DE102021125089A1

DE102021125089A1 - Stempelzahnrad, Siegelzahnrad, Prägezahnradpaar und Vorrichtung zum Umformen eines Bahnmaterials in ein Polstererzeugnis

Info

Publication number: DE102021125089A1
Application number: DE102021125089.7A
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

Bei einem Stempelzahnrad (100) für ein Prägezahnradpaar (3) einer Vorrichtung (1) zum Umformen eines Bahnmaterials, insbesondere einer Papierbahn, in ein Polstererzeugnis (2), wobei das Stempelzahnrad (100) eine Vielzahl an Prägezähnen (123), zwischen benachbarten Prägezähnen (123) angeordnete Täler (125) und im Bereich der Täler (125) angeordnete Stanznase (135) aufweist, ist vorgesehen, dass das Stempelzahnrad (100) in der Axialrichtung (A1) durchgängige Prägezähne (123, 133) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stempelzahnrad und ein Siegelzahnrad für ein Prägezahnradpaar einer Vorrichtung zum Umformen eines Bahnmaterials, insbesondere einer Papierbahn, in ein Polstererzeugnis. Die Erfindung betrifft auch ein Prägezahnradpaar für eine Vorrichtung zum Umformen eines Bahnmaterials in ein Polstererzeugnis. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Umformen eines Bahnmaterials in ein Polstererzeugnis. Das Bahnmaterial kann in Form einer Ausgangsmaterialbahnrolle, insbesondere in Form einer vorzugsweise hülsenlosen Rolle, oder eines Leporello-Stapels vorliegen.
WO 2000 020 196 A2 beschreibt eine Polsterumwandlungsmaschine mit einer Stickanordnung. Darin sind Stickmittel enthalten, die eine Vielzahl radial nach außen gerichteter Vorsprünge enthalten, die ineinander kämmen. Eines der Stickmittel umfasst eine Aufnahme und das andere Stickmittel Schneidkanten, die in die Aussparungen eindringen, um Schlitzreihen in ein Blattmaterial einzubringen und so einander überlappende Abschnitte des Blattmaterials miteinander zu verhaken. Die Stickmittel werden gegeneinander gepresst.
Eine andere Polsterumwandlungsanordnung beschreibt WO 2018 005 902 A1 . Die Polsterumwandlungsanordnung umfasst ein Zahnradpaar mit einer Vielzahl um eine jeweilige Achse drehbare Zähne. Die Zähne des einen Zahnrads kämmen mit den Zähnen des anderen Zahnrads. Beide Zahnräder sind mit keilförmigen Außensegmenten und einem Mittelsegment mit kürzeren, schmäleren Zähnen ausgestattet, die in Drehrichtung relativ zu den Zähnen der Außensegmente versetzt und außenumfänglich mit einer scharfen Kante gekappt sind. Die Mittelsegmente erzeugen eine Reihe paralleler Schlitze in einem durch das Zahnradpaar geführten Blattmaterial, sodass Reibkräfte entlang der Schlitzkanten die Lagen des Blattmaterials zusammenhalten.
Bei den bekannten Polsterumwandlungsvorrichtungen reißt das Blattmaterial an den Stickmitteln bzw. Zahnrädern häufig ein, was zu einer verminderten Polsterqualität oder zu einem Papierstau führen kann. Ein anderes Problem besteht darin, dass Lagen des Blattmaterials unzureichend miteinander verbunden sein können, was ebenfalls die Polstermaterialqualität beeinträchtigt. Die Polsterumwandlungsmaschinen erzeugen außerdem ein hohes Geräuschaufkommen, was als störend empfunden wird.
Es kann daher als eine Aufgabe der Erfindung gesehen werden, die Probleme des Stands der Technik zu überwinden, insbesondere Zahnräder, eine Zahnradpaarung oder eine Polsterumwandlungsvorrichtung bereitzustellen, mit denen eine kontinuierlich hohe Polstermaterialqualität gewährleistet wird, wobei die Polstermaterialqualität vorzugsweise im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen verbessert ist, und/oder die eine geringere Anfälligkeit für Papierstau bewirken und/oder bei denen die Geräuschemission im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen verringert ist.
Diese Aufgabe(n) lösen die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche.
Demnach ist ein Stempelzahnrad für ein Prägezahnradpaar einer Vorrichtung zum Umformen eines Bahnmaterials, insbesondere einer Papierbahn, in ein Polstererzeugnis vorgesehen. Das Bahnmaterial kann in Form einer Ausgangsmaterialbahnrolle, insbesondere in Form einer vorzugsweise hülsenlosen Rolle, oder eines Leporello-Stapels vorliegen. Das Stempelzahnrad weist eine Vielzahl an Prägezähnen, zwischen benachbarten Prägezähnen angeordneten Tälern und im Bereich der Täler angeordneten Stanznasen auf. Vorzugsweise ist im Bereich jedes Tals wenigstens eine Stanznase angeordnet. Alternativ können Täler in Umfangsrichtung des Prägezahnrads sukzessive alternierend Stanznasen-frei und mit wenigstens einer Stanznase ausgestattet sein. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Stempelzahnrad in der Axialrichtung durchgängige Prägezähne aufweist. Die Axialrichtung des Stempelzahnrads korrespondiert zu der betriebsgemäßen Rotationsachse des Stempelzahnrads. Entlang des Außenumfangs des Stempelzahnrads alternieren Prägezähne und Täler. In Bezug auf die Rotationsachse des Stempelzahnrads haben die Abschnitte des Stempelzahnrads, welche die Prägezähne bilden, einen größeren Außenradius als die Abschnitte des Stempelzahnrads, die die Täler bilden. Insbesondere ist in mehreren der Vielzahl an Tälern, in vorzugsweise allen, je wenigstens eine Stanznase angeordnet. Die Stanznasen haben in Bezug auf die Rotationsachse des Stempelzahnrads einen Stanznasen-Außenradius, der kleiner ist als der Außenradius der Prägezähne und der größer ist als der Außenradius der Täler. Indem bei dem erfindungsgemäßen Stempelzahnrad in der Axialrichtung durchgängige Prägezähne vorgesehen sind, wird das Risiko des Einreißens des umzuformenden Bahnmaterials im Bereich des Stempelzahnrads im Vergleich zu einem konventionellen Prägezahnradpaar in erheblichem Maße verringert. Dadurch kann die Qualität des zu bildenden Polstererzeugnisses erhöht und das Risiko eines Materialstaus verringert werden.
Bei einer bevorzugten Ausführung des Stempelzahnrads ist vorgesehen, dass das Stempelzahnrad, insbesondere Randsegmente des Stempelzahnrads, axiale Außenseitenflächen aufweisen, wobei Übergangsbereiche, wie mindestens eine Phase oder mindestens ein Radius, zwischen der Außenseitenfläche und den Prägezähnen vorgesehen sind. Die mehreren Randsegmente des Stempelzahnrads sind vorzugsweise gleich dimensioniert. Insbesondere können die Übergangsbereiche abgerundet sein. Im Bereich der Täler können optional Übergangsbereiche zur Außenseitenfläche vorgesehen sein. Mithilfe von Übergangsbereichen zwischen den Außenseitenflächen des Stempelzahnrads und dessen Prägezähnen kann ebenfalls das Risiko des Einreißens des umzuformenden Bahnmaterials verringert, und so die Polstererzeugnis-Qualität erhöht und das Materialstau-Risiko verringert werden. Überraschenderweise hat sich außerdem gezeigt, dass Stempelzahnräder mit Übergangsbereichen mit vergleichsweise geringer Lautstärke betrieben werden können.
Gemäß einer anderen Ausführung umfasst das Stempelzahnrad mehrere scheibenförmige Axialsegmente. Die Axialsegmente umfassen zwei Randsegmente mit einer Vielzahl gleichförmiger Prägezähne und zwischen benachbarten Prägezähnen gebildeten Tälern. Ferner umfassen die Axialsegmente wenigstens ein axial zwischen den Randsegmenten angeordnetes Stempelsegment mit im Bereich der Täler angeordneten Stanznasen. Vorzugsweise weist das Stempelsegment eine Vielzahl zu den Prägezähnen korrespondierende Zahnabschnitte auf. Vorzugsweise ist das Stempelzahnrad im Bereich der Zahnabschnitte kongruent zu den Prägezähnen der Randsegmente geformt.
Das Stempelzahnrad kann aus mehreren scheibenförmige Axialsegmenten gebildet sein. Scheibenförmige Axialsegmente lassen sich einfach formgleich fertigen, was die Montage erleichtert und im Betrieb einen gleichmäßigen Lauf erleichtert, was die Polstererzeugnis-Qualität erhöht und die Geräuschemissionen verringert. Die Zahnabschnitte des Stempelsegments weisen vorzugsweise die gleiche Querschnittsform auf wie die Prägezähne der Randsegmente.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Stempelzahnrad zwei zwischen den Randsegmenten angeordnete Stempelsegmente und wenigstens ein zwischen diesen Stempelsegmenten angeordnetes Mittelsegment. Es kann bevorzugt sein, dass zwischen den Randsegmenten zwei, drei oder mehr Mittelsegmente vorgesehen sind. Mehrere, insbesondere alle Mittelsegmente eines Stempelzahnrads können gleich dimensioniert sein. Es kann bevorzugt sein, dass mehrere Mittelsegmente eines Stempelzahnrads ein einzelnes Mittelsegment aufweisen, das eine andere Axialbreite aufweist als die übrigen, gleichartigen Mittelsegmente. Insbesondere sind die mehreren Stempelsegmente gleich dimensioniert. Vorzugsweise ist das Mittelsegment korrespondierend zu den Randsegmenten geformt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Mittelsegment abweichend von den Randsegmenten geformt ist. Beispielsweise kann ein Mittelsegment als Zahnrad mit einer Schrägverzahnung oder einer Doppel-Schrägverzahnung ausgeführt sein. Optional kann das Mittelsegment als ein Paar oder eine Gruppe Zahnräder mit, insbesondere gleichläufiger oder gegenläufiger, Schrägverzahnung gebildet sein. Die Querschnittsform der Mittelsegmente und der Randsegmente ist vorzugsweise gleich, insbesondere kongruent.
Die Erfindung betrifft auch ein Siegelzahnrad für ein Prägezahnradpaar einer Vorrichtung zum Umformen eines Bahnmaterials, insbesondere einer Papierbahn, beispielsweise in Form einer vorzugsweise hülsenlosen Rolle oder eines Leporello-Stapels, in ein Polstererzeugnis. Die Axialrichtung des Siegelzahnrads korrespondiert zu der betriebsgemäßen Rotationsachse des Siegelzahnrads. Das Siegelzahnrad weist mehrere scheibenförmige Axialsegmente auf, umfassend zwei Randsegmente mit einer Vielzahl gleichförmiger Prägezähne und zwischen benachbarten Prägezähnen gebildeten Tälern, sowie wenigstens ein axial zwischen den Randsegmenten angeordnetes Siegelsegment mit einer in Bezug auf die Zahnradachse rotationssymmetrischen Form und/oder einer maximalen Siegelsegment-Radialerstreckung, die nicht größer ist als, insbesondere so groß wie, die vorzugsweise geringste Randsegment-Radialerstreckung im Bereich der Täler. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Siegelzahnrad, insbesondere die Randsegmente des Siegelzahnrads, axiale Außenseitenflächen aufweisen, wobei, insbesondere abgerundete Übergangsbereiche zwischen der Außenseitenfläche und den Prägezähnen vorgesehen sind. Insbesondere weist das Siegelzahnrad, insbesondere Randsegmente des Siegelzahnrads, axiale Außenseitenflächen auf, wobei Übergangsbereiche, wie mindestens eine Phase oder mindestens ein Radius, zwischen der Außenseitenfläche und den Prägezähnen und/oder den Tälern vorgesehen sind. Im Bereich der Täler können optional Übergangsbereiche zur Außenseitenfläche vorgesehen sein. Vorzugsweise ist das Siegelzahnrad frei von Stanznasen.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Prägezahnradpaar für eine Vorrichtung zum Umformen eines Bahnmaterials, insbesondere einer Papierbahn, beispielsweise in Form einer vorzugsweise hülsenlosen Rolle oder eines Leporello-Stapels, in ein Polstererzeugnis. Das Prägezahnradpaar umfasst ein Stempelzahnrad mit Prägezähnen, zwischen benachbarten Prägezähnen angeordneten Tälern und im Bereich der Täler angeordneten Stanznasen sowie ein mit Stempelzahnrad in Eingriff Bringbares oder stehendes Siegelzahnrad. Insbesondere ist das Stempelzahnrad wie oben beschrieben ausgeführt. Insbesondere ist das Siegelzahnrad wie oben beschrieben ausgeführt. Es kann bevorzugt sein, dass die Prägezähne und Täler des Stempelzahnrads und die Prägezähne und Täler des Siegelzahnrads aufeinander formabgestimmt sind. Es kann besonders bevorzugt sein, dass die Randsegmente des Stempelzahnrads und die Randsegmente des Siegelzahnrads gleich dimensioniert sind. Alternativ können die Randsegmente des Siegelzahnrads und/oder des Prägezahnrads unterschiedlich breit sein. Vorzugsweise können Randsegmente eines Siegelzahnrads und eines Stempelzahnrads untereinander austauschbar sein.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zwischen dem Siegelzahnrad und dem Stempelzahnrad ein Radialabstand mit einer Abstandsweite im Bereich 0,01 mm bis 1 mm ausgebildet ist. Insbesondere hat der Radialabstand eine Abstandsweite im Bereich von 0,05 mm bis 0,5 mm. Es kann besonders bevorzugt sein, dass die Abstandsweite im Bereich 0,1 mm bis 0,2 mm liegt. Es sei klar, dass vorzugsweise der Radialabstand zwischen den Zahnrädern des Prägezahnradpaars in betriebsgemäßer Stellung der Zahnräder frei von einer Belegung des Prägezahnradpaars mit dem Bahnmaterial, insbesondere Papierbahn, und frei von einer Belegung durch Polstermaterial die Abstandsweite aufweist. Vorzugsweise können das Stempelzahnrad und das Siegelzahnrad an einem Gestell der Umformvorrichtung derart gelagert sein, dass das Siegelzahnrad kämmend in das Stempelzahnrad eingreift, wobei vorzugsweise der jeweilige Außenumfang des Stempelzahnrads und des Siegelzahnrads derart aufeinander abgestimmt sind, dass eine radiale Anpassung des Stempelzahnrads gegen das Siegelzahnrad unterbleibt. Des Stempelzahnrad und das Siegelzahnrad sind insbesondere derart an dem Gestell der Umformvorrichtung gehalten, und ihre Außenumfang derart aufeinander abgestimmt, dass ein im Wesentlichen reiner Tangentialkontakt zwischen Siegelzahnrad und Stempelzahnrad vorliegt. Das Stempelzahnrad und das Siegelzahnrad sind vorzugsweise derart gelagert und aufeinander abgestimmt, dass die Zahnflanken der Prägezähne einander ergreifen, insbesondere an einander abrollen, ohne dass die Zahnköpfe in einen Kontakteingriff mit dem Zahngrund beziehungsweise Talgrund gelangen. Zwischen dem Talgrund des Siegelzahnrads und dem darin eingreifenden Zahnkopf des Stempelzahnrads und/oder zwischen dem Talgrund des Stempelzahnrads und dem darin eingreifenden Zahnkopf des Siegelzahnrads ist vorzugsweise stets der Radialabstand bereitgestellt. Ein Tangentialkontakt zwischen Stempelzahnrad und Siegelzahnrad kann vorgesehen sein, falls zum Beispiel nur eines der Zahnräder, entweder Stempelzahnrad oder Siegelzahnrad, direkt durch einen Motor angetrieben ist und das andere der Zahnräder mitnimmt. Entgegen des bestehenden Vorurteils, dass die Zahnräder eines Prägezahnradpaars zwingend einen Radialdruck gegeneinander auszuüben hätten, um eine hinreichende Polsterqualität zu gewährleisten, hat sich gezeigt, dass das Vorsehen eines Radialabstand nicht bloß die Betriebslautstärke einer Umformvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Prägezahnradpaar deutlich verringern kann, sondern ein Polstererzeugnis besonders guter Polsterqualität bereitzustellen vermag.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung eines Prägezahnradpaars weist das Siegelzahnrad mehrere scheibenförmige Axialsegmente auf, wobei die Axialsegmente zwei Randsegmente mit einer Vielzahl gleichförmiger Prägezähne und zwischen benachbarten Prägezähnen gebildeten Tälern aufweisen und wenigstens ein axial zwischen den Randsegmenten angeordnetes Siegelsegment mit einer in Bezug auf die Zahnradachse rotationssymmetrischen Form und/oder einer maximalen Siegelsegment-Radialerstreckung, die nicht größer ist als, insbesondere so groß ist wie, die vorzugsweise geringste Randsegmente-Radialerstreckung im Bereich der Täler.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung des Prägezahnradpaars mit einem segmentierten Siegelzahnrad hat dieses eine Siegelsegment-Axialerstreckung, die wenigstens so groß ist wie eine Axialbreite der Stanznasen und/oder wie eine Stempelsegment-Axialerstreckung des Stempelsegments. Insbesondere ist die Siegelsegment-Axialerstreckung wenigstens 0,1 mm, insbesondere wenigstens 0,2 mm, größer als die Axialbreite. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Siegelsegment-Axialerstreckung nicht mehr als 0,5 mm, insbesondere nicht mehr als 0,3 mm, größer ist als die Axialbreite. Besonders bevorzugt ist das Stempelzahnrad derart auf das Siegelzahnrad abgestimmt, dass Stanznasen am Umfang des Stempelzahnrads in dazu korrespondierende Öffnungen am Umfang des Siegelzahnrads, insbesondere im Bereich der Prägezähne des Siegelzahnrads, eingreifen und/oder darin abrollen. Beispielsweise bevorzugt ist das Stempelzahnrad derart auf das Siegelzahnrad abgestimmt, dass an den Prägezähnen beidseitig je etwa 0,125 mm Spiel bereitgestellt ist. Betrachtet in der Axialrichtung sind das Siegelzahnrad und das Stempelzahnrad vorzugsweise derart aufeinander abgestimmt, dass die Stanznasen in axiale Öffnungen entlang der Siegelzahnrad-Prägezahnradpaar-Köpfe eindringen, sodass beim Abrollen des Stempelzahnrads am Siegelzahnrad Stanz-Perforationen in das zu bildende Polstererzeugnis eingebracht werden.
Eine Weiterbildung des Prägezahnradpaars, die mit der vorigen kombinierbar ist, sieht vor, dass das segmentierte Siegelzahnrad wenigstens zwei zwischen den Randsegmenten angeordnete Siegelsegmente und wenigstens ein zwischen den Siegelsegmenten angeordnetes Mittelsegment aufweist. Es kann bevorzugt sein, dass zwischen den Randsegmenten zwei, drei oder mehr Mittelsegmente vorgesehen sind. Mehrere, insbesondere alle, Mittelsegmente eines Siegelzahnrads können gleich dimensioniert sein. Mehrere, insbesondere alle, Mittelsegmente des Siegelzahnrads und des Stempelzahnrads können gleich dimensioniert sein. Es kann bevorzugt sein, dass mehrere Mittelsegmente eines Siegelzahnrads ein einzelnes Mittelsegment aufweisen, das eine andere Axialbreite aufweist als die übrigen, gleichartigen Mittelsegmente. Insbesondere sind die mehreren Siegelsegmente gleich dimensioniert. Vorzugsweise ist das Mittelsegment korrespondierend zu den Randsegmenten geformt. Die Querschnittsform der Mittelsegmente und der Randsegmente ist vorzugsweise gleich, insbesondere kongruent. Eine bevorzugte Ausführung des Prägezahnradpaars sieht vor, dass das Stempelzahnrad und das Siegelzahnrad gleich dimensionierte Randsegmente und/oder Mittelsegmente aufweisen.
Bei einer Ausführungsform eines Prägezahnradpaars weisen das Stempelzahnrad wie auch das Siegelzahnrad je ein Paar einander in der Axialrichtung gegenüberliegende axiale Außenseitenflächen auf. Dabei sind zwischen den Außenseitenflächen und Prägezähnen des Stempelzahnrads und/oder des Siegelzahnrads Übergangsbereiche, wie mindestens eine Phase oder mindestens ein Radius, vorgesehen. Vorzugsweise sind die Übergangsbereiche abgerundet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Siegelzahnrad frei von Stanznasen. Bei konventionellen Stempelzahnrädern sind Stanznasen üblicherweise an beiden ineinander kämmenden Zahnrädern eines Prägezahnradpaars vorgesehen. Es hat sich allerdings herausgestellt, dass zur Umformung des Bahnmaterials in ein Polstererzeugnis kontinuierlich hoher Qualität vorzugsweise nur an einem Zahnrad, dem Stempelzahnrad, des Prägezahnradpaars Stanznasen vorgesehen sind. Dadurch kann eine kontinuierlich gleichmäßige Stanzung des Bahnmaterials realisiert werden, wobei insbesondere Kollisionen zwischen einander gegenüberliegenden Stanznasen vermieden werden, welche sowohl zu übermäßiger Geräuschbildung als auch zum Einreißen des Bahnmaterials beitragen würden.
Bei einer alternativen Ausführungsform Prägezahnradpaar ist vorgesehen, dass das Siegelzahnrad als ein zweites Prägezahnrad mit Stanznasen realisiert ist, wobei das erste Prägezahnrad und das zweite Prägezahnrad derart aufeinander abgestimmt sind, dass die Stanznasen des ersten Prägezahnrads in stanznasenfreie Prägetal-Axialbereiche des zweiten Prägezahnrads eingreifen, und umgekehrt. Beispielsweise können das erste und das zweite Prägezahnrad mit zwei oder mehr in Axialrichtung versetzten Axialbereichen vorgesehen sein, in denen das erste und das zweite Prägezahnrad je in Umfangsrichtung des Prägezahnrads sukzessive alternierend Stanznasen-frei und mit wenigstens einer Stanznase ausgestattet sind.
Bei einer Weiterbildung der alternativen Ausführungsform des Prägezahnradpaars sind das erste Prägezahnrad und das zweite Prägezahnrad derart aufeinander abgestimmt sind, dass die Stanznasen des ersten Prägezahnrads in stanznasenfreie Prägetäler des zweiten Prägezahnrads eingreifen, und umgekehrt. Insbesondere weisen das erste und das zweite Prägezahnrad je in Umfangsrichtung des Prägezahnrads sukzessive alternierend Stanznasen-freie Täler und mit wenigstens einer Stanznase ausgestattete Täler auf.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Umformen eines Bahnmaterials, insbesondere einer Papierbahn, beispielsweise Papierbahn in Form einer vorzugsweise hülsenlosen Rolle oder eines Leporello-Stapels, in ein Polstererzeugnis mit wenigstens einem Stempelzahnrad, insbesondere wie oben beschrieben, wenigstens einem Siegelzahnrad, insbesondere wie oben beschrieben, und/oder wenigstens einem Prägezahnradpaar, insbesondere wie oben beschrieben.
Bei einer bevorzugten Ausführung einer erfindungsgemäßen Umformvorrichtung ist eines der Zahnräder des Prägezahnradpaars, insbesondere das Stempelzahnrad, an einem Gestell der Vorrichtung quer zur Axialrichtung des Zahnrads mit einer Federeinrichtung vorgespannt gehalten. Insbesondere stellt die Federeinrichtung eine Federkonstante von wenigstens 5 N/mm, wenigstens 10 N/mm oder wenigstens 15 N/mm, insbesondere wenigstens 30 N/mm, bereit. Alternativ oder zusätzlich kann die Federeinrichtung dazu ausgelegt sein, eine Vorspannkraft von wenigstens 200 N, insbesondere wenigstens 350 N, vorzugsweise wenigstens 600 N bereitzustellen. Es sei klar, dass die Vorspannkraft in der Radialrichtung Bezug auf die Drehachse bereitgestellt ist. Vorzugsweise ist die Vorspannkraft für ein erfindungsgemäßes Prägezahnradpaar bereitgestellt, bei dem der Radialabstand zwischen dem Stempelzahnrad und dem Siegelzahnrad vorliegt. Dabei kann das Gestell ein Gegenlager für die Achse und/oder Welle zur Lagerung des vorgespannten Zahnrads, insbesondere Stempelzahnrads, umfassen, wobei das Gegenlager das Zahnrad, insbesondere das Stempelzahnrad, in dem Radialabstand bezüglich des anderen Zahnrads, insbesondere des Siegelzahnrads, hält, vorzugsweise wenn der Raum zwischen den Zahnrädern des Prägezahnradpaars frei ist von dem Bahnmaterials, insbesondere der Papierbahn, wie auch frei von dem Polstererzeugnis. Die Umformvorrichtung ist also derart gebildet, dass die Vorspannkraft nicht direkt von einem Zahnrad auf das andere Zahnrad des Prägezahnradpaars wirkt. Die Vorspannkraft ist insbesondere nur dann aktiviert, wenn zwischen den Zahnrädern des Prägezahnradpaars Bahnmaterial in Polstermaterial umgewandelt wird, wobei das Bahnmaterial und/oder das Polstererzeugnis den Radialabstand zwischen den Zahnrädern belegt.
Insbesondere umfasst eine Ausführung einer Umformvorrichtung eine Vorformvorrichtung, die ausgelegt und eingerichtet ist zum Einbringen umgeschlagener und/oder eingerollter Polsterbereiche entlang gegenüberliegender Längsrandkanten des Bahnmaterials, wobei das Stempelzahnrad und/oder das Prägezahnradpaar eine Zahnradaxialbreite zum Ergreifen beider Polsterbereiche aufweist. Insbesondere weist die Vorformeinrichtung eine Führungseinrichtung auf, wie konvergierende Führungsstäbe, deren Abgabe-Abstand im Wesentlichen der Zahnradaxialbreite entspricht. Alternativ kann der Abgabeabstand größer als die Zahnradaxialbreite sein.
Vorzugsweise ist die Umformvorrichtung dazu ausgelegt und eingerichtet, ein Polstererzeugnis auszugeben mit einer Stücklänge von nicht mehr als 30 cm oder nicht mehr als 25 cm, insbesondere nicht mehr als 15 cm, vorzugsweise nicht mehr als 10 cm oder nicht mehr als 5 cm, besonders bevorzugt nicht mehr als 3 cm. Alternativ oder zusätzlich ist die Umformvorrichtung dazu ausgelegt und eingerichtet, ein Polstererzeugnis auszugeben mit einer Stückbreite von wenigstens 4 cm oder 5 cm, insbesondere wenigstens 8 cm, vorzugsweise wenigstens 10 cm, und/oder nicht mehr als 12 cm, insbesondere nicht mehr als 10cm. Besonders bevorzugt kann die Polsterbreite in einem Bereich von 7 cm bis 10 cm, besonders bevorzugt in dem Bereich 8 cm bis 9 cm liegen.
Die Erfindung kann auch ein Polstererzeugnis betreffen, das mittels eines erfindungsgemäßen Stempelzahnrads, Siegelzahnrads, Prägezahnradpaars und/oder einer erfindungsgemäßen Umformvorrichtung gebildet wurde.
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen anhand der beiliegenden Figuren werden besonders bevorzugte Ausführungen der Erfindung dargestellt, in denen zeigen:

1 eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Umformvorrichtung;
2 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Umformvorrichtung mit Blick von oben;
3 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Prägezahnradpaars;
4 eine Detailansicht der ineinander kämmenden Bereiche des Prägezahnradpaars gemäß 3;
5 eine Vorderansicht des Prägezahnradpaars gemäß 3;
6 eine Seitenansicht auf ein Randsegment für ein erfindungsgemäßes Siegel- oder Stempelzahnrad;
7 eine Seitenansicht auf ein Mittelsegment für ein erfindungsgemäßes Siegel- oder Stempelzahnrad;
8 eine Seitenansicht auf ein Stanzsegment für ein erfindungsgemäßes Stempelzahnrad;
9 eine Seitenansicht auf ein Siegelsegment für ein erfindungsgemäßes Siegelzahnrad;
10 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Stempelzahnrads an einem Gestell mit einer Federvorrichtung;
11 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Siegelzahnrads; und
12 eine schematische Darstellung eines Polstererzeugnisses.

In den nachfolgenden Beschreibungen bevorzugter Ausführungen der Erfindung werden für dieselben oder ähnliche Komponenten zur Vereinfachung der Lesbarkeit dieselben oder ähnliche Bezugszeichen verwendet.
Eine erfindungsgemäße Umformvorrichtung ist im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Ein erfindungsgemäßes Prägezahnradpaar ist im Allgemeinen mit Bezugszeichen 3 versehen. Ein erfindungsgemäßes Stempelzahnrad ist im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 100 versehen. Ein erfindungsgemäßes Siegelzahnrad ist im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 200 versehen.
Das erfindungsgemäße Prägezahnradpaar 3 in der hier abgebildeten bevorzugten Ausführungsform setzt sich zusammen aus einem erfindungsgemäßen Stempelzahnrad 101 und einem erfindungsgemäßen Siegelzahnrad 200. Es sei klar, dass ein erfindungsgemäßes Prägezahnradpaar auch mit einem oder zwei anderen als den abgebildeten Zahnrädern realisiert werden kann.
1 zeigt eine seitliche Schnittansicht der Umformvorrichtung 1 mit einem Prägezahnradpaar 3, das aus einem Stempelzahnrad 100 und einem Siegelzahnrad 200 besteht, die ineinander kämmend aneinander Abrollen. Das nicht näher dargestellte Bahnmaterial wird gemäß der Abbildung von rechts in der Förderrichtung F durch die Vorformvorrichtung 9 zum Prägezahnradpaar 3 gefördert. Aus dem Prägezahnradpaar 3 wird das nicht näher dargestellte Polstererzeugnis 2 in der Förderrichtung F abgegeben. Ein Gestell 5 trägt das Prägezahnradpaar 3 und die Vorformvorrichtung 9.
2 zeigt eine Schnitt-Draufsicht auf die Umformvorrichtung 1. Das nicht näher dargestellte Bahnmaterial wird in der Förderrichtung F durch die Vorformvorrichtung 9 zu dem Prägerollenpaar 3 gebracht. Die Vorformvorrichtung umfasst einen Vorformtrichter 93 und einander gegenüberliegende, in der Förderrichtung F konvergierende Führungsstäbe 91. Zwischen den Führungsstäben 91 ist an ihrem Prägerollenpaar-seitigen Ende ein Stangenabstand d bereitgestellt, der nicht unterschritten wird. Der Stangenabstand d kann im Bereich von etwa 5 mm bis etwa 15 mm liegen, beispielsweise bei etwa 7 mm. Die in Förderrichtung F vorderen Enden der Führungsstäbe 91 bestimmen einen Abgabeabstand c. Der Abgabeabstand liegt im Bereich von etwa 20 mm bis etwa 50 mm, vorzugsweise bei etwa 30 mm. Die Vorformvorrichtung 9 ist dazu ausgelegt und eingerichtet, die quer zur Bahnrichtung gegenüberliegenden, äußeren Längskanten eines Bahnmaterials, welches in Förderrichtung F durch die Vorformvorrichtung 9 bewegt wird, nach innen einzuschlagen oder einzuholen. Die Führungsstäbe 91 dienen zur Führung der eingerollten oder eingeschlagenen Längsabschnitte des Bahnmaterials. Durch die Vorformvorrichtung 9 wird im Wesentlichen die spätere Querbreite des Polstererzeugnisses 2 quer zur Förderrichtung F festgelegt.
Das Prägerollenpaar 3 ist dazu ausgelegt und eingerichtet, in einem Mittelbereich des vorgeformten Bahnmaterials alternierende Prägeberge und -täler einzubringen sowie gegebenenfalls Stanzungen um das Polstererzeugnis 2 zu bilden. Im Bereich des Prägerollenpaars 3 ist das Gestell 5 mit einer Kanalbreite e gebildet, die der Ausgangsbreite des Vorformtrichters 93 entsprechen kann. Die Kanalbreite e liegt im Bereich von etwa 50 Millimeter bis etwa 200 mm, insbesondere im Bereich von etwa 80 mm bis etwa 120 mm, vorzugsweise bei etwa 100 mm.
Das Prägezahnradpaar 3 ist mittig in dem Kanal 31 angeordnet. Das Prägezahnradpaar 3 ist am Gestell 5 drehbar gelagert. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass ein angetriebenes Zahnrad, insbesondere das Siegelzahnrad 200, ortsfest an dem Gestell 5 gehalten ist und das andere Zahnrad, insbesondere das Stempelzahnrad 100 mit einer nachfolgend anhand von 10 dargestellten Federvorrichtung 7 federvorgespannt gehalten ist. An dem Gestell 5 sind die Zahnräder 100, 200 mit parallelen Zahnradachsen A₁, A₂ gelagert. Das Stempelzahnrad 100 hat eine Stempelzahnrad-Axialbreite b1 und das Siegelzahnrad hat eine Siegelzahnrad-Axialbreite b₂. Die Axialbreite b₁ des Stempelzahnrads 100 kann ebenso groß wie oder kleiner als die Axialbreite b₂ des Siegelzahnrads 200 sein. Die Axialbreite b₁, b₂ der Zahnräder entspricht im Wesentlichen dem Abgabeabstand c der Vorformvorrichtung 9, wobei die Axialbreite der Zahnräder geringfügig kleiner sein kann als der Abgabeabstand c. Beispielsweise kann die Axialbreite b1, b2 im Bereich 20 mm bis 50 mm, vorzugsweise im Bereich 25 mm bis 30 mm, liegen. Die Axialbreite b₂ des Siegelzahnrads 200 kann so groß wie oder geringfügig größer als die Axialbreite b₁ des Stempelzahnrads 100 sein, beispielsweise etwa 0,5 mm breiter.
Unter Bezugnahme auf die 3 bis 11 wird im Detail der Aufbau und die Funktionsweise eines Prägezahnradpaar 3 bestehend aus einem Stempelzahnrad 100 und einem Siegelzahnrad 200 beschrieben.
Das Stempelzahnrad 100 wie auch das Siegelzahnrad 200 sind aus Segmenten zusammengesetzt, die in den 7 bis 9 abgebildet sind. Bei der in den Figuren abgebildeten bevorzugten Ausführungsform verwenden sowohl das Stempelzahnrad 100 als auch das Siegelzahnrad 200 teilweise dieselben Segmente, nämlich Außensegmente 121 beziehungsweise 221 und Mittelsegmente 141 beziehungsweise 241. Nur das Stempelzahnrad 100 umfasst Stempelsegmente 131 mit Prägezähnen und nur das Siegelzahnrad 200 umfasst Siegelsegmente 231. Die Segmente sind scheibenartig aufgebaut und weisen eine jeweilige Axialbreite auf. Obgleich in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform die verschiedenen Scheiben-Segmente je einstückig gebildet sind, könnten gemäß einer alternativen Ausführungsformen einzelne oder mehrere der abgebildeten Segmente mehrteilig, beispielsweise durch mehrere axial aufeinander liegende Scheiben gebildet sein.
Die Stanznasenbreite oder Stanzsegment-Axialbreite a₁₃ ist kleiner als die Siegelsegment-Axialbreite a₂₃. Durch die Siegelsegment-Axialbreite a₂₃ ist eine axiale Öffnungsweite definiert, in die die Stanznasen des Stempelsegments 131 in das Siegelzahnrad 200 eindringen können. Ist die Öffnungsweite zu breit, wird das Bahnmaterial mitunter nicht perforiert, sondern lediglich in der Förderrichtung F durch die Lücke gezogen. Ist die Öffnung zu schmal dimensioniert, besteht das Risiko, dass eine Stanznase sich zwischen an dem zu dem Siegelsegment 231 benachbarten Randsegment 221 und/oder Mittelsegment 241 verklemmt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Siegelsegment-Axialbreite a₂₃ 0,05 mm bis 0,3 mm, insbesondere 0,075 mm bis 0,2 mm, vorzugsweise etwa 0,1 mm bis 0,15 mm breiter zu dimensionieren als die Breite der Stanznasen beziehungsweise die Stempelsegment-Axialbreite a₁₃.
3 zeigt die ineinander kämmenden Zahnräder des Prägezahnradpaars 3 und 4 im Detail den Radialabstand a dazwischen. Wie in 4 zu erkennen ist, wird das untere Zahnrad, welches hier als Siegelzahnrad 200 dargestellt ist, zum Fördern des Bahnmaterials in der Föderrichtung F entgegen des Uhrzeigersinns rotiert. Wenn wie in dem abgebildeten Beispiel kein Bahnmaterial eingelegt ist, gelangt das angetriebene Zahnrad in einen Tangentialkontakt mit dem frei laufenden Zahnrad, hier dem Stempelzahnrad 100, um dieses mitzunehmen. Dabei kann ein tangentialer Berührkontakt zwischen den Zahnflanken auftreten. Zwischen den Zahnköpfen der Prägezähne 123, 223 des einen Zahnrads und dem Talgrund 225, 125 des anderen Zahnrades bleibt stets ein Radialabstand mit einer Abstandsweite a. Dieser Radialabstand kann mit dem Bahnmaterial oder Polstererzeugnis 2 belegt werden.
5 zeigt eine Ansicht des Prägezahnradpaars 3 mit Blickrichtung entsprechend der Förderrichtung. Das Stempelzahnrad 100 hat eine Drehachse, die die Axialrichtung A₁ definiert. Das Siegelzahnrad 200 hat eine Drehachse, die die Axialrichtung A₂ festlegt. In der erfindungsgemäßen Umformvorrichtung 1 kann die Drehachse eines Zahnrades, beispielsweise des Siegelzahnrads 200, ortsfest festgelegt sein und die andere Drehachse mit einer Federvorrichtung 7 quer zu der Axialrichtung (hier: A₁) und quer zur Förderrichtung F beweglich gelagert sein. Die Drehachse und somit die Axialrichtung A₁, A₂ des Stempelzahnrads 100 und des Siegelzahnrads 200 sind parallel orientiert.
In der Axialrichtung A₁ setzt sich das hier dargestellte exemplarische Stempelzahnrad 100 zusammen aus einem ersten Randsegment 121, einem ersten Stempelsegment 131, einem Mittelsegment 141, einem zweiten Stempelsegment 131 und einem zweiten Randsegment 121. Das hier exemplarisch dargestellte Siegelzahnrad 200 setzt sich in der Axialrichtung A₂ zusammen aus einem ersten Randsegment 221, einem ersten Siegelsegment 231, drei Mittelsegmenten 241, einem zweiten Siegelsegment 231 und einem zweiten Randsegment 221.
Der Einfachheit halber sind in den nachfolgenden 6 und 7 jeweils Querschnittskongruente Randsegmente 121, 221 und Mittelsegmente 141, 241 dargestellt. Der Fachmann versteht, dass die Zahnräder beziehungsweise Segmente der verschiedenen Zahnräder nicht notwendigerweise kongruent geformt sind. Zur Vereinfachung der Lesbarkeit wird nachfolgend nur auf eines relevanten Bezugszeichen verwiesen.
In 6 ist ein Randsegment 121 mit Blick auf die Außenseitenfläche 129 dargestellt. Das Randsegment 121 umfasst alternierende Prägezähne 123 und Prägetäler 125. An jedem Prägezahn 123 ist ein Übergangsbereich 128 von dem Zahnkopf 124 zur axialen Außenseitenfläche 129 vorgesehen, der bei der vorliegenden Ausführung durch einen Radius gebildet ist, wobei der Radius im Bereich von 1 mm bis 20 mm, vorzugsweisen Bereich 2 mm bis 10 mm liegt. Im Bereich des Zahngrunds oder Talgrunds 126 ist kein Übergangsbereich vorgesehen. Die radial innenliegendste Stelle des Talgrunds 126 bestimmt einen Randsegment-Innenradius r₂₁. Die radial äußerste Stelle des Zahnkopfs 124 bestimmt den Randsegment-Außenradius R₂₁. Die zur Außenseitenfläche 149 gegenüberliegende Innenseitenfläche hat dieselbe Form wie das nachfolgend bezugnehmend auf 7 beschriebene Mittelsegment 241.
In 7 ist ein Mittelsegment dargestellt. Die axialen Außenseiten des Mittelsegments sind flach und vorzugsweise in einem rechten Winkel bezüglich der Zahnradachse ausgerichtet. Das Mittelsegment 141 umfasst alternierende Prägezähne 123 und Prägetäler 125. Die radial innenliegendste Stelle des Talgrunds 126 bestimmt einen Mittelsegment-Innenradius r₂₄. Die radial äußerste Stelle des Zahnkopfs 124 bestimmt den Mittelsegment-Außenradius R₂₄.
Die Querschnittsformen des Mittelsegments 141 und des Randsegments 121 des Stempelzahnrads 100 sind gleich, insbesondere kongruent. Die Querschnittsformen des Mittelsegments 241 und des Randsegments 221 des Siegelzahnrads 200 sind gleich, insbesondere kongruent.
8 zeigt ein Stempelsegment 131. An dem Stempelsegment 131 ist außenumfänglich eine Vielzahl von Stanznasen 135 angeordnet. Zwischen benachbarten Stanznasen 135 ist ein Zahnabschnitt 133 angeordnet. An dem Stempelsegment 131 sind außen umfänglich alternierend Zahnabschnitte 133 und Stanznasen 135 angeordnet. Es kann bevorzugt sein, dass zwischen benachbarten Zahnabschnitten 133 und Stanznasen 135 je eine Senke 136 vorgesehen ist, wobei die Senken 136 einen Stempelsegment-Innenradius r₁₃ definieren, der geringer ist als der Stanznasenradius R₃₅. Die Zahnköpfe 134 der Zahnabschnitte 133 definieren an der äußersten Stelle in Bezug auf die Drehachse einen Stempelsegment-Außenradius R13. Die Stanznasen 135 definieren einen Stanznasenradius oder Stempelradius R₃₅. Es ist denkbar, dass sich die Stanznasen 135 ohne Senken 136 kontinuierlich, vorzugsweise kreislinienförmig, zwischen den benachbarten Zahnabschnitten 133 (entlang der Strich-Punkt-Linie) erstrecken.
Der Stanznasenradius R₃₅ ist kleiner als der Stempelsegment-Außenradius R₁₃ und kleiner als der Außenradius R₁₃, R₂₄ des Randabschnitts und/oder des Mittelabschnitts. Der Stanznasenradius R₃₅ ist größer als der Innenradius r₁₃, r₂₄ des Randabschnitts und/oder des Mittelabschnitts.
In der hier abgebildeten bevorzugten Ausführungsform sind die Innenradien r₁₃, r₂₁, r₂₄ des Randsegments 121, das Mittelsegment 141 und des Stempelsegments 131 gleich groß. Ebenso sind die Außenradien R₁₃, R₂₁, R₂₄ des Randsegment 121, des Mittelsegments 141 und des Stempelsegments 131 gleichgroß. Die Querschnittsformen der Prägezähne 123 und des Zahnabschnitts 133 sind gleich, insbesondere kongruent.
9 zeigt ein Siegelsegment 231, das in der hier abgebildeten Ausführung ringkreisförmig mit einem konstanten Außenradius R₂₃ abgebildet ist. Der Siegelsegment-Außenradius ist stets kleiner als der Außenradius R₂₁ und/oder R₂₄ des Randsegments 221 und des Mittelsegments 241. Vorzugsweise entspricht der Siegelsegment-Außenradius R₂₃ im Wesentlichen gleich oder identisch dem Innenradius r₂₁ und/oder r₂₄ des Randsegments 221 und des Mittelsegments 241. In Bezug auf das Stempelsegment 131 ist der Außenradius R₂₃ des Siegelsegments 231 vorzugsweise in Bezug auf den Stanznasenradius R₃₅ abgestimmt, insbesondere derart, dass zwischen dem Stanznasenradius R₃₅ und dem Siegelsegment-Außenradius R₂₃ in betriebsgemäßem Zustand des Prägezahnradpaars 3 ein radialer Stempelabstand verbleibt, wobei insbesondere der radiale Stempelabstand wenigstens so groß ist wie die Abstandsweite a des Radialabstands. Es sei klar, dass das Siegelsegment einen beispielsweise wellenförmig verlaufenen Außenrand haben könnte, der stellenweise einen geringeren Radius als den Außenradius R₂₃ aufweist (nicht näher dargestellt).
In der hier abgebildeten bevorzugten Ausführungsform sind die Innenradien r₂₁, r₂₄ des Randsegments 221, des Mittelsegments 241 und der Außenradius R23 des Siegelsegments 231 gleich groß. Auch sind die Außenradien R₂₁, R₂₄ des Randsegments 121 und des Mittelsegments 141 gleichgroß.
Die 10 und 11 zeigen perspektivische Darstellung der bereits zuvor bezüglich der vorigen 3 bis 5 beschriebenen Zahnräder 100, 200 und deren Segmenten, die oben in den 6 bis 9 beschrieben wurden.
Zudem zeigt 10 die Federvorrichtung 7, mit der das Stempelzahnrad 100 an dem Gestell 5 gehalten ist. Die Federvorrichtung 7 umfasst Druckfedern 71, die eine Achse 73 des Stempelzahnrads 100 gegen ein Gegenlager 75 mit einer Federkraft vorspannen.
In 12 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Polstererzeugnisses 2 abgebildet, das aus einem bahnförmigen Ausgangsmaterial mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 hergestellt ist und/oder dessen quer zur Bahnlängsrichtung bzw. Förderrichtung F bemessene Polsterbreite b weniger als 12 cm beträgt, dessen Polsterlänge t in Bahnlängsrichtung kleiner als 30 cm ist, dessen vertikale Erstreckung k im Bereich von 2 cm bis 3 cm liegt. Das Polstererzeugnis 2 umfasst zwei laterale, sich in Bahnlängsrichtung erstreckende Polsterbereiche ode Knautsch-Hohlräume 21, 23, die durch radiales nach innen Falten bzw. nach innen Einrollen von lateralen Ausgangsmaterialbahnabschnitten des Ausgangsmaterials gebildet werden. Ferner umfasst das Polstererzeugnis 2 eine zentrale Befestigungs- und/oder Deformationszone 22, in der sich die umgefalteten Ausgangsmaterialbahnabschnitte überlappen und aneinandergebunden sind. Eine in Breitenrichtung gemessene Breite m der Befestigungs- und/oder Deformationszone kann im Bereich von 2 cm bis 2,5 cm liegen, dessen vertikale Erstreckung h unterhalb von 1,5 cm bzw. unterhalb von 1 cm liegt.
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: Umformvorrichtung
2: Polstererzeugnis
3: Zahnradpaar
5: Gestell
7: Federeinrichtung
9: Vorformvorrichtung
21: Knautsch-Hohlraum
22: zentrale Befestigungs- und/oder Deformationszone
23: Knautsch-Hohlraum
31: Kanal
71: Druckfeder
73: Achse
75: Gegenlager
91: Führungsstab
93: Vorformtrichter
100: Stempelzahnrad
121: Randsegment
123: Prägezahn
124: Zahnkopf
125: Tal
126: Talgrund
128: Übergangsbereich
129: Außenseitenfläche
131: Prägesegment
133: Zahnabschnitt
135: Stanznase
136: Senke
141: Mittelsegment
200: Siegelzahnrad
221: Randsegment
223: Prägezahn
225: Tal
228: Übergangsbereich
229: Außenseitenfläche
231: Siegelsegment
233: Zahnabschnitt
235: Stanznase
241: Mittelsegment
A1, A2: Zahnradachse
F: Förderrichtung
a: Radialabstand
b: Stückbreite
a15: Stanznasen-Axialbreite
a23: Siegelsegment-Axialerstreckung
b1: Zahnradaxialbreite
b2: Zahnradaxialbreite
c: Abgabe-Abstand
d: Stangenabstand
e: Kanalbreite
h: vertikale Erstreckung
k: vertikale Erstreckung
m: Breite
t: Stücklänge
r13: Stanzsegment-Innenradius
r21: Randsegment-Innenradius
r24: Mittelsegment-Innenradius
R13: Stanzsegment-Außenradius
R21: Randsegment-Außenradius
R23: Siegelsegment-Außenradius
R24: Mittelsegment-Außenradius
R35: Stanznasenradius

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

WO 2000020196 A2 [0002]
WO 2018005902 A1 [0003]

Claims

Stempelzahnrad (100) für ein Prägezahnradpaar (3) einer Vorrichtung (1) zum Umformen eines Bahnmaterials, insbesondere einer Papierbahn, in ein Polstererzeugnis (2), wobei das Stempelzahnrad (100) eine Vielzahl an Prägezähnen (123), zwischen benachbarten Prägezähnen (123) angeordnete Täler (125) und im Bereich der Täler (125) angeordnete Stanznase (135) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Stempelzahnrad (100) in der Axialrichtung (A₁) durchgängige Prägezähne (123, 133) aufweist.
Stempelzahnrad (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stempelzahnrad (100) axiale Außenseitenflächen (129) aufweisen, wobei, insbesondere abgerundete, Übergangsbereiche (128) zwischen der Außenseitenfläche (129) und den Prägezähnen (123) vorgesehen sind.
Stempelzahnrad (100) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mehrere scheibenförmige Axialsegmenten (121, 131, 141), umfassend zwei Randsegmente (121) mit einer Vielzahl gleichförmiger Prägezähne (123) und zwischen benachbarten Prägezähnen (123) gebildeten Tälern (125), wenigstens ein axial zwischen den Randsegmenten (121) angeordnetes Stempelsegment (131) mit im Bereich der Täler (125) angeordneten Stanznasen (135), wobei insbesondere das Stempelsegment (131) eine Vielzahl zu den Prägezähnen (123) korrespondierende Zahnabschnitte (133) aufweist, insbesondere umfassend wenigstens zwei zwischen den Randsegmenten (121) angeordnete Stempelsegmente (131) und wenigstens ein zwischen den Stempelsegmenten (131) angeordnetes Mittelsegment (141), wobei insbesondere das Mittelsegment (141) korrespondierend zu den Randsegmenten (121) geformt ist.
Siegelzahnrad (200) für ein Prägezahnradpaar (3) einer Vorrichtung (1) zum Umformen eines Bahnmaterials, insbesondere einer Papierbahn, in ein Polstererzeugnis (2), mit mehreren scheibenförmigen Axialsegmenten (221, 231, 241), umfassend zwei Randsegmente (221) mit einer Vielzahl gleichförmiger Prägezähne (223) und zwischen benachbarten Prägezähnen (223) gebildeten Tälern (225), gekennzeichnet durch wenigstens ein axial zwischen den Randsegmenten (121) angeordnetes Siegelsegment (231) mit einer in Bezug auf die Zahnradachse (A₂) rotationssymmetrischen Form und/oder einer maximalen Siegelsegment-Radialerstreckung (R₂₃), die nicht größer ist als, insbesondere so groß ist wie, die vorzugsweise geringste Randsegment-Radialerstreckung (r₂₁) im Bereich der Täler (225), und dass das Siegelzahnrad (200), insbesondere die Randsegmente (221), axiale Außenseitenflächen (229) aufweisen, wobei, insbesondere abgerundete, Übergangsbereiche (228) zwischen der Außenseitenfläche (229) und den Prägezähnen (223) vorgesehen sind.
Prägezahnradpaar (3) für eine Vorrichtung (1) zum Umformen eines Bahnmaterials, insbesondere einer Papierbahn, in ein Polstererzeugnis (2), umfassend ein Stempelzahnrad (100), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit Prägezähnen (123), zwischen benachbarten Prägezähnen (123) angeordneten Tälern (125) und im Bereich der Täler (125) angeordneten Stanznasen (135), und ein damit in Eingriff bringbares oder stehendes Siegelzahnrad (200), insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Siegelzahnrad (200) und dem Stempelzahnrad (100) ein Radialabstand (a) mit einer Abstandsweite im Bereich 0,01 mm bis 1 mm ausgebildet ist, insbesondere im Bereich 0,05 mm bis 0,2 mm.
Prägezahnradpaar (3) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Siegelzahnrad (200) mit mehreren scheibenförmigen Axialsegmenten (221, 231, 241), umfassend zwei Randsegmente (221) mit einer Vielzahl gleichförmiger Prägezähne (223) und zwischen benachbarten Prägezähnen (223) gebildeten Tälern (225), wenigstens ein axial zwischen den Randsegmenten (121) angeordnetes Siegelsegment (231), mit einer in Bezug auf die Zahnradachse (A₂) rotationssymmetrischen Form und/oder einer maximalen Siegelsegment-Radialerstreckung (r₂₃), die nicht größer ist als, insbesondere so groß ist wie, die vorzugsweise geringste Randsegment-Radialerstreckung (r₂₁) im Bereich der Täler (225).
Prägezahnradpaar (3) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Siegelsegment (231) eine Siegelsegment-Axialerstreckung (a23) aufweist, die wenigstens so groß ist wie eine Axialbreite der Stanznasen (135) und/oder wie eine Stempelsegment-Axialerstreckung (a₁₃) des Stempelsegments, wobei insbesondere die Siegelsegment-Axialerstreckung (a23) wenigstens 0,1 mm, insbesondere wenigstens 0,2 mm, und/oder nicht mehr als 0,5 mm, insbesondere nicht mehr als 0,3 mm, größer ist als die Axialbreite oder Axialerstreckung (a13).
Prägezahnradpaar (3) nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch wenigstens zwei zwischen den Randsegmenten (221) angeordneten Siegelsegmenten (231) und wenigstens ein zwischen den Siegelsegmenten (231) angeordnetes Mittelsegment (241), wobei insbesondere das Mittelsegment (241) korrespondierend zu den Randsegmenten (221) geformt ist.
Prägezahnradpaar (3) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stempelzahnrad (100) und das Siegelzahnrad (200) je ein Paar einander in der Axialrichtung (A₁, A₂) gegenüberliegende axiale Außenseitenflächen (129, 229) aufweisen, wobei, insbesondere abgerundete, Übergangsbereiche (128, 228) zwischen den Außenseitenflächen (129, 229) und Prägezähnen (123, 223) des Stempelzahnrads (100) und/oder des Siegelzahnrads (200) vorgesehen sind.
Prägezahnradpaar (3) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Siegelzahnrad (200) frei von Stanznasen ist.
Prägezahnradpaar nach einem der Ansprüche 5 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Siegelzahnrad als ein zweites Prägezahnrad mit Stanznasen realisiert ist, wobei das erste Prägezahnrad und das zweite Prägezahnrad derart aufeinander abgestimmt sind, dass die Stanznasen des ersten Prägezahnrads in stanznasenfreie Prägetal-Axialbereiche des zweiten Prägezahnrads eingreifen, und umgekehrt.
Prägezahnradpaar nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Prägezahnrad und das zweite Prägezahnrad derart aufeinander abgestimmt sind, dass die Stanznasen des ersten Prägezahnrads in stanznasenfreie Prägetäler des zweiten Prägezahnrads eingreifen, und umgekehrt.
Vorrichtung (1) zum Umformen eines Bahnmaterials, insbesondere einer Papierbahn, in ein Polstererzeugnis (2), gekennzeichnet durch wenigstens ein Stempelzahnrad (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wenigstens ein Siegelzahnrad (200) nach Anspruch 4 und/oder wenigstens ein Prägezahnradpaar (3) nach einem der Ansprüche 5 bis 12.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Stempelzahnrad (100) an einem Gestell (5) der Vorrichtung (1) quer zur Axialrichtung (A₁, A2) mit einer Federeinrichtung (7) vorgespannt gehalten ist, wobei die Federeinrichtung eine Federkonstante von wenigstens 5 N/ mm, vorzugsweise wenigstens 15 N / mm, insbesondere wenigstens 30 N/mm, bereitstellt und/oder wobei die Federeinrichtung (7) eine Vorspannkraft von wenigstens 200 N, insbesondere wenigstens 350 N, vorzugsweise wenigstens 600 N bereitstellt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet durch eine Vorformvorrichtung (9), ausgelegt und eingerichtet zum Einbringen umgeschlagener und/oder eingerollter Polsterbereiche entlang gegenüberliegender Längsrandkanten des Bahnmaterials, wobei das Stempelzahnrad (100) und/oder das Prägezahnradpaar (3) eine Zahnradaxialbreite (b1, b2) zum Ergreifen beider Polsterbereiche aufweist, wobei insbesondere die Vorformvorrichtung eine Führungseinrichtung, wie konvergierende Führungsstäbe (91), aufweist, deren Abgabe-Abstand (c) im Wesentlichen der Zahnradaxialbreite (b1, b2) entspricht oder großer als die Zahnradaxialbreite (b1, b2) ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung dazu ausgelegt und eingerichtet ist, ein Polstererzeugnis (2) auszugeben mit einer Stücklänge (1) von nicht mehr als 30 cm oder nicht mehr als 25 cm, insbesondere nicht mehr als 15 cm, vorzugsweise nicht mehr als 10 cm oder nicht mehr als 5 cm, besonders bevorzugt nicht mehr als 3 cm; und/oder einer Stückbreite (b) von wenigstens 4 cm oder 5 cm, insbesondere wenigstens 8 cm, vorzugsweise wenigstens 10 cm, und/oder nicht mehr als 12 cm, insbesondere nicht mehr als 10cm.