aus einem bahnförmigen Ausgangsmaterial, umfassend eine Vorformstation (3), die dazu eingerichtet ist, durch radiales nach innen Falten von lateralen Ausgangsmaterialbahnabschnitten des Ausgangsmaterials zwei sich in Bahnrichtung erstreckende laterale Knautsch-Hohlräume (103, 105) und eine sich in Bahnrichtung erstreckende zentrale Befestigungs- und/oder Deformationszone (107) zu formen, in der sich die umgefalteten Ausgangsmaterialbahnabschnitte überlappen und aneinander gebunden sind, und eine in Förderrichtung (F) an die Vorformstation (3) anschließende Abtrennstation (13), die ein Verpackungserzeugnis einer gewünschten Länge von dem Ausgangsmaterial abtrennt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schneide (15) der Abtrennstation (13) so ausgestaltet und/oder so gelagert ist, dass sich im Verlauf eines Abtrennvorgangs ein Schnitt durch die Ausgangsmaterialbahn quer zur Förderrichtung (F) in Breitenrichtung der Ausgangsmaterialbahn ausbreitet.
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide (15) im Schnitteingriff die Ausgangsmaterialbahn quer zur Förderrichtung, insbesondere quer zur flächigen Erstreckung der Ausgangsmaterialbahn, translatorisch durchtrennt.
Vorrichtung (1), insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, zum Erzeugen eines dreidimensionalen Verpackungserzeugnisses aus einem bahnförmigen Ausgangsmaterial, umfassend eine Vorformstation (3), die dazu eingerichtet ist, durch radiales nach innen Falten von lateralen Ausgangsmaterialbahnabschnitten des Ausgangsmaterials zwei sich in Bahnrichtung erstreckende laterale Knautsch-Hohlräume (103, 105) und eine sich in Bahnrichtung erstreckende zentrale Befestigungs- und/oder Deformationszone (107) zu formen, in der sich die umgefalteten Ausgangsmaterialbahnabschnitte überlappen und aneinander gebunden sind, und eine in Förderrichtung (F) an die Vorformstation (3) anschließende Abtrennstation (13), die ein Verpackungserzeugnis einer gewünschten Länge von dem Ausgangsmaterial abtrennt, wobei die Abtrennstation (13) eine Schneide (15) und eine Gegenschneide (87) aufweist, an der die Schneide (15) im Verlauf eines Abtrennvorgangs entlang schert, gekennzeichnet durch eine Justiereinrichtung (91) zum relativen Positionieren von Schneide (15) und Gegenschneide (87) zueinander.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide (15) an der Gegenschneide (87) insbesondere translatorisch in einer Schnittebene entlang schert, die quer zur Förderrichtung, insbesondere quer zur flächigen Erstreckung der Ausgangsmaterialbahn, orientiert ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide (15) an der Gegenschneide (87) insbesondere translatorisch in einer Schnittebene entlang schert und quer zur Schnittebene gegen die Gegenschneide (87) vorgespannt ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Gegenschneide (87), an der die Schneide (15) im Verlauf eines Abtrennvorgangs entlang schert, wobei die Gegenschneide (87) von einem Gegenschneidenträger (86) gehalten ist, der quer zur Förderrichtung (F) der Ausgangsmaterialbahn einen Förderpfad der Ausgangsmaterialbahn durch die Vorrichtung (1) begrenzt.
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Gegenschneide (87), an der die Schneide (15) im Verlauf eines Abtrennvorgangs entlang schert, wobei die Gegenschneide (87) an einem insbesondere ortsfesten Gegenschneidenträger (86) in Förderrichtung (F) beweglich gelagert ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Schneide (15) fest von einem Schneidenträger (85) gehalten ist, der translatorisch insbesondere relativ zum insbesondere ortsfesten Gegenschneidenträger (86) geführt ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Schneide (15) aus einem Material hergestellt ist, dessen Arbeitshärte wenigstens 10 HRC und/oder höchstens 85 HRC beträgt, insbesondere im Bereich von 40 bis 70 HRC liegt, wobei insbesondere die Schneide (15) aus Stahl, wie einem Kaltarbeitsstahl, einem rostfreien Stahl oder einem Werkzeugstahl, hergestellt ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Schneide (15) eine Schneidkante aufweist, die in einem Winkel im Bereich von 91° bis 140°, insbesondere von 98°, gegenüber der Schnittbewegungsrichtung geneigt ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Gegenschneide (87), an der die Schneide (15) im Verlauf eines Abtrennvorgangs entlang schert, wobei die Gegenschneide (87) eine Scherfläche aufweist, die in einem Winkel im Bereich von 1° bis 20°, insbesondere von 5°, gegenüber der Schnittbewegungsrichtung geneigt ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Motor zum Antreiben der Abtrennstation (13).
Verpackungserzeugnis, das aus einem bahnförmigen Ausgangsmaterial mittels einer nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildeten Vorrichtung (1) hergestellt ist und/oder dessen quer zur Bahnlängsrichtung bemessene Breite weniger als 12 cm beträgt und/oder dessen Länge in Bahnlängsrichtung kleiner als 30 cm ist.
System umfassend eine Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 und einen insbesondere förderrichtungsaufwärts der Vorrichtung (1) angeordneten Ausgangsmaterialvorrat, insbesondere eine Ausgangsmaterialbahnrolle oder einen Leporello-Stapel, wobei sich vorzugsweise ein bahnförmiges Ausgangsmaterial von dem Ausgangsmaterialbahnvorrat in die Vorformstation (3) erstreckt.