DE102021125103A1

DE102021125103A1 - Umformstation mit Antrieb

Info

Publication number: DE102021125103A1
Application number: DE102021125103.6A
Authority: DE
Inventors: Bastian Schalk
Original assignee: Sprick Bielefelder Papier und Wellpappenwerke and Co GmbH
Current assignee: Sprick Bielefelder Papier und Wellpappenwerke and Co GmbH
Priority date: 2021-09-28
Filing date: 2021-09-28
Publication date: 2023-03-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum maschinellen Erzeugen eines dreidimensionalen Verpackungserzeugnisses aus einem bahnförmigen Ausgangsmaterial, insbesondere Papierausgangsmaterial, wobei die Vorrichtung eine Umformstation mit einem Konvergenzkanal zum Querkomprimieren, insbesondere Einschlagen oder Einrollen, des Ausgangsmaterials, und einer Fördereinrichtung zum Abziehen des Ausgangsmaterials von einem förderrichtungsaufwärts der Umformstation anordenbaren Ausgangsmaterialvorrat, umfasst, wobei die die Fördereinrichtung wenigstens ein drehbar gelagertes Antriebsmittel mit einem Mantel aufweist, der beim Abziehen in Eingriff mit dem Ausgangsmaterial steht, wobei die Axialerstreckung des Mantels wenigstens 20% der Konvergenzkanalbreite auf Förderrichtungshöhe des wenigstens eine Antriebsmittels beträgt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum maschinellen Erzeugen eines dreidimensionalen Verpackungserzeugnisses aus einem bahnförmigen Ausgangsmaterial, insbesondere Papierausgangsmaterial. Ferner betrifft die Erfindung ein System mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und einem bahnförmigen Ausgangsmaterial. Außerdem betrifft die Erfindung ein mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung oder einem System hergestelltes Verpackungserzeugnis.
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 Ausgangsmaterial auf eine vorbestimmte Weise umgeformt wird, um das dreidimensionale Verpackungserzeugnis unbegrenzt wiederholbar herzustellen.
Für das bahnförmige Ausgangsmaterial wird insbesondere Papiermaterial verwendet. 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. Das bahnförmige Ausgangsmaterial - das auch als Verpackungsmaterialbahn bezeichnet werden kann - 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.
Ein Beispiel für ein gattungsgemäßes Verpackungserzeugnis ist in EP 2 711167 B1 angegeben. In einem ersten Umformschritt werden gemäß EP 2 711 167 B1 die Längsrandstreifen der Materialbahn 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 Bahnlagen bewirkt.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung zum maschinellen Erzeugen eines dreidimensionalen Verpackungserzeugnisses ist aus WO95/31296 bekannt. Diese umfasst eine Umformstation mit einem sich in Förderrichtung verjüngenden Kanal zum Querkomprimieren von bahnförmigem Ausgangsmaterial. In der Umformstation sind drei Paare von Antriebsrädern integriert, die in einem Dreieck zueinander angeordnet sind. Stromabwärts der Umformstation ist eine Prägestation mit zwei Prägezahnrädern angeordnet, mittels denen ein mittiger Abschnitt des vorgeformten Verpackungszeugnisses deformiert und geprägt wird. Die Vorrichtung umfasst ferner einen Motor, der sowohl die Prägezahnräder als auch die drei Paare von Antriebsrädern antreibt.
Trotz der hohen Anzahl an die Materialbahn antreibenden Radpaaren hat sich herausgestellt, dass die Vorrichtung aus WO95/31296 kein zuverlässiges Einziehen des Ausgangsmaterials ermöglicht. Insbesondere beim außenseitigen Abziehen von einer Materialbahnrolle, insbesondere von einer liegenden Materialbahnrolle, hat sich die Zuverlässigkeit des Abziehens als unzureichend herausgestellt. Darüber hinaus hat sich herausgestellt, dass der Antrieb der drei Radpaare und der Prägestation einen großen Bauraumbedarf erfordert. Insbesondere hat sich herausgestellt, dass die Erhöhung der Antriebsleistung, beispielweise über stärkere und größere Motoren, zur Steigerung der Zuverlässigkeit des Einzugs einerseits und die Verringerung des Bauraumbedarfs, beispielsweise durch den Einsatz kleinerer Motoren, einen Interessenskonflikt darstellen, der vor der vorliegenden Erfindung nicht zufriedenstellend gelöst werden konnte. Außerdem hat sich herausgestellt, dass die Vorrichtung aus WO95/31296 in erhöhtem Maß zur Staubildung neigt.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben darüber hinaus erkannt, dass ein Bedürfnis für kleine, d.h. in ihrer Breitendimension quer zur Längserstreckung reduzierte, 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 Ausgangsmaterials sowie der zur Herstellung vorgesehenen Vorrichtungen eine Breite von weniger als 15 cm nicht zugelassen haben. Den Erfindern der vorliegenden Erfindung ist es nun gelungen, Vorrichtungen zu schaffen, mit denen Verpackungserzeugnisse der oben genannten Struktur mit einer Breite von weniger als 15 cm herstellbar sind. Darüber hinaus ist es gelungen die Dimensionierung der Vorrichtung gegenüber bisherigen Vorrichtungen deutlich zu reduzieren.
Insbesondere wegen der komplizierten Anordnung von Antriebsrollen und Prägezahnrädern und der komplizierten Kraftführung zwischen den Antriebsrollen und Prägezahnrädern lässt sich die Vorrichtung aus WO95/31296 nicht ohne Weiteres so umgestalten, dass die hohe Nachfrage nach kleinen Papier-Verpackungserzeugnissen und/oder in ihrem Bauraum begrenzte Vorrichtungen befriedigt werden kann.
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 Ausgangsmaterial dahingehend zu verbessern, dass die Zuverlässigkeit des Einzugs von Ausgangsmaterial erhöht wird, ohne den erforderlichen Bauraum für die Vorrichtung oder das Risiko von Materialstau zu erhöhen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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. Unter dem Erzeugen eines dreidimensionalen Verpackungserzeugnisses ist insbesondere das Überführen eines bahnförmigen Ausgangsmaterials in einen Zustand mit gegenüber dem Ausgangsmaterial größerer Erstreckung in Ausgangsmaterialstärkenrichtung zu verstehen. 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 Verpackungserzeugnissen befriedigt werden. Zum anderen werden erfindungsgemäße Vorrichtungen der Forderung nach immer kleiner werdenden zur Verfügung stehenden Abstellflächen für derartige Vorrichtungen 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 Förderrichtung, von weniger als 450 mm Breite quer zur Förderrichtung 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.
Unter dem Erzeugen eines dreidimensionalen Verpackungserzeugnisses ist insbesondere das Überführen eines bahnförmigen Ausgangsmaterials in einen Zustand mit gegenüber dem Ausgangsmaterial größerer Erstreckung in Ausgangsmaterialstärkenrichtung zu verstehen. Dies kann beispielsweise durch das nachfolgend beschriebene Querkomprimieren erreicht werden. Besonders bevorzugt ist dem Querkomprimieren noch ein Befestigen von beim Querkomprimieren eingeschlagenen oder eingerollten Längsstreifen nachgelagert. Hierzu weist die Vorrichtung insbesondere eine förderrichtungsabwärts der Umformstation angeordnete Präge- und/oder Perforationsstation auf.
Unter der Förderrichtung ist insbesondere die Richtung zu verstehen, in der das Ausgangsmaterial im Betrieb von dem Ausgangsmaterialvorrat, wie einer Ausgangsmaterialrolle, insbesondere in Form einer hülsenlosen Rolle, oder einen Leporellostapel, abgezogen und durch die Vorrichtung gefördert wird. Diese Richtung kann auch als Ausgangsmateriallängsrichtung bezeichnet werden.
Unter der Ausgangsmaterialbreitenrichtung ist insbesondere die Richtung zu verstehen, in der das Ausgangsmaterial sich zwischen Längsrändern des bahnförmigen Ausgangsmaterials erstreckt. Insbesondere erstrecken sich die Längsränder in Förderrichtung. Insbesondere ist die Ausgangsmaterialbreitenrichtung die Richtung, in der das Ausgangsmaterial beim Hindurchfördern durch die Umformstation querkomprimiert wird.
Unter einem bahnförmigen Ausgangsmaterial ist insbesondere ein Ausgangsmaterial zu verstehen, das sich insbesondere flächig entlang der Ausgangsmateriallängsrichtung (Förderrichtung) und der Ausgangsmaterialbreitenrichtung erstreckt. Insbesondere orthogonal zu einer durch die Ausgangsmateriallängsrichtung und die Ausgangsmaterialbreitenrichtung definierten Fläche erstreckt sich das bahnförmige Ausgangsmaterial in eine Ausgangsmaterialstärkenrichtung. Insbesondere ist die Erstreckung, insbesondere Stärke bzw. Dicke, des bahnförmigen Ausgangsmaterials in Ausgangsmaterialstärkenrichtung deutlich kleiner als die Erstreckung, insbesondere Breite, des bahnförmigen Ausgangsmaterials in Ausgangsmaterialbreitenrichtung. Unter deutlich kleiner ist insbesondere eine Erstreckung in Ausgangsmaterialstärkenrichtung von maximal 20%, 10%, 5%, 3%, 2%, 1% oder 0,5 % der Erstreckung des Ausgangsmaterials in Ausgangsmaterialbreitenrichtung zu verstehen.
Insbesondere definieren die Ausgangsmateriallängsrichtung, die Ausgangsmaterialbreitenrichtung und die Ausgangsmaterialstärkenrichtung ein Koordinatensystem mit drei jeweils orthogonal zueinander verlaufenden Richtungen, auch bekannt als kartesisches Koordinatensystem. Insbesondere bei Ausführungsformen, bei denen das Ausgangsmaterial umgelenkt wird, wandert das Koordinatensystem mit dem Ausgangsmaterial mit. Beispielsweise kann das Ausgangsmaterial in einer Ausführungsform in Horizontalrichtung von dem Ausgangsmaterialvorrat zu der Vorrichtung gefördert werden. An der Vorrichtung kann das Ausgangsmaterial dann in eine Horizontalrichtung umgelenkt werden, in der es die Vorrichtung durchläuft. In diesem Fall entsprechen vor dem Eintritt in die Umformstation die Förderrichtung einer Vertikalrichtung und die Ausgangsmaterialstärken- und Breitenrichtung jeweils Horizontalrichtungen. Innerhalb der Vorrichtung entsprechen dann die Förderrichtung und die Ausgangsmaterialbreitenrichtung jeweils einer Horizontalrichtung und die Ausgangsmaterialstärkenrichtung einer Vertikalrichtung.
Angaben zu Merkmalen der Vorrichtung und ihrer Komponenten, wie der Umformstation, die in Bezug auf die Förderrichtung, Ausgangsmaterialstärkenrichtung und/oder Ausgangsmaterialbreitenrichtung gemacht werden, beziehen sich daher stets auf das Koordinatensystem, wie es auf Förderrichtungshöhe der entsprechenden Komponente oder eines Abschnitts der Komponente ausgerichtet ist.
Da die Richtungen, in die sich das Ausgangsmaterial der Breite und Stärke nach erstreckt während und nach dem Querkomprimieren ändern und teilweise überschneiden können, wird das mitwandernde Koordinatensystem in dem Zustand des Ausgangsmaterials vor dessen Querkomprimierung, insbesondere in dem Ausgangsmaterialvorrat, zwischen Ausgangsmaterialvorrat und Vorrichtung oder unmittelbar vor der ersten Querkomprimierung, bestimmt. Insbesondere wird das Koordinatensystem beim Eintritt in die Umformstation bestimmt. Bei einem Beispiel, bei dem das Ausgangsmaterial horizontal in die Vorrichtung eintritt, entsprechen die Förderrichtung und die Ausgangsmaterialbreitenrichtung jeweils orthogonal zueinander verlaufenden Horizontalrichtungen und die Ausgangsmaterialstärkenrichtung einer Vertikalrichtung. Sofern bei diesem Beispiel das Ausgangsmaterial anschließend in die Vertikalrichtung umgelenkt würde, würde das Koordinatensystem entsprechend mit dem Ausgangsmaterial bzw. dem querkomprimierten Material mitwandern, sodass anschließend die Ausgangsmaterialstärkenrichtung und die Ausgangsmaterialbreitenrichtung jeweils zueinander orthogonalen Horizontalrichtungen und die Förderrichtung einer Vertikalrichtung entsprechen würden.
Insbesondere innerhalb der Umformstation kann die Ausgangsmaterialbreitenrichtung alternativ als Konvergenzrichtung bezeichnet werden. Die Konvergenzrichtung verläuft insbesondere orthogonal zu der Förderrichtung und beschreibt die Richtung, in der die Erstreckung des Konvergenzkanals in Förderrichtung abnimmt, insbesondere auf Grund des sich in Förderrichtung verjüngenden Kanals abnimmt. Alternativ oder zusätzlich kann die Ausgangsmaterialstärkenrichtung insbesondere innerhalb der Umformstation als Normalenrichtung bezeichnet werden. Die Normalenrichtung ist die Richtung, die eine Normale zu einer durch die Förderrichtung und die Konvergenzrichtung definierte Ebene beschreibt. Es sei klar, dass sämtliche zuvor und nachfolgend über die Ausgangsmaterialbreitenrichtung und die Ausgangsmaterialstärkenrichtung gemachten Angaben innerhalb der Vorrichtung, insbesondere Umformstation, auch anhand der Konvergenzrichtung und der Normalenrichtung gemacht werden können.
Die Vorrichtung weist eine Umformstation mit einem Konvergenzkanal zum Querkomprimieren, insbesondere Einschlagen oder Einrollen, des Ausgangsmaterials auf.
Unter dem Konvergenzkanal ist insbesondere ein sich in Förderrichtung verjüngender Kanal zu verstehen. Insbesondere verjüngt sich der Konvergenzkanal in Förderrichtung trichterförmig. Insbesondere ist der Konvergenzkanal in Ausgangsmaterialstärkenrichtung wenigstens von einer Seite durch wenigstens eine, Begrenzungswandung begrenzt. Insbesondere ist die wenigstens eine Begrenzungswandung trichterförmig ausgebildet und/oder verjüngt sich insbesondere in Förderrichtung trichterförmig. Insbesondere erstreckt sich die wenigstens eine Begrenzungswandung insbesondere im Betriebszustand flächig in Förderrichtung und Ausgangsmaterialstärkenrichtung.
Die wenigstens eine Begrenzungswandung kann zwischen einer Betriebsstellung, in der das Ausgangsmaterial beim Hindurchfördern querkomprimiert wird, und einer Freigabestellung verstellbar, insbesondere schwenkbar, ausgebildet sein, in der ein Zugriff in den Konvergenzkanal freigegeben wird. Alternativ kann die wenigstens eine Begrenzungswandung als Führungswandung ausgebildet sein. Unter einer Führungswandung ist insbesondere eine Begrenzungswandung zu verstehen, an der in die Umformstation eintretendes Ausgangsmaterial geführt wird, insbesondere sich während der Querkomprimierung in Ausgangsmaterialstärkenrichtung abstützt. Besonders bevorzugt ist die Führungswandung als Montageplatte ausgebildet, an deren dem Konvergenzkanal zugewandte Führungsseite in die Umformstation eintretendes Ausgangsmaterial geführt wird und an der wenigstens ein Antriebsmittel der Fördereinrichtung drehbar gelagert ist und ein das wenigstens eine Antriebsmittel antreibender Motor befestigt ist.
Vorzugsweise weist die wenigstens eine Begrenzungswandung zwei sich insbesondere im Betriebszustand in Ausgangsmaterialstärkenrichtung gegenüberliegende, insbesondere parallel zueinander erstreckende, Begrenzungswandungen auf. Insbesondere sind beide Begrenzungswandungen trapezförmig ausgebildet und/oder verjüngen sich in Förderrichtung trapezförmig. Insbesondere wird der Konvergenzkanal insbesondere im Betriebszustand in Ausgangsmaterialstärkenrichtung beidseitig durch die zwei Begrenzungswandungen begrenzt. Vorzugsweise ist eine der zwei Begrenzungswandungen wie die zuvor beschriebene Führungswandung, insbesondere Montageplatte, ausgebildet und die andere der zwei Führungswandungen wie die zuvor beschriebene verstellbare, insbesondere schwenkbare, Begrenzungswandung ausgebildet.
Alternativ oder zusätzlich weist die Umformstation wenigstens zwei Seitenwandung auf, die den Konvergenzkanal in Ausgangsmaterialbreitenrichtung begrenzen. Insbesondere weist die wenigstens eine Seitenwandung zwei Seitenwandungen auf, die in Förderrichtung aufeinander zu laufen. Vorzugsweise laufen die Seitenwandungen in einem Winkel von wenigstens 60°, 70°, 80° oder 90° und/oder höchstens 170°, 150°, 130° oder 110° aufeinander zu. Alternativ oder zusätzlich verjüngt sich der Konvergenzkanal in einem derartigen Winkel in Förderrichtung. Alternativ oder zusätzlich verjüngen sich die Begrenzungswandungen, insbesondere die Führungswandung, insbesondere Montageplatte, und/oder die verstellbare Begrenzungswandung, insbesondere trapezförmig in einem derartigen Winkel in Förderrichtung.
Insbesondere begrenzen die zwei Seitenwandungen den Konvergenzkanal in Ausgangsmaterialbreitenrichtung beidseitig. Insbesondere verjüngt sich der Konvergenzkanal durch das aufeinander zu Laufen der Seitenwandungen in Förderrichtung, sodass die Erstreckung des Konvergenzkanals in Ausgangsmaterialbreitenrichtung am förderrichtungsaufwärtigen Ende der Umformstation größer, insbesondere wenigstens 100 %, 150%, 200%, 300%, 400%, 500%, 600%, 700%, 800% oder 900% oder 950% größer, ist als am förderrichtungsabwärtigen Ende der Umformstation.
Vorzugsweise weist die Umformstation einen Ausgangsmaterialeingang auf, über die das Ausgangsmaterial in die Umformstation einziehbar ist, und einen Ausgangsmaterialausgang, über die das querkomprimierte Ausgangsmaterial aus der Umformstation abführbar ist. Insbesondere ist die Umformstation zwischen dem Ausgangsmaterialeingang und dem Ausgangsmaterialausgang durch eine oder mehrere der zuvor beschriebenen Begrenzungswandungen und/oder Seitenwandungen in Ausgangsmaterialbreitenrichtung und/oder in Ausgangsmaterialstärkenrichtung begrenzt. Insbesondere begrenzen die wenigstens zwei Seitenwandungen zusammen mit den trapezförmigen Begrenzungswandungen den Konvergenzkanal in der Betriebsstellung zwischen dem Ausgangsmaterialeingang und dem Ausgangsmaterialausgang umfänglich.
Wie zuvor und nachfolgend beschrieben wird das Ausgangsmaterial beim Durchfahren des Konvergenzkanals vorzugsweise querkomprimiert. Vorzugsweise ist unter Querkomprimieren ein Einschlagen oder Einrollen von Längsstreifen der Ausgangsmaterialbahn zu verstehen, insbesondere um an in Ausgangsmaterialbreitenrichtung außenliegende Knautsch-Hohlräume zu bilden.
Hierzu wird das Ausgangsmaterial in der Betriebsstellung vorzugsweise über eine Begrenzungswandung, insbesondere eine der zuvor beschriebenen trapezförmigen Begrenzungswandungen, aufgenommen und geführt, insbesondere in Ausgangsmaterialstärkenrichtung abgestützt. Vorzugsweise ist diese Begrenzungswandung die zuvor beschriebene Führungswandung, besonders bevorzugt Montageplatte. Vorzugsweise stoßen beim weiteren Hindurchfördern des Ausgangsmaterials in Förderrichtung durch den Konvergenzkanal die in Ausgangsmaterialbreitenrichtung außenliegenden Längsrandstreifen des Ausgangsmaterials an den Seitenwandungen an und werden durch diese in Ausgangsmaterialstärkenrichtung umgelenkt, insbesondere eingeschlagen. Durch die in Förderrichtung aufeinander zu laufenden Seitenwandungen werden die Längsrandstreifen beim weiteren Hindurchfördern durch den Konvergenzkanal weiter in Ausgangsmaterialstärkenrichtung umgelenkt, bis sie vorzugsweise an Umschlagwangen übergeben werden, an denen die umgelenkten Längsrandstreifen beim weiteren Hindurchfördern in Ausgangsmaterialstärkenrichtung zurückgelenkt, insbesondere eingerollt, werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Einrollen dadurch erfolgen, dass die Längsrandstreifen an eine weitere Begrenzungswandung, insbesondere die zweite zuvor beschriebene trapezförmige Begrenzungswandung, stoßen, an der die umgelenkten Längsrandstreifen beim weiteren Hindurchfördern in Ausgangsmaterialstärkenrichtung zurückgelenkt, insbesondere eingerollt, werden.
Vorzugsweise bildet die die Längsrandstreifen zurücklenkende Begrenzungswandung und/oder die die Umschlagwangen tragende Begrenzungswandung die zuvor beschriebene verstellbare Begrenzungswandung. Beim Versetzen der verstellbaren Begrenzungswandung in die Freigabestellung wird der zuvor durch die verstellbare Begrenzungswandung abgedeckte Bereich des Konvergenzkanals freigegeben, sodass ein Eingriff in den Konvergenzkanal ermöglicht ist.
Alternativ oder zusätzlich kann unter Querkomprimieren auch ein einfaches Stauchen, insbesondere ziehharmonikaartiges Stauchen, des Ausgangsmaterials in Ausgangsmaterialbreitenrichtung und/oder in Ausgangsmateriallängsrichtung zu verstehen sein.
Ferner weist die Umformstation eine Fördereinrichtung zum Abziehen des Ausgangsmaterials von einem förderrichtungsaufwärts der Umformstation anordenbaren Ausgangsmaterialvorrat auf. Bei den nachfolgend beschriebenen unabhängigen Aspekten der Erfindung kann die Fördereinrichtung insbesondere wenigstens ein, wenigstens zwei oder wenigstens drei drehbar gelagerte Antriebsmittel aufweisen. Dabei ist unter einem drehbar gelagerten Antriebsmittel insbesondere ein um eine Drehachse drehbares Antriebsmittel zu verstehen. Die Drehachse ist vorzugsweise die Rotationssymmetrieachse des Antriebsmittels. Vorzugsweise erstreckt sich die Drehachse quer zur Förderrichtung, insbesondere in Ausgangsmaterialbreitenrichtung. Vorzugsweise ist die Drehbarkeit eines Antriebsmittels im Sinne der vorliegenden Erfindung durch eine drehbare Lagerung des Antriebsmittels gewährleistet. Hierfür sind die jeweiligen nachfolgend beschriebenen Antriebsmittel vorzugsweise jeweils über wenigstens ein Drehlager an einer der zuvor beschriebenen Begrenzungswandungen des Konvergenzkanals befestigt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die drehbare Lagerung des Antriebsmittels gleichzeitig eine Federlagerung des Antriebsmittels, insbesondere in Ausgangsmaterialstärkenrichtung sein. Insbesondere können die nachfolgend beschriebenen Antriebsmittel federgelagert, insbesondere gegenüber einer der Begrenzungswandungen, besonders bevorzugt gegenüber der verstellbaren Begrenzungswandung, federgelagert sein.
Vorzugsweise ist das wenigstens eine Antriebsmittel in der Betriebsstellung relativ zur verstellbaren Begrenzungswandung beweglich. Dies kann beispielsweise durch eine translatorische Lagerung des drehbar gelagerten Antriebsmittels quer zur Förderrichtung, insbesondere in Ausgangsmaterialstärkenrichtung, gewährleistet werden. Vorzugsweise ist die translatorische Lagerung als Federlagerung ausgebildet. Dafür weist die translatorische Lagerung vorzugsweise eine Feder, insbesondere Druckfeder und/oder Spiralfeder, auf. Die Feder ist vorzugsweise quer zur Förderrichtung, insbesondere in Ausgangsmaterialstärkenrichtung, komprimierbar und/oder dehnbar. Insbesondere ist die Feder quer zur Förderrichtung, insbesondere in Ausgangsmaterialstärkenrichtung, zwischen zwei Stützstellen angeordnet.
Insbesondere ist die Feder zwischen den Stützstellen durch eine Federführung geführt. Im Falle einer Spiralfeder kann die Federführung ein Führungsstab sein, der die Spiralfeder innenseitig führt. Eine Stützstelle kann durch eine, insbesondere die verstellbare, Begrenzungswandung ausgebildet sein oder durch einen Steg der translatorischen Lagerung, beispielsweise eines U-förmigen Lagers. Die andere Stützstelle kann eine das wenigstens eine Drehmittel tragende Welle, insbesondere Radwelle, sein.
Bei Ausführungsformen mit wenigstens zwei oder mehr Antriebsmitteln können, diese quer zur Förderrichtung, insbesondere in Ausgangsmaterialstärkenrichtung, beweglich, insbesondere über die zuvor beschriebene Lagerung oder Federlagerung, zu einer, insbesondere der verstellbaren, Begrenzungswandung gelagert sind. Besonders bevorzugt sind die wenigstens zwei Antriebsmittel über eine gemeinsame Drehwelle miteinander gekoppelt. Vorzugsweise sind die zwei Antriebsmittel entlang der Drehwelle in Ausgangsmaterialbreitenrichtung voneinander beabstandet. Vorzugsweise ist jeweils eine Feder, insbesondere eine Druckfeder und/oder Spiralfeder, an einem dem jeweiligen Antriebsmittel zugewandten Ende der Drehwelle befestigt, insbesondere abgestützt. Dabei bildet die Drehwelle insbesondere eine der zuvor beschriebenen Stützstellen. Dadurch kann insbesondere gewährleistet werden, dass in Ausgangsmaterialbreitenrichtung schwankende Stärken des Ausgangsmaterials durch individuelle Ausgleichsbewegungen der einzelnen Antriebsmittel kompensiert werden.
Ferner ist unter dem drehbar gelagerten Antriebsmittel insbesondere ein Antriebsmittel zu verstehen, das einen Mantel aufweist, der beim Abziehen des Ausgangsmaterials in Eingriff mit dem Ausgangsmaterial steht. Unter dem Eingriff zwischen dem Ausgangsmaterial und dem Mantel ist insbesondere ein Kontakt, insbesondere Kraftübertragungskontakt, zu verstehen. Der Mantel erstreckt sich insbesondere in Umfangsrichtung um die Drehachse des Antriebsmittels und axial entlang der Drehachse. Die Erstreckung des Mantels entlang der Drehachse kann auch als Axialerstreckung des Mantels bezeichnet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform, in der die Drehachse sich in Ausgangsmaterialbreitenrichtung erstreckt, kann die Axialerstreckung des Mantels die Erstreckung des Mantels in Ausgangsmaterialbreitenrichtung sein und/oder als Breitenerstreckung bezeichnet werden. Der radiale Abstand zwischen der Drehachse und dem Mantel kann insbesondere als Radius des Antriebsmittels bezeichnet werden. Vorzugsweise weist das Antriebsmittel entlang seiner Drehachse einen konstanten Radius auf. Bei solchen Ausführungsformen entspricht die Radialerstreckung des Antriebsmittels dessen Durchmesser, also dem doppelten Radius. Bei Ausführungsformen, bei denen der Radius entlang der Drehachse variiert entspricht die Radialerstreckung dem gemittelten Durchmesser, also dem doppelten gemittelten Radius, des Antriebsmittels.
Nachfolgend wird die Axialerstreckung von Antriebsmittel insbesondere mit Bezug auf die Konvergenzkanalbreite auf Förderrichtungshöhe des jeweiligen Antriebsmittels beschrieben. Unter der Förderrichtungshöhe des jeweiligen Antriebsmittels ist dabei insbesondere die Position des Antriebsmittels in Förderrichtung zu verstehen. Zur genauen Ermittlung der Position des Antriebsmittels kann dessen Drehachse als Referenz herangezogen werden. So ist unter der Förderrichtungshöhe eines Antriebsmittels insbesondere die Förderrichtungshöhe der Drehachse des entsprechenden Antriebsmittels oder auch die Position der Drehachse des wenigstens einen Antriebsmittels in Förderrichtung zu verstehen. Wie zuvor beschrieben erstreckt sich die Drehachse des wenigstens einen Antriebsmittels vorzugsweise in Ausgangsmaterialbreitenrichtung. Bei weniger bevorzugten Ausführungsformen, bei denen die Drehachse gegenüber der Ausgangsmaterialbreitenrichtung versetzt ist, ist unter der Förderrichtungshöhe der Drehachse insbesondere die gemittelte Position der Drehachse in Förderrichtung zu verstehen. Das gleiche gilt für Ausführungsform, bei denen das wenigstens eine Antriebsmittel mehrere Antriebsmittel aufweist, die nicht auf der gleichen Förderrichtungshöhe angeordnet sind. Auch in diesem Fall ist zur Bestimmung der Förderrichtungshöhe der Antriebsmittel insbesondere eine gemittelte Förderrichtungshöhe zu ermitteln.
Unter der Konvergenzkanalbreite ist insbesondere die Erstreckung des Konvergenzkanals in Ausgangsmaterialbreitenrichtung zu verstehen. Insbesondere bemisst sich die Konvergenzkanalbreite über den Abstand in Ausgangsmaterialbreitenrichtung zwischen zwei den Konvergenzkanal in Ausgangsmaterialbreitenrichtung begrenzenden Seitenwandungen. Wie zuvor beschrieben verjüngt sich der Konvergenzkanal vorzugsweise in Förderrichtung, sodass sich auch die Konvergenzkanalbreite in Förderrichtung reduziert. Demnach ist die Konvergenzkanalbreite insbesondere auf der Förderrichtungshöhe des jeweiligen Antriebsmittel zu ermitteln, dessen Axialerstreckung in Relation zur Konvergenzkanalbreite angegeben ist. Im Fall von unterschiedlichen Konvergenzkanalbreiten in Ausgangsmaterialstärkenrichtung, beispielsweise auf Grund gekrümmter Seitenwandungen, ist insbesondere der größte Abstand zwischen den zwei Seitenwandungen auf der entsprechenden Förderrichtungshöhe zu ermitteln.
In bevorzugten Ausführungsformen weist der Mantel die Form eines Zylinders auf und kann insbesondere als Zylindermantel oder als zylindermantelförmig bezeichnet werden. Bevorzugte Ausführungsformen eines Antriebsmittels im Sinne der vorliegenden Erfindung sind insbesondere ein Förderrad oder eine Förderwalze. Unter einer Förderwalze ist insbesondere ein drehbares Antriebsmittel zu verstehen, dessen Axialerstreckung größer, vorzugsweise wenigstens 10%, 30%, 50 %, 70%, 100%, 150%, 200%, 300%, 350%, 400%, 500%, 600%, 700%, 800%, 900% oder 1000% größer, ist als dessen Radialerstreckung (oder Durchmesser). Unter einem Förderrad ist insbesondere ein drehbares Antriebsmittel zu verstehen, dessen Radialerstreckung (oder Durchmesser) größer, vorzugsweise wenigstens 10%, 30%, 50%, 70%, 100%, 150%, 200% oder 300% größer, ist als dessen Axialerstreckung.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist die Fördereinrichtungen wenigstens ein drehbar gelagertes Antriebsmittel mit einem Mantel auf, der beim Abziehen in Eingriff mit dem Ausgangsmaterial steht, wobei die Axialerstreckung des Mantels wenigstens 20 % der Konvergenzkanalbreite auf Förderrichtungshöhe des wenigstens einen Antriebsmittels beträgt.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem wenigstens einen Antriebsmittel um wenigstens eine Förderwalze.
Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass durch die erfindungsgemäße Axialerstreckung des Mantels des wenigstens einen Antriebsmittels die Zuverlässigkeit des Einzugs erhöht werden kann. Während Versuche, die Zuverlässigkeit des Einzugs zu erhöhen, vor der vorliegenden Erfindung entweder scheiterten oder mit größerem Bauraumbedarf einhergingen, konnte mit der vorliegenden Erfindung der ohnehin in dem Konvergenzkanal in Ausgangsmaterialbreitenrichtung zur Verfügung stehende Raum genutzt werden, um die Zuverlässigkeit des Einzugs zu erhöhen, sodass der zuverlässigere Einzug ohne Vergrößerung des Bauraums erzielt werden konnte. Ferner hat sich gezeigt, dass der Einsatz einer Förderwalze von besonderem Vorteil ist, da deren größerer Erstreckung in Axialrichtung als in Radialrichtung den in Ausgangsmaterialbreitenrichtung zur Verfügung stehenden Raum des Konvergenzkanals besser ausnutzt als Förderrollen. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die erfindungsgemäße Axialerstreckung des Mantels zur Glättung des eingezogenen Ausgangsmaterials beiträgt und dadurch das Risiko von Materialstau in Folge von in Förderrichtung zu stark aufgestauchtem Material durch dessen Glättung reduziert.
Vorzugsweise beträgt die Axialerstreckung des Mantels wenigstens 25%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% oder 75 % und/oder höchstens 80%, 85% oder 90 % der Konvergenzkanalbreite auf Förderrichtungshöhe des wenigstens einen Antriebsmittels. Es hat sich herausgestellt, dass insbesondere eine Ausnutzung der Konvergenzkanalbreite auf Förderrichtungshöhe des jeweiligen Antriebsmittels in einem derartigen Beriech dahingehend von Vorteil ist, dass ein möglichst großer Anteil der Konvergenzkanalbreite für die Axialerstreckung des Mantels genutzt wird ohne die Komplexität der Umformstation hinsichtlich Herstellung, Montage, Wartung sowie Materialstaurisiko durch einen zu geringen Abstand in Ausgangsmaterialbreitenrichtung zwischen den Seitenwandungen und dem Antriebsmittel zu beeinträchtigen.
Die Axialerstreckung des Mantels kann auch größer sein als die Konvergenzkanalbreite auf Förderrichtungshöhe des wenigstens eines Antriebsmittels. Insbesondere kann die Axialerstreckungen des Mantels wenigstens oder höchstens 95%, 100%, 105%, 110%, 115%, 120%, 130%, 140% oder 150% der Konvergenzkanalbreite auf Förderrichtungshöhe des wenigstens einen Antriebsmittels betragen. Dafür kann beispielsweise in einer, insbesondere in zwei, den Konvergenzkanal in Ausgangsmaterialbreitenrichtung begrenzenden Seitenwandung wenigstens eine Aussparung vorgesehen sein, über welche das wenigstens eine Antriebsmittel sich über den Konvergenzkanal hinaus erstreckten kann, insbesondere aus diesem herausragen kann. Es hat sich herausgestellt, dass dadurch die Dimensionierung der Umformstation weiter verkleinert, insbesondere die Erstreckung des Konvergenzkanals in Förderrichtung verkürzt, werden kann. Vorzugsweise ist die Konvergenzkanallänge in Förderrichtung durch einen Kanaleingang, über den das Ausgangsmaterial in den Konvergenzkanal eingezogen wird, und einen Kanalausgang, über den das querkomprimierte Ausgangsmaterial den Konvergenzkanal verlässt, definiert.
Anders ausgedrückt entspricht die Konvergenzkanallänge insbesondere dem Abstand in Förderrichtung zwischen dem Kanaleingang und dem Kanalausgang.
Dabei entspricht der Kanaleingang insbesondere der Förderrichtungshöhe der Umformstation, an dem der Konvergenzkanal beginnt sich in Förderrichtung zu verjüngen. Der Kanalausgang entspricht insbesondere der Position des Konvergenzkanals, an dem dieser aufhört sich zu verjüngen. Anders ausgedrückt kann der Kanaleingang insbesondere durch das förderrichtungsaufwärtige Ende der in Förderrichtung aufeinander zu laufenden Seitenwandungen definiert sein und der Kanalausgang durch das förderrichtungsabwärtige Ende der in Förderrichtung aufeinander zu laufenden Seitenwandungen.
Vorzugsweise ist das wenigstens eine Antriebsmittel in Förderrichtung mindestens 50%, 60 %, 70 %, 80 %, 90 % oder 95 % der Konvergenzkanallänge vor dem Kanalausgang und/oder mindestens 50%, 40%, 30%, 20%, 10 % oder 5 % hinter dem Kanaleingang angeordnet. Dadurch kann insbesondere gewährleistet werden, dass das wenigstens eine Antriebsmittel auf einer Förderrichtungshöhe des Konvergenzkanals angeordnet ist, bei der dieser noch nicht zu stark verjüngt wurde und somit noch ausreichend Platz in Ausgangsmaterialbreitenrichtung zur Verfügung steht, um Antriebsmittel mit möglichst großer Axialerstreckung einsetzen zu können. Insbesondere ist das wenigstens eine Antriebsmittel insbesondere in Ausgangsmaterialstärkenrichtung vollständig innerhalb des Konvergenzkanals angeordnet oder ragt abschnittsweise in diesen hinein. Insbesondere kann der Mantel des wenigstens einen Antriebsmittels vollständig zwischen zwei Begrenzungswandungen angeordnet sein, die den Konvergenzkanal in Ausgangsmaterialstärkenrichtung begrenzen. Alternativ kann der Mantel des wenigstens einen Antriebsmittels lediglich abschnittsweise in den Konvergenzkanal hineinragen, insbesondere über eine Aussparung einer den Konvergenzkanal begrenzenden Begrenzungswandung. Bei Ausführungsformen, bei denen das wenigstens eine Antriebsmittel ein paar einander in Ausgangsmaterialstärkenrichtung gegenüberliegende Antriebsmittel aufweist, zwischen denen das Ausgangsmaterial beim Abziehen hindurchgefördert wird kann insbesondere eines oder beide Antriebsmittel vollständig innerhalb des Konvergenzkanals angeordnet sein oder abschnittsweise in diesen hineinragen, insbesondere eines abschnittsweise in den Konvergenzkanal hineinragen und eines vollständig innerhalb des Konvergenzkanals angeordnet sein.
Vorzugsweise beträgt die Konvergenzkanalbreite am Kanaleingang wenigstens 200 mm, 250 mm, 300 mm, 350 mm oder 375 mm und /oder höchstens 450 mm, 425 mm oder 400 mm. Es hat sich herausgestellt, dass eine derartige Dimensionierung einen guten Kompromiss darstellt zwischen einer Miniaturisierung der Vorrichtung einerseits und andererseits der Bereitstellung von einem möglichst großen Montageraum zur Positionierung von Antriebsmitteln mit einer erfindungsgemäßen Axialerstreckung zur Erzielung der zuvor beschriebenen Vorteile.
Bezüglich des wenigstens einen Antriebsmittels hat sich eine Axialerstreckung des Mantels von wenigstens 40 mm, 50 mm, 100 mm, 150 mm, 200 mm, 250 mm oder 300 mm und/oder höchstens 325 mm, 350 mm, 375 mm oder 400 mm als vorteilhaft herausgestellt.
Bei dem weiter unten beschriebenen zweiten Aspekt der Erfindung mit wenigstens zwei oder mehr Antriebsmitteln, die sich insbesondere auf gleicher Förderrichtungshöhe erstrecken und/oder in Ausgangsmaterialbreitenrichtung voneinander beabstandet sind, verteilen sich die zuvor beschriebenen minimalen und maximalen prozentualen sowie absoluten Angaben zur Axialerstreckung des Mantels vorzugsweise auf die entsprechende Anzahl der Antriebsmittel. So entspricht beispielsweise bei einer vorteilhaften Axialerstreckung eines Antriebsmittels von 320 mm die vorteilhafte Axialerstreckung jedes einzelnen Antriebsmittels bei zwei Antriebsmitteln jeweils 160 mm und bei wenigstens vier Antriebsmitteln jeweils 80 mm. Anders ausgedrückt können die zuvor gemachten bevorzugten Angaben zur Axialerstreckung sich auch auf die aufsummierte Axialerstreckung mehrerer Mäntel beziehen.
Bei dem weiter unten beschriebenen dritten und/oder vierten Aspekt der Erfindung kann ebenfalls die Axialerstreckung gemäß dem ersten und/oder zweiten Aspekt der Erfindung realisiert sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Axialerstreckung der einzelnen Antriebsmittel auch wenigstens 5 mm 8 mm oder 10 mm und höchstens 15 mm, 20 mm, 30 mm, 40 mm, 60 mm, 80 mm oder 100 mm betragen.
Vorzugsweise weist das wenigstens eine Antriebsmittel ein paar einander in Ausgangsmaterialstärkenrichtung gegenüberliegende Antriebsmittel auf, insbesondere zwischen denen das Ausgangsmaterial beim Abziehen hindurchgefördert wird. Vorzugsweise sind die zwei Antriebsmittel des Antriebsmittelpaares auf der gleichen Förderrichtungshöhe angeordnet. Unter der gleichen Förderrichtungshöhe im Sinne der vorliegenden Erfindung soll insbesondere zu verstehen sein, dass die Drehachsen der jeweiligen Antriebsmittel in Förderrichtung maximal 3%, 5%, 10 %, 20 %, 30 %, 40 % oder 50 % der Radialerstreckung wenigstens eines der Antriebsmittels voneinander beabstandet sind. Bei Antriebsmitteln mit unterschiedlicher Radialerstreckung ist insbesondere das Antriebsmittel mit der größeren Radialerstreckung zu Grunde zu legen. Insbesondere erstrecken sich die Drehachsen der zwei Antriebsmittel im Wesentlichen parallel zueinander. Unter im Wesentlichen ist insbesondere ein Winkel zwischen den zwei Drehachsen von höchstens 30°, 20°, 10°, 5°, 3° oder 1° insbesondere in einer sich in Förderrichtung Ausgangsmaterialbreitenrichtung erstreckenden Ebene zu verstehen.
Vorzugsweise weisen beide Antriebsmittel des Antriebsmittelpaares jeweils die zuvor beschriebene Axialerstreckung des Mantels auf. Besonders bevorzugt handelt es sich bei beiden Antriebsmitteln um Förderwalzen mit der zuvor beschriebenen Axialerstreckung des Mantels.
Vorzugsweise sind die Antriebsmittel eines Antriebsmittelpaares drehbar an in Ausgangsmaterialstärkenrichtung einander gegenüberliegenden Begrenzungswandungen der Umformstation befestigt, insbesondere drehbar gelagert. Besonders bevorzugt ist ein Antriebsmittel drehbar an der zuvor beschriebenen verstellbaren, insbesondere schwenkbaren, Begrenzungswandung befestigt. Alternativ oder zusätzlich ist das andere Antriebsmittel drehbar an der zuvor beschriebenen Führungswandung, insbesondere Montageplatte, befestigt. Bei Ausführungen mit mehreren Antriebsmittelpaaren sind entsprechend vorzugsweise die Antriebsmittel von jeweils, insbesondere jedem, Antriebsmittelpaar drehbar an in Ausgangsmaterialstärkenrichtung einander gegenüberliegenden Begrenzungswandungen der Umformstation befestigt, insbesondere drehbar gelagert.
Vorzugsweise sind die Antriebsmittel eines Antriebsmittelpaares in der Betriebsstellung unter Ausbildung eines Kraftübertragungskontaktes insbesondere mit dem Ausgangsmaterial gegeneinander verspannt und vorzugsweise in der Freigabestellung voneinander beabstandet. Vorzugsweise wird der Kraftübertragungskontakt durch eine von dem wenigstens einen Antriebsmittel auf das Ausgangsmaterial wirkende Federkraft, insbesondere von wenigstens 50 Newton, 75 Newton, 100 Newton oder 125 Newton und/oder höchstens 175 Newton, 200 Newton, 250 Newton oder 300 Newton, bereitgestellt.
Insbesondere wird die Federkraft über wenigstens eine in der Betriebsstellung vorgespannte Federung, insbesondere Federlagerung, bereitgestellt. Vorzugsweise wird die Federung durch die zuvor beschriebene Federlagerung bereitgestellt. Insbesondere kann die wenigstens eine Federung wenigstens eine das drehbare Antriebsmittel in der Betriebsstellung gegen das Ausgangsmaterial vorspannende Feder aufweisen. Die wenigstens eine Feder kann als Spiralfeder und/oder Druckfeder ausgebildet sein. Die wenigstens eine Feder kann quer zur Förderrichtung, insbesondere in Ausgangsmaterialstärkenrichtung, federnd gelagert sein, sodass sie beim Versetzen der verstellbaren Begrenzungswandung in die Betriebsstellung quer zur Förderrichtung, insbesondere orthogonal zur Förderrichtung gestaucht und/oder gedehnt wird. Bei Ausführungsformen mit zwei auf gleicher Förderrichtungshöhe an einer Begrenzungswandung gelagerten Antriebsmitteln werden diese in der Betriebsstellung vorzugsweise jeweils über eine Federung mit einer entsprechenden Federkraft beaufschlagt. Bei einer Antriebswalze wird diese in Ausgangsmaterialbreitenrichtung vorzugsweise von zwei Federungen flankiert. Für die Federungen haben sich Federn als vorteilhaft herausgestellt, die bei Kompression oder Dehnung jeweils durchschnittlich eine Federkraft von zwischen 2 und 6 N/mm bereitstellen und/oder in Betriebsstellung zwischen 10 mm und 30 mm vorgespannt und/oder gedehnt sind. Besonders bevorzugt stützen sich die wenigstens zwei Federn an einer Seite an der verstellbaren Begrenzungswandung, oder einer daran angebrachten Stützstelle, und an der anderen Seite an einer das wenigstens eine drehbare Antriebsmittel lagernde Antriebsmittelwelle, insbesondere Radwelle oder Walzenwelle, ab.
Besonders bevorzugt wird die Verspannung der Federn durch Verspannung der verstellbaren Begrenzungswandung, an der das wenigstens eine federgelagerte Antriebsmittel befestigt ist, gegenüber einer weiteren Begrenzungswandung des Konvergenzkanals, insbesondere mittels Verbindungselementen, wie Klemmen, Schrauben oder eine Kulissenführung, bereitgestellt. Klemmen können insbesondere über wenigstens eine Lasche realisiert sein, die in Betriebsstellung eine Nase umgreifen. Eine Kulissenführung kann insbesondere über eine Kulissenaussparung realisiert sein, in der ein Bolzen geführt wird. Die Federkraft kann dadurch aufgebaut werden, dass durch das Verspannen die zuvor beschriebene Feder komprimiert wird und dadurch eine Federkraft bereitgestellt wird.
Vorzugsweise wirkt die Federkraft in der Betriebsstellung im Wesentlichen in Ausgangsmaterialstärkenrichtung. Unter im Wesentlichen soll in diesem Zusammenhang eine Abweichung von höchstens 45°, 30°, 15°, 10°, 5°, 3° oder 1° von der Ausgangsmaterialstärkenrichtung zu verstehen sein.
Alternativ kann die Federkraft auch dadurch realisiert werden, dass das wenigstens eine Antriebsmittel einen elastisch definierbaren Abrollbereich aufweist, der sich beim Verspannen der verstellbaren Begrenzungswandung gegenüber einer weiteren Begrenzungswandung, insbesondere der Führungswandung, unter Ausbildung einer elastischen Rückstellkraft verformt, die als Federkraft von dem Antriebsmittel auf das Ausgangsmaterial wirkt. Besonders bevorzugt ist das wenigstens eine drehbar gelagerte Antriebsmittel ein Antriebsmittel eines Antriebsmittelpaares, von dem beide Antriebsmittel jeweils einen elastisch definierbaren Abrollbereich aufweisen, die in der Betriebsstellung unter Ausbildung einer elastischen Deformationsrückstellkraft gegeneinander verpresst werden. Bei dem nachfolgend beschriebenen zweiten Aspekt der Erfindung sind vorzugsweise die wenigstens zwei drehbar gelagerten Antriebsmittel jeweils Antriebsmittel eines entsprechenden Antriebsmittelpaares.
Vorzugsweise ist ein Antriebsmittel des wenigstens einen Antriebsmittelpaares mit einem Motor, insbesondere über ein Getriebe, insbesondere Zahnradgetriebe, gekoppelt und das andere Antriebsmittel des wenigstens einen Antriebsmittelpaares frei drehbar gelagert. Vorzugsweise ist das wenigstens eine an der Führungswandung gelagerte Antriebsmittel das mit dem Motor gekoppelte Antriebsmittel. Alternativ oder zusätzlich ist das frei drehbar gelagerte Antriebsmittel an einer der Führungswandung in Ausgangsmaterialstärkenrichtung gegenüberliegenden Begrenzungswandung, insbesondere an der verstellbaren Begrenzungswandung gelagert.
Vorzugsweise weisen die zwei Antriebsmittel unterschiedlich große Durchmesser auf. Vorzugsweise ist der größere Durchmesser wenigstens 10 %, 20 %, 30 %, 40 % oder 50 % größer als der kleinere Durchmesser. Insbesondere ist das Antriebsmittel mit dem größeren Durchmesser motorisch angetrieben. Alternativ oder zusätzlich ist das Antriebsmittel mit dem kleineren Durchmesser frei drehbar gelagert. Ferner ist bevorzugt das Antriebsmittel mit dem kleineren Durchmesser an der zuvor beschriebenen verstellbaren Begrenzungswandung gelagert. Alternativ kann auch das Antriebsmittel mit dem größeren Durchmesser frei drehbar gelagert sein und/oder das Antriebsmittel mit dem kleineren Durchmesser motorisch angetrieben sein. Alternativ können auch beide Antriebsmittel motorisch angetrieben sin. Ferner können alternativ beide Antriebsmittel gleich große Durchmesser aufweisen, insbesondere wobei eines motorisch angetrieben und eines frei drehbar gelagert ist oder beide motorisch angetrieben sind.
Es hat sich herausgestellt, dass durch den Einsatz unterschiedlich großer Durchmesser bei den sich in Ausgangsmaterialstärkenrichtung gegenüberliegenden Antriebsmitteln eines Antriebsmittelpaares die Zuverlässigkeit des Einzugs von Ausgangsmaterial erhöht werden kann. Insbesondere bei Ausführungsformen mit verstellbarer, insbesondere schwenkbarer, Begrenzungswandung hat sich gezeigt, dass das kleinere Antriebsmittel bei Fehlpositionierungen, beispielsweise durch ein gewisses Spiel der verstellbaren Lagerung der Begrenzungswandung, die Fehlpositionierungen durch Annehmen einer angepassten Position relativ zu dem gegenüberliegenden Antriebsmittel ausgleichen kann. Es hat sich gezeigt, dass dieser Effekt besonders gut ausgeschöpft werden kann, wenn das Antriebsmittel in dem kleineren Durchmesser beweglich gelagert und/oder federvorgespannt ist, insbesondere gegen das Antriebsmittel mit dem größeren Durchmesser beweglich gelagert und/oder federvorgespannt ist. Dabei wird die bewegliche Lagerung bzw. Federverspannung vorzugsweise wie zuvor beschrieben ausgeführt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung weist die Fördereinrichtungen wenigstens zwei drehbar gelagerte Antriebsmittel mit jeweils einem Mantel auf, die beim Abziehen in Eingriff mit dem Ausgangsmaterial stehen, wobei die wenigstens zwei Antriebsmittel auf gleicher Förderrichtungshöhe angeordnet und in Ausgangsmaterialbreitenrichtung voneinander beabstandet sind. Die aufsummierte Axialerstreckung der Mäntel der wenigstens zwei Antriebsmittel beträgt gemäß dem zweiten Aspekt Erfindung wenigstens 20 % der Konvergenzkanalbreite auf Förderrichtungshöhe der wenigstens zwei Antriebsmittel. Vorzugsweise beträgt die aufsummierte Axialerstreckung der wenigstens zwei Mäntel wenigstens 25%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% oder 75% und/oder höchstens 80%, 85% oder 90 %, 100 % oder 105% der Konvergenzkanalbreite auf Förderrichtungshöhe der wenigstens zwei Antriebsmittels.
Unter der Beabstandung der wenigstens zwei Antriebsmittel in Ausgangsmaterialbreitenrichtung voneinander ist insbesondere zu verstehen, dass es sich bei den zwei Antriebsmitteln nicht um in Ausgangsmaterialstärkenrichtung gegenüberliegende Antriebsmittel handelt, zwischen denen das Ausgangsmaterial beim Abziehen hindurchgefördert wird. Anders ausgedrückt sind die wenigstens zwei Antriebsmittel in Ausgangsmaterialbreitenrichtung nebeneinander angeordnet und/oder in Ausgangsmaterialstärkenrichtung auf gleicher Höhe angeordnet. Unter einer gleichen Höhe in Ausgangsmaterialstärkenrichtung ist insbesondere ein Abstand der Drehachsen der jeweiligen Antriebsmittel in Ausgangsmaterialstärkenrichtung von maximal 30 %, 20 %, 15 %, 10 % oder 5 % des Radius der zwei Antriebsmitteln, bei Antriebsmittel unterschiedlichen Radius des Antriebsmittels mit dem kleineren Radius, voneinander beabstandet sind. Vorzugsweise erstrecken sich die Drehachsen der zwei Antriebsmittel im Wesentlichen parallel zueinander. Besonders bevorzugt weisen die zwei Antriebsmittel eine gemeinsame Drehachse auf. Insbesondere sind die wenigstens zwei Antriebsmittel auf einer gemeinsamen Welle, insbesondere Radwelle oder Walzenwelle, gelagert. Ferner beträgt der Abstand zwischen den wenigstens zwei Antriebsmitteln in Ausgangsmaterialbreitenrichtung vorzugsweise wenigstens 1 %, 3 %, 5 % oder 10 % und/oder höchstens 15 %, 20 %, 30 % 40 % der Konvergenzkanalbreite auf Förderrichtungshöhe der wenigstens zwei Antriebsmittel.
Vorzugsweise beträgt die Axialerstreckung jedes Mantels eines Antriebsmittels wenigstens 10 %, vorzugsweise wenigstens 12,5 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 % oder 37,5 % der Konvergenzkanalbreite auf Förderrichtungshöhe des jeweiligen Antriebsmittels. Bei Ausführungsformen mit beispielsweise vier Antriebsmitteln, die auf gleicher Förderrichtungshöhe angeordnet und in Ausgangsmaterialbreitenrichtung voneinander beabstandet sind, würde die Axialerstreckung jeweils vorzugsweise die Hälfte diese prozentualen Beträge betragen. Insbesondere sind Ausführungsformen angedacht, bei denen die wenigstens zwei Antriebsmittel wenigstens drei, vier, fünf oder sechs Antriebsmittel auf gleicher Förderrichtungshöhe aufweist, die in Ausgangsmaterialbreitenrichtung jeweils voneinander beabstandet sind. In einer besonders bevorzugt Ausführungsform sind die wenigstens zwei Antriebsmittel wenigstens zwei Förderwalzen.
Vorzugsweise weist die Fördereinrichtungen gemäß dem zweiten Aspekt Erfindung wenigstens zwei Paare von einander in Ausgangmaterialstärkenrichtung gegenüberliegenden Antriebsmitteln auf. Dabei bildet insbesondere jedes der wenigstens zwei in Ausgangsmaterialbreitenrichtung voneinander beabstandeten Antriebsmittel jeweils ein Antriebsmittel eines Antriebsmittelpaars aus, dem in Ausgangsmaterialstärkenrichtung gegenüberliegend wenigstens ein weiteres drehbar gelagertes Antriebsmittel zugeordnet ist. Das wenigstens eine weitere drehbar gelagerte Antriebsmittel kann ein einziges Antriebsmittel, insbesondere Antriebswalze sein, das mit jedem der wenigstens zwei in Ausgangsmaterialbreitenrichtung voneinander beabstandeten Antriebsmittel ein Antriebsmittelpaar bildet. Beispielsweise kann hierfür ein Antriebsmittel gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung an einer Begrenzungswandung zwei Antriebsmittelpaare mit den wenigstens zwei Antriebsmitteln gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung bilden, die an der gegenüberliegenden Begrenzungswandung befestigt, insbesondere drehbar gelagert, sind. Bevorzugt ist jedoch jedem der wenigstens zwei in Ausgangsmaterialbreitenrichtung voneinander beabstandeten Antriebsmittel in Ausgangsmaterialstärkenrichtung gegenüberliegend ein eigenes weiteres Antriebsmittel zugeordnet, mit dem es ein Antriebsmittelpaar bildet. Besonders bevorzugt handelt es sich bei diesen gegenüberliegenden Antriebsmitteln ebenfalls um Antriebsmittel, die auf gleicher Förderrichtungshöhe angeordnet und in Ausgangsmaterialbreitenrichtung voneinander beabstandet sind. Insbesondere beträgt die aufsummierte Axialerstreckung der Mäntel der gegenüberliegenden Antriebsmittel ebenfalls wenigstens 20%, vorzugsweise wenigstens 25%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% oder 75% und/oder höchstens 80%, 85% oder 90 %, der Konvergenzkanalbreite auf Förderrichtungshöhe der gegenüberliegenden Antriebsmittel.
Besonders bevorzugt ist wenigstens eines, vorzugsweise wenigstens zwei oder jedes, der wenigstens zwei Antriebsmittelpaare gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, wie das im Zusammenhang mit dem erst Aspekt der Erfindung beschrieben Antriebsmittelpaar, insbesondere hinsichtlich Positionierung, Lagerung und Vorspannung, ausgebildet.
Der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich insbesondere dadurch von dem ersten Aspekt der Erfindung, dass die erfindungsgemäße Axialerstreckung des Mantels gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auf den Mänteln von wenigstens zwei Antriebsmitteln verteilt ist. Es hat sich herausgestellt, dass der zuverlässigere Einzug unter Ausnutzung des ohnehin zur Verfügung stehenden Bauraums auch mit dem zweiten Aspekt Erfindung erzielt werden kann. Insofern stellt der zweite Aspekt der Erfindung eine Alternativlösung zum ersten Aspekt der Erfindung dar. Auch die Reduzierung des Risikos von Materialstau in Folge von in Förderrichtung aufgestauchtem Ausgangsmaterial wurde bei Vorrichtungen gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beobachtet. Dieser Effekt war jedoch weniger stark ausgeprägt als bei dem ersten Aspekt der Erfindung, was damit zusammenhängen könnte, das entlang des Abstandes der Antriebsmittel keine Glättung stattfindet. Demgegenüber wurde jedoch beobachtet, dass das Risiko von Materialstau in Folge einer ungleichmäßigen oder übermäßigen Querkomprimierung des Ausgangsmaterials mit dem zweiten Aspekt der Erfindung stärker reduziert werden konnte, als mit dem ersten Aspekt der Erfindung. Dies könnte damit zusammenhängen, dass der Abstand zwischen den Antriebsmitteln einen Ausweichraum, ähnliches eines By-Passes, für zu stark querkomprimiertes Ausgangsmaterial bildet.
Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Fördereinrichtung wenigstens drei sich auf gleicher Förderrichtungshöhe erstreckende Antriebsmittel auf, die in Ausgangsmaterialbreitenrichtung voneinander beabstandet sind. Im Gegensatz zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Einsatz von zwei Antriebsmitteln, die auf gleicher Förderrichtungshöhe angeordnet und in Ausgangsmaterialbreitenrichtung voneinander beabstandet sind, hat sich herausgestellt, dass der Einsatz von drei entsprechen positionierten Antriebsmitteln zu einer Reduzierung des Risikos von Materialstau in Folge einer ungleichmäßigen oder übermäßigen Querkomprimierung des Ausgangsmaterials führt. Dies scheint damit zusammenzuhängen, dass bei bekannten Ausführungen mit zwei schmalen Antriebsrädern, der Ausweichraum für das querkomprimierte Material zwischen den zwei Antriebsrädern derart groß wird, dass er selbst zu einem Risikofaktor für Materialstau wird, da sich in den entsprechend großen Ausweichraum befindliches Ausgangsmaterial leicht mit drehenden Teilen der Antriebsmittel verfangen kann. Es hat sich gezeigt, dass durch den Einsatz von wenigstens drei Antriebsmitteln anstelle von zwei schmalen Antriebsmitteln mehr und dafür jeweils kleinere Ausweichräume bereitgestellt werden und somit das Risiko von Materialstau reduziert werden kann. Insofern stellt der dritte Aspekt der Erfindung eine Alternative zum ersten und zweiten Aspekt der Erfindung dar, die das Problem der zu großen Ausweichräume durch eine große Axialerstreckung der Antriebsmittel lösen, wodurch der für die Ausweichräume zur Verfügung stehende Raum und somit auch deren Axialerstreckung reduziert wird. Insofern stellt der dritte Aspekt der Erfindung eine alternative Lösung dar, die das Problem der zu großen Ausweichräume löst ohne zwingend die Axialerstreckung der Mäntel gemäß dem ersten und zweiten Aspekt der Erfindung erhöhen zu müssen.
Die Vorrichtung gemäß dem dritten Aspekt Erfindung kann gemäß der Vorrichtung des ersten und/oder zweiten Aspekts der Erfindung ausgebildet sein und umgekehrt. Dabei können beispielsweise die wenigstens zwei Antriebsmittel gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung die wenigstens drei Antriebsmittel gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung umfassen. Alternativ kann das wenigstens eine Antriebsmittel gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung oder können die wenigstens zwei Antriebsmittel gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung an einer Begrenzungswandung angebracht sein und wenigstens drei Antriebsmittelpaare mit den wenigstens drei Antriebsmitteln gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung bilden, die an einer gegenüberliegenden Begrenzungswandung angebracht sind. Ferner können bevorzugte Ausführungsformen einzelner Bestandteile der Vorrichtung, die im Zusammenhang mit dem ersten und/oder zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben sind vorteilhaft auch bei der Vorrichtung gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung ausgebildet sein und umgekehrt.
Vorzugsweise ist wenigstens eines der wenigstens drei Antriebsmittel in Ausgangsmaterialbreitenrichtung im Wesentlichen in der Mitte des Konvergenzkanals angeordnet. Unter im Wesentlichen in der Mitte ist insbesondere zu verstehen, dass das mittig angeordnete Antriebsmittel maximal 1 %, 3 %, 5 %, 10 %, 15 % oder 20 % der Konvergenzkanalbreite auf der Höhe des mittig angeordneten Antriebsmittels in Ausgangsmaterialbreitenrichtung von der Mitte des Konvergenzkanals beabstandet ist. Dabei ist unter der Mitte des Konvergenzkanals insbesondere die Mitte des Konvergenzkanals in Ausgangsmaterialbreitenrichtung auf Förderrichtungshöhe des mittigen Antriebsmittels zu verstehen. Durch das mittig angeordnete Antriebsmittel kann insbesondere gewährleistet werden, dass die für Ausweichräume zur Verfügung stehende Konvergenzkanalbreite gleichmäßig aufgeteilt wird.
Alternativ oder zusätzlich sind die wenigstens drei Antriebsmittel in Ausgangsmateriabreitenrichtung im Wesentlichen in gleichen oder unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet. Unter im Wesentlichen gleichen Abständen ist insbesondere zu verstehen, dass die Abstände sich um höchstens 15 %, 10 %, 5 %, 3 % oder 1 Prozent der Konvergenzkanalbreite auf Förderrichtungshöhe der wenigstens drei Antriebsmittel voneinander unterscheiden. Besonders bevorzugt weisen die in Ausgangsmaterialbreitenrichtung außenliegenden zwei Antriebsmittel der wenigstens drei Antriebsmittel jeweils den im Wesentlichen gleichen Abstand zu der jeweiligen den Konvergenzkanal begrenzenden Seitenwandung auf, wie die Antriebsmittel untereinander. Dadurch kann insbesondere gewährleistet werden, dass die in Ausgangsmaterialbreitenrichtung zwischen den Antriebsmitteln gebildeten Ausweichräume eine möglichst gleiche Größe aufweisen bzw. möglichst gleichmäßig verkleinert werden. Alternativ oder zusätzlich sind zwei der wenigstens drei Antriebsmittel in im Wesentlichen gleichen Abständen zu den den Konvergenzkanal in Ausgangsmateriabreitenrichtung begrenzenden Seitenwandungen angeordnet.
Vorzugsweise bildet jedes der wenigstens drei Antriebsmittel mit jeweils einen weiteren in Ausgangsmaterialstärkenrichtung gegenüberliegend angeordneten Antriebsmittel ein Antriebsmittelpaar. Besonders bevorzugt sind die wenigstens drei Antriebsmittelpaare wie die zuvor beschriebenen Antriebsmittelpaare ausgebildet.
In einer Ausführungsform weisen die wenigstens drei Antriebsmittel wenigstens 4, 5, 6, 7 oder 8 Antriebsmittel auf, insbesondere wobei die Antriebsmittel in Ausgangsmaterialbreitenrichtung im Wesentlichen in gleichen oder unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise ist jedem dieser Antriebsmittel in Ausgangsmaterialstärkenrichtung ein Antriebsmittel zugeordnet, mit dem es ein Antriebsmittelpaar bildet.
Vorzugsweise weisen die wenigstens drei Antriebsmittel wenigstens vier Förderräder auf, die wenigstens zwei Förderdoppelräder bilden, deren Abstand zueinander in Ausgangsmaterialbreitenrichtung größer ist als der Abstand in Ausgangsmaterialbreitenrichtung zwischen den Förderrädern jeweils eines Förderdoppelrads. Alternativ weisen die wenigstens drei Antriebsmittel wenigstens vier Förderwalzen auf, die entsprechend als Förderdoppelwalzen ausgebildet sind. Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen zwei Förderdoppelrädern/Förderdoppelwalzen in Ausgangsmaterialbreitenrichtung zueinander wenigstens 10 %, 15 %, 20 % oder 25 % der Konvergenzkanalbreite auf Förderrichtungshöhe der entsprechenden Förderdoppelräder/Förderdoppelwalzen. Alternativ oder zusätzlich beträgt der Abstand zwischen zwei Förderrädem/Förderwalzen jeweils eines Förderdoppelrads/Förderdoppelwalze in Ausgangsmaterialbreitenrichtung höchstens 10 %, 8 %, 5 % oder 3 % der Konvergenzkanalbreite auf Förderrichtungshöhe der entsprechenden Förderdoppelräder/Förderdoppelwalzen. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die zuvor beschriebene Anordnung der Antriebsmittel in im Wesentlichen gleichen Abständen zueinander dahingehend auf Ausführungsformen mit Förderdoppelrädern/Förderdoppelwalzen zu übertragen, dass die Förderdoppelräder/Förderdoppelwalzen in im Wesentlichen gleichen Abständen zueinander angeordnet sind, diese Abstände jedoch größer sind als der Abstand zwischen zwei Förderrädern/Förderwalzen eines Förderdoppelrads/einer Förderdoppelwalze. Der Einsatz von Förderdoppelräder und/Förderdoppelwalzen hat sich dahingehend als vorteilhaft erwiesen, als dass der verhältnismäßig kleine Abstand zwischen den Förderrädern / Förderwalzen eines Förderdoppelrads / Förderdoppelwalze einen Ausgleich von Schwankungen der Stärke des Ausgangsmaterials innerhalb eines Förderdoppelrades / einer Förderdoppelwalze besser zulässt als bei einem sich über die gleiche Axialerstreckung erstreckendes einzelnes Antriebsmittel.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung weist die Fördereinrichtungen wenigstens zwei drehbar gelagerte Antriebsmittel auf, die in Förderrichtung miteinander fluchten. Unter miteinander fluchten ist insbesondere zu verstehen, dass die wenigstens zwei Antriebsmittel in Förderrichtung voneinander beabstandet sind und in Ausgangsmaterialbreitenrichtung im Wesentlichen die gleiche Position aufweisen. Unter einer im Wesentlichen gleichen Position in Ausgangsmaterialbreitenrichtung ist insbesondere zu verstehen, dass die Mittelpunkte der zwei Antriebsmittel in Ausgangsmaterialbreitenrichtung um maximal 20%, 15 %, 10%, 5%, 3% oder 1 % der Konvergenzkanalbreite auf Förderrichtungshöhe des förderrichtungsaufwärtigen oder förderrichtungsabwärtigen Antriebsmittels voneinander beabstandet sind. Unter dem Mittelpunkt ist dabei insbesondere jeweils der Mittelpunkt eines Antriebsmittels in Ausgangsmaterialbreitenrichtung zu verstehen.
Vorzugsweise ist die Drehachse des förderrichtungsaufwärtigen Antriebsmittel in Förderrichtung mindestens 5 % 10 %, 15 %, 20% oder 25% und/oder höchstens 30%, 35%, 40% oder 45 % der Konvergenzkanallänge hinter dem Kanaleingang angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist vorzugsweise das förderrichtungsabwärtige Antriebsmittel in Förderrichtung mindestens 5 % 10 %, 15 %, 20% oder 25% und/oder höchstens 30%, 35%, 40% oder 45% der Konvergenzkanallänge vor dem Kanalausgang angeordnet. Alternativ oder zusätzlich sind vorzugsweise die wenigstens zwei Antriebsmittel in Förderrichtung zueinander und zu dem Kanaleingang bzw. Kanalausgang jeweils im Wesentlichen in den gleichen Abständen in Förderrichtung zueinander angeordnet. Unter im Wesentlichen soll dabei insbesondere eine Abweichung der Abstände untereinander von maximal 15 %, 10%, 5% oder 3% der Konvergenzkanallänge zu verstehen sein. Ferner sind vorzugsweise die wenigstens zwei miteinander fluchtenden Antriebsmittel in Ausgangsmaterialbreitenrichtung im Wesentlichen in der Mitte des Konvergenzkanals angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist einem, vorzugsweise jedem, der zwei miteinander fluchtenden Antriebsmittel in Ausgangsmaterialstärkenrichtung gegenüberliegend ein Antriebsmittel zugeordnet, mit denen es ein Antriebsmittelpaar bildet. Dabei können die Antriebsmittelpaare der zwei miteinander fluchtenden Antriebsmittel insbesondere wie zuvor beschrieben ausgeführt sein.
Es hat sich herausgestellt, dass durch den Einsatz von miteinander in Förderrichtung fluchtenden Antriebsmitteln das Risiko von Materialstau in Folge eines zu starken Stauchens von Ausgangsmaterial in Förderrichtung reduziert werden kann. Dies scheint damit zusammenzuhängen, dass durch die fluchtende Anordnung sichergestellt werden kann, dass die durch das förderrichtungsaufwärtige Antriebsmittel erzielte Glättung über das förderrichtungsabwärtige fluchtende Antriebsmittel gefestigt wird. In anderen Worten wird insbesondere vermieden, dass bereits geglättetes Ausgangsmaterial sich erneut in Förderrichtung aufstaucht.
Die Vorrichtung gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung kann gemäß der Vorrichtung des ersten, zweiten und/oder dritten Aspekts der Erfindung ausgebildet sein und umgekehrt. Beispielsweise kann in der Fördereinrichtung der dritte und vierte Aspekt der Erfindung verwirklicht sein, wobei besonders bevorzugt das förderrichtungsaufwärtige Antriebsmittel gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung das zuvor beschriebene mittige Antriebsmittel der wenigstens drei Antriebsmittel gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung bildet. Alternativ oder zusätzlich ist wenigstens eines, vorzugsweise jedes, der miteinander fluchtenden Antriebsmittel als Antriebsmittel mit der Axialerstreckung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgestaltet. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eines, vorzugsweise jedes, der miteinander fluchtenden Antriebsmittel wenigstens zwei Antriebsmittel aufweisen, die eine aufsummierte Axialerstreckung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung aufweisen. Ferner können bevorzugte Ausführungsformen einzelner Bestandteile der Vorrichtung, die im Zusammenhang mit dem ersten, zweiten und/oder dritten Aspekt der Erfindung beschrieben sind vorteilhaft auch bei der Vorrichtung gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung ausgebildet sein und umgekehrt.
Vorzugsweise ist die Drehachse des wenigstens einen Antriebsmittels gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und/oder jeweils wenigstens eine, vorzugsweise jede, Drehachse der Antriebsmittel gemäß dem zweiten, dritten und/oder vierten Aspekt der Erfindung außerhalb des Konvergenzkanals angeordnet. Vorzugsweise ragen die jeweiligen Antriebsmittel über in einer Begrenzungswandung, insbesondere der Führungswandung, ausgebildete Aussparungen in den Konvergenzkanal hinein, insbesondere um wenigstens 1 %, 3 %, 5 %, 10 % oder 15 % und/oder höchstens 20%, 25%, 30%, 40% oder 45 % der Radialerstreckung des wenigstens einen Antriebsmittels in den Konvergenzkanal hinein. Vorzugsweise ist die jeweilige Aussparung derart an die Dimension des jeweiligen Antriebsmittels angepasst, dass zwischen Antriebsmittel und Aussparung in Förderrichtung und/oder in Ausgangsmaterialbreitenrichtung jeweils ein Abstand von wenigstens 1 mm, 3 mm, 5 mm oder 10 mm und/oder höchstens 15 mm, 20 mm, 25 mm oder 30 mm besteht. Insbesondere bei Vorrichtungen gemäß dem zweiten, dritten und vierten Aspekt der Erfindung weist die Begrenzungswandung vorzugsweise mehrere, insbesondere wenigstens zwei bei dem zweiten und vierten Aspekt der Erfindung und wenigstens drei bei dem dritten Aspekt der Erfindung, derartige Aussparungen auf.
Wie zuvor beschrieben ist vorzugsweise den Antriebsmitteln gemäß dem ersten bis vierten Aspekt der Erfindung jeweils in Ausgangsmaterialstärkenrichtung gegenüberliegend ein weiteres Antriebsmittel zugeordnet, mit denen das jeweilige Antriebsmittel ein Antriebsmittelpaar bildet. Dabei ist vorzugsweise ein Antriebsmittel des Antriebsmittelpaares wie zuvor beschrieben an der Führungswandung insbesondere mit Aussparungen angebracht. Das jeweils andere Antriebsmittel eines Antriebsmittelpaares ist vorzugsweise an der in Ausgangsmaterialstärkenrichtung gegenüberliegenden Begrenzungswandung, insbesondere verstellbaren Begrenzungswandung, gelagert. Die Drehachse des an der verstellbaren Begrenzungswandung gelagerten Antriebsmittels ist vorzugsweise in Ausgangsmaterialstärkenrichtung zwischen der verstellbaren Begrenzungswandung und einer Zwischenwandung angeordnet. Die Zwischenwandung kann insbesondere plattenförmig ausgebildet sein und sich insbesondere parallel zu der verstellbaren Begrenzungswandung erstrecken. Insbesondere kann, die Zwischenwandung sich trichterförmig in Förderrichtung verjüngen. Vorzugsweise weist die Zwischenwandung wenigstens eine, vorzugsweise jeweils eine für jedes an ihr drehbar gelagerte Antriebsmittel, Aussparung auf, durch die das jeweilige Antriebsmittel in einen von der Zwischenwandung und der Führungswandung definierten Begrenzungskanals hineinragt. Vorzugsweise ist die Aussparung ausgebildet, wie die zuvor bezüglich der Führungswandung beschriebene Aussparung. Insbesondere sind die verstellbare Begrenzungswandung, die Zwischenwandung, die Führungswandung, und das jeweilige an der verstellbaren Begrenzungswandung drehbar gelagerte Antriebsmittel derart zueinander ausgerichtet, dass das Antriebsmittel insbesondere in der Betriebsstellung um wenigstens 1 %, 3 %, 5 %, 10 % oder 15 % und/oder höchstens 20%, 25%, 30%, 40% oder 45 % der Radialerstreckung des wenigstens einen Antriebsmittels über die Zwischenwandung hinaus in den Begrenzungskanal hineinragt.
Bevorzugt sind bei Vorrichtungen gemäß dem zweiten und dritten Aspekt der Erfindung die Antriebsmittel und Aussparungen in Ausgangsmaterialbreitenrichtung voneinander beabstandet. Bei dieser Ausführungsform ist der Motor vorzugsweise in Ausgangsmaterialbreitenrichtung zwischen den zwei Antriebsmittel angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist ein Getriebe in Ausgangsmaterialbreitenrichtung zwischen den Antriebsmitteln angeordnet. Vorzugsweise ist das Getriebe an der Führungswandung, insbesondere an der dem Konvergenzkanal abgewandten Seite (Montageseite) der Führungswandung, befestigt. Besonders bevorzugt sind sowohl das Getriebe als auch der Motor in Ausgangsmaterialbreitenrichtung zwischen den Antriebsmitteln angeordnet. Dabei ist vorzugsweise das Getriebe auf gleicher Förderrichtungshöhe der Antriebsmittel angeordnet. Vorzugsweise ist der Motor förderrichtungsabwärts der Antriebsmitteln und/oder des Getriebes angeordnet. Besonders bevorzugt erstreckt sich die Motorabtriebswelle des Motors ausgehend von dem Motor förderrichtungsaufwärts zu dem Getriebe, ist insbesondere förderrichtungsaufwärts mit dem Getriebe gekoppelt.
Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass es zur Bildung möglichst kleiner Verpackungserzeugnisse von Vorteil ist, das Ausgangsmaterial bzw. das querkomprimierte Ausgangsmaterial in Förderrichtung zu stauchen. Dadurch weist das resultierende Verpackungserzeugnis eine erhöhte Dämpfungseigenschaft in Ausgangsmateriallängsrichtung weist. Um dies zu erreichen kann die Vorrichtung gemäß dem ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Aspekt der Erfindung vorzugsweise zwei Fördereinrichtungen aufweisen. Dabei ist eine der zwei Fördereinrichtungen vorzugsweise die zuvor beschriebene Fördereinrichtung der Umformstation gemäß einem der zuvor beschriebenen Aspekte der Erfindung. Die zweite Fördereinrichtung ist vorzugsweise eine der Umformstation in Förderrichtung nachgelagerte Abfördereinrichtung, insbesondere eine Präge- und/oder Perforationsstation. Vorzugsweise sind die zwei Fördereinrichtungen derart ausgebildet, dass das Ausgangsmaterial zwischen den beiden Fördereinrichtungen gestaucht werden kann. Hierzu kann eine der Förderrichtung, beispielsweise die Fördereinrichtung der Umformstation, derart ausgebildet sein, dass sie dem Ausgangsmaterial eine größere Fördergeschwindigkeit mitteilen kann als die andere Fördereinrichtung, beispielsweise die Präge- und/oder Perforationsstation. Bei einer ausreichend hohen Geschwindigkeitsdifferenz, beispielsweise bei einer um wenigstens 10 %, 15 %, 20 % oder 30 % höheren Fördergeschwindigkeit, zwischen den zwei Fördereinrichtungen wird das Ausgangsmaterial derart stark gestaucht, dass es Wellen schlägt. Insbesondere werden dabei in Ausgangsmaterialstärkenrichtung voneinander beabstandet Wellenberge und Wellentäler gebildet.
Während sich diese Wellenbildung als vorteilhaft für die Dämpfungseigenschaften des Verpackungserzeugnisses herausgestellt hat, hat sich gezeigt, dass eine übermäßige Wellenbildung (Stauchung) ein erhöhtes Risiko für Materialstau mit sich bringt. Wie zuvor beschrieben kann gerade dieses Risiko durch die erfindungsgemäßen Vorrichtungen minimiert werden, in dem das Ausgangsmaterial geglättet wird. Dies scheint insbesondere daran zu liegen, dass die Wellenberge durch die erfindungsgemäßen Antriebsmittel in Richtung der Wellentäler umgeklappt werden, was überraschenderweise einerseits die Dämpfungseigenschaften aufrechterhält und andererseits die Erstreckung in Ausgangsmaterialstärkenrichtung reduziert, was wiederum das Staurisiko reduziert. Unter dem Umklappen der Wellenberge ist insbesondere ein Brechen der Wellenberge zu verstehen, wie dies bei einer auf ein flaches Ufer zuströmenden Welle beobachtet werden kann.
Ferner betrifft die Erfindung ein System, umfassend eine Vorrichtung nach einem oder mehreren der zuvor beschriebenen Aspekte der Erfindung und einen insbesondere förderrichtungsaufwärts der Vorrichtung angeordneten Ausgangsmaterialvorrat, insbesondere eine Ausgangsmaterialrolle, insbesondere in Form einer hülsenlosen Rolle, oder einen Leporello Stapel, wobei sich vorzugsweise ein bahnförmiges Ausgangsmaterial von dem Ausgangsmaterialvorrat, insbesondere von dem Außenumfang der Ausgangsmaterialrolle, in die Vorformstation erstreckt.
Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der zuvor beschriebenen Aspekte zum Erzeugen eines dreidimensionalen Verpackungserzeugnisses aus einem bahnförmigen Ausgangsmaterial, insbesondere Papierausgangsmaterial, wobei das bahnförmige Ausgangsmaterial von dem Außenumfang der Ausgangsmaterialrolle, insbesondere in Form einer hülsenlosen Rolle, abgezogen wird.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verpackungserzeugnis, das aus einem bahnförmigen Ausgangsmaterial, insbesondere Papierausgangsmaterial, mittels einer Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der zuvor beschriebenen Aspekte oder im zuvor beschriebenen System 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. Es hat sich im Stand der Technik herausgestellt, dass ein großes Bedürfnis nach Miniatur-Verpackungserzeugnissen besteht, das durch die erfindungsgemäßen Verpackungserzeugnisse befriedigt werden kann.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen deutlich, in denen zeigen:

1: eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum maschinellen Erzeugen eines dreidimensionalen Verpackungserzeugnisses aus in einer Materialbahnrolle bereitgestelltem bahnförmigen Ausgangsmaterial;
2: eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum maschinellen Erzeugen eines dreidimensionalen Verpackungserzeugnisses aus in einem Leporellostapel bereitgestelltem bahnförmigen Ausgangsmaterial;
3: eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verpackungserzeugnisses;
4: eine perspektivische Schnitt-Seitenansicht einer Vorrichtung mit Umformstation in Betriebsstellung;
5: eine weitere Schnitt-Seitenansicht der Umformstation aus 4 in Betriebsstellung;
6: eine perspektivische Schnitt-Ansicht von hinten in eine gegenüber 4 und 5 alternative Umformstation in Betriebsstellung;
7: eine weitere perspektivische Schnitt-Ansicht in die Umformstation aus 6 in Betriebsstellung;
8 bis 12: Alternative Ausführungsformen von Fördereinrichtungen der Umformstation.
13: eine perspektivische Seitenansicht auf die Umformstation aus 4 in Betriebsstellung;
14: eine Seitenansicht auf die Umformstation aus 4 in Freigabestellung;
15a: eine Ansicht von hinten in die Umformstation in Freigabestellung aus 14;
15b: eine perspektivische Ansicht von de Seite auf eine gegenüber 15a alternative Umformstation in Freigabestellung;
16: eine perspektivische Ansicht von der Seite auf die Umformstation aus 15a in einer weniger weit geöffneten Freigabestellung;
17: eine perspektivische Ansicht von der Seite auf eine gegenüber 13 alternative Umformstation in Schließstellung;
18: eine perspektivische Schnitt-Ansicht von hinten in die Umformstation aus 13 in Betriebsstellung;
19: eine Detailansicht einer Anpresseinrichtung aus 18;
20: eine Draufsicht auf eine schematisch dargestellte Vorrichtung mit Förderwalzen; und

In der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungen der vorliegenden Erfindung ist eine 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 von erfindungsgemäßen Systemen mit jeweils einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 und einem förderrichtungsaufwärts der Vorrichtung 1 angeordneten Ausgangsmaterialvorrat 3, der beispielsweise in Form eines Leporello-Stapels (2) oder in Form einer Ausgangsmaterialrolle, insbesondere in Form einer hülsenlosen Rolle, (1) vorliegen kann, gezeigt. In 1 ist gezeigt, wie ein bahnförmiges Ausgangsmaterial 5 sich von dem Außenumfang der Ausgangsmaterialrolle 3 in die Vorrichtung 1 erstreckt. In 2 ist der geknickte Verlauf eines bahnförmigen Ausgangsmaterials 5 dargestellt, das sich von einem Leporellostapel in die Vorrichtung 1 erstreckt. In den 1 und 2 ist die Umformstation zum Querkomprimieren des Ausgangsmaterials mit dem Bezugszeichen 7 angedeutet.
Die Vorrichtung 1 kann ferner mit einem Ständer 9 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.
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, die zuvor und nachfolgend auch als Längsrandstreifen bezeichnet sind, des Ausgangsmaterials gebildet werden. Ferner umfasst das erfindungsgemäße Verpackungserzeugnis 100 eine zentrale Befestigungs- und/oder Deformationszone 107, die zuvor und nachfolgend auch als Mittelbereich des Ausgangsmaterials bezeichnet wird, in der sich die umgefalteten Ausgangsmaterialbahnabschnitte überlappen und aneinandergebunden sind. Eine in Breitenrichtung gemessene Breite d 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 Vorrichtung 1 (4 und 5) zum Erzeugen von derartigem Verpackungsmaterial lässt sich in die folgenden Hauptkomponenten in Förderrichtung, die durch den Pfeil mit dem Bezugszeichen F in 4 und 5 angedeutet ist, gliedern:

eine Umformstation 7, die auch Vorformstation 7 genannt werden kann, mit einem Konvergenzkanal zum Querkomprimierung des bahnförmigen Ausgangsmaterials 5, insbesondere zum Einschlagen und Einrollen des bahnförmigen Ausgangsmaterials 5 zu einem dreidimensionalen Zwischenprodukt mit wenigstens einem sich in Bahnrichtung erstreckenden Knautsch-Hohlraum 103, 105;
eine in Förderrichtung F an die Umformstation 7 anschließende Präge- und/oder Perforationsstation 13 mit einem Paar kämmender Präge- und/oder Perforationsräder 15, 17, die dazu eingerichtet sind, Längsrandstreifen des Ausgangsmaterials längs mit dem sich in Bahnrichtung erstreckenden Mittelberiech des Ausgangsmaterials zu verbinden;
eine in Förderrichtung F an die Präge- und/oder Perforationsstation 7 anschließende Abtrennstation 19 mit einer translatorisch geführten Schneide 21 zum Abtrennen eines Verpackungserzeugnisses 100 einer gewünschten Länge von der Ausgangsmaterialbahn 5; und
eine in Förderrichtung F an die Abtrennstation 19 anschließende Ausgabevorrichtung 23 mit einem Paar einander gegenüberliegenden Stetigförderern 25, 27 zum Abfördern des abgetrennten Verpackungserzeugnisses 100.

Folgend werden zunächst Beispiele für Antriebsmittel von erfindungsgemäßen Vorrichtungen anhand der 6 bis 12 beschrieben. Anschließend werden anhand der 4 und 5 sowie 13 bis 20 bevorzugte Ausgestaltungen von weiteren Komponenten der Umformstation beschrieben. Die Ausgangsmaterialstärkenrichtung S ist in den Figuren mit dem Pfeil S und die Ausgangsmaterialbreitenrichtung mit dem Pfeil B angedeutet. Gleiche oder ähnliche Komponenten werden in den folgenden Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
Die 6 und 7 zeigen unterschiedliche Perspektiven in eine Umformstation 7 mit einer Fördereinrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Die Fördereinrichtung weist zwei in Ausgangsmaterialstärkenrichtung S gegenüberliegend angeordnete Antriebsmittel 35, 37 auf, die ein Antriebsmittelpaar bilden. Beide Antriebsmittel weisen einen zylinderförmigen Mantel 115 auf, der beim Abziehen in Eingriff mit dem Ausgangsmaterial steht. Die Axialerstreckung des Mantels der Antriebsmittel ist mit der Bezugsziffer 117 und die Radialerstreckung mit der Bezugsziffer 119 angedeutet. In den 6 und 7 ist die Axialerstreckung 117 größer als die Radialerstreckung, sodass es sich hier um Förderwalzen im Sinne der vorliegenden Erfindung 35, 37 handelt. Demgegenüber ist bei den Antriebsmitteln in 18 die Axialerstreckung 117 kleiner als die Radialerstreckung 119, sodass es sich dort um Förderräder 31, 33 im Sinne der vorliegenden Erfindung handelt. Die Konvergenzkanalbreite auf Förderrichtungshöhe der zwei Förderwalzen 35 und 37 ist in 16 mit der Bezugsziffer 121 angedeutet. Bei der in 6 dargestellten Ausführungsform beträgt die Axialerstreckung 117 des Mantels 115 beider Förderwalzen 35, 37 mehr als 50 % der Konvergenzkanalbreite 121 auf deren Förderrichtungshöhe. Eine der Förderwalzen 35 ist drehbar an der verstellbaren Begrenzungswandung 29 gelagert. Die andere Förderwalze 37 ist drehbar an der Führungswandung 65 gelagert. Die an der verstellbaren Begrenzungswandung 29 gelagerte Förderwalze 35 weist einen kleineren Radius auf als die an der Führungswandung 65 gelagerte Antriebswalze 65.
In den 8 bis 12 sind schematisch unterschiedliche Antriebsmittel 31, 33, 35, 37 dargestellt, die in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, wie beispielsweise der aus 6 und 7, eingesetzt werden können.
Dabei stellt 8 schematisch eine Förderwalze 35, 37 dar, wie sie gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung in 6 und 7 eingesetzt wird. Es sei klar, dass bereits der Einsatz einer derartigen Förderwalze 35 oder 37 eine Ausführungsform des ersten Aspektes der Erfindung darstellt. Bevorzugt werden jedoch, wie in 6 und 7 dargestellt, beide Antriebsmittel des Antriebsmittelpaares mit der erfindungsgemäßen Axialerstreckung 117 ausgebildet.
Ein Beispiel für den zweiten Aspekt der Erfindung ist in 9 dargestellt. Darin sind zwei Antriebsmittel in Form von Förderwalzen 35', 37' dargestellt, die auf der gleichen Förderrichtungshöhe (angedeutet durch die gemeinsame Rotationsachse 123) angeordnet sind und in Ausgangsmaterialbreitenrichtung B voneinander beabstandet sind (angedeutet durch den Abstand 125). Die aufsummierte Axialerstreckung der Mäntel der beiden Förderwalzen 35', 37' ergibt sich aus der Summe der Axialerstreckung 117 beider Förderwalzen. Der zweite Aspekt Erfindung kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass eine der Antriebswalze in 35, 37 aus 6 oder 7 durch zwei Antriebswalzen, wie in 9 angedeutet, ausgetauscht wird. In einer besonders bevorzugten Ausführung des zweiten Aspekts der Erfindung wird sowohl die obere, durchgehende Antriebswalze 35 durch zwei Antriebswalze 35, wie in 17 angedeutet, ausgetauscht als auch die untere, durchgehende Antriebswalze 37 durch zwei Antriebswalze 37, wie in 9 angedeutet, ausgetauscht.
Ein Beispiel für den dritten Aspekt der Erfindung ist in 10 angedeutet. Darin weist die Fördereinrichtungen drei auf der gleichen Förderrichtungshöhe (angedeutet durch die gemeinsame Rotationsachse 119) und in Ausgangsmaterialbreitenrichtung voneinander beabstandet (durch die Abstände 125 angedeutet) angeordnete Antriebsmittel 31, 33 auf. Bei diesen Antriebsmittel 31, 33 ist die Radialerstreckung 119 größer als die Axialerstreckung 117, sodass sich hier um Förderräder im Sinne der vorliegenden Erfindung handelt. Die drei Antriebsmittel 31, 33 sind in Ausgangsmaterialbreitenrichtung in gleichen Abständen 125 zueinander angeordnet. Eines der drei Antriebsmittel 31, 33 ist in Ausgangsmaterialbreitenrichtung B mittig angeordnet. Die anderen zwei Antriebsmittel sind in Ausgangsmaterialbreitenrichtung in gleichen Abständen zu den Seitenwandungen (angedeuteten mit den Bezugsziffern 67) beabstandet.
11 zeigt eine Ausführungsform des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung, bei der die wenigstens drei Antriebsmittel 31, 33, wenigstens vier Antriebsräder 31, 33 aufweisen, die wenigstens zwei Förderdoppelräder bilden, deren Abstand 125 zueinander in Ausgangsmaterialbreitenrichtung B größer ist als der Abstand 127 in Ausgangsmaterialbreitenrichtung B zwischen den Förderrädern 31, 33 der zwei Förderdoppelräder.
Der dritte Aspekt Erfindung kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass eine der Antriebswalze 35 oder 37 aus 6 oder 7 durch Antriebsräder wie in 10 oder 11 angedeutet ausgetauscht wird. In einer besonders bevorzugten Ausführung des dritten Aspekts der Erfindung wird sowohl die obere, durchgehende Antriebswalze 35 durch Antriebsräder gemäß 10 oder 11 ausgetauscht als auch die untere, durchgehende Antriebswalze 37 durch Antriebsräder gemäß 10 oder 11 ausgetauscht.
Ein Beispiel für den vierten Aspekt Erfindung ist in 12 angedeutet, in dem zwei in Förderrichtung F miteinander fluchtende Antriebsmittel 35', 37' in Form von Antriebswalzen angedeutet sind. Wie durch die Bezugsziffer 121a und 121b angedeutet ist bei Angaben der Axialerstreckung 117 der Antriebsmittel relativ zu der Konvergenzkanalbreite die Konvergenzkanalbreite 121a, 121b auf der Förderrichtungshöhe des jeweiligen Antriebsmittels 35', 37' maßgeblich. Der vierte Aspekt der Erfindung könnte beispielsweise dadurch realisiert werden, dass ausgehend von der Ausführung gemäß 6 und 7 förderrichtungsabwärts der dargestellten oberen Antriebswalze 35 und/oder unteren Antriebswalze 37 eine weitere Antriebswalze vorzugsweise mit an die kleinere Konvergenzkanalbreite angepasste Axialerstreckung vorgesehen wird.
Folgend werden anhand der 4 und 5 sowie 13 bis 20 bevorzugte Ausgestaltungen von weiteren Komponenten der Umformstation beschrieben. Wie 4 entnehmbar ist, weist die Umformstation 7 einen Konvergenzkanal 11 zum Querkomprimieren, insbesondere Einschlagen oder Einrollen, des Ausgangsmaterials (nicht gezeigt) auf. Der Konvergenzkanal wird in Ausgangsmaterialstärkenrichtung S durch zwei sich gegenüberliegende Begrenzungswandungen 29, 65 begrenzt. Die Begrenzungswandungen 29, 65 sind trapezförmig ausgebildet und verjüngen sich in Förderrichtung F. In Ausgangsmaterialbreitenrichtung ist der Konvergenzkanal durch Seitenwandungen 67 begrenzt (vgl. 15a und 15b). Die Seitenwandungen 67 laufen in Förderrichtung F aufeinander zu. Die Begrenzungswandungen 29, 65 und die Seitenwandungen 67 begrenzen den Konvergenzkanal in der Betriebsstellung umfänglich. Dadurch wird in Förderrichtung F in die Umformstation 7 eintretendes Ausgangsmaterial zunächst über eine Begrenzungswandung 65 aufgenommen, an der das Ausgangsmaterial geführt, insbesondere in Ausgangsmaterialstärkenrichtung S abgestützt wird. Diese Begrenzungswandung 65 kann auch als Führungswandung 65 oder Montageplatte 65 bezeichnet werden. Durch den sich in Förderrichtung F verjüngenden Verlauf des Konvergenzkanals werden Längsrandstreifen des Ausgangsmaterials an den Seitenwandungen 67 in Ausgangsmaterialstärkenrichtung S eingeschlagen. Zur Unterstützung dieses Einschlagens sind die Seitenwandungen 67 an ihrer den Konvergenzkanal zugewandten Seite konkav gekrümmt (vgl. 15b). Der Krümmungsradius ist mit dem Pfeil r angedeutet. Beim weiteren Durchlaufen des Konvergenzkanals können die eingeschlagenen Längsrandstreifen bei weniger bevorzugten Ausführungsformen an die Begrenzungswandung 29 anstoßen, wo sie in die entgegengesetzte Ausgangsmaterialstärkenrichtung zurückgerollt werden, sodass sich Knautsch-Hohlräumen bilden. In der hier dargestellten Ausführungsform wird dieses Anstoßen durch in den Führungskanal ragende Abschnitte 99 der Seitenwandungen vermieden, welche die Längsrandstreifen direkt zu Umschlagwangen 73 leiten, an denen die Längsrandstreifen dann in die entgegengesetzte Ausgangsmaterialstärkenrichtung S zurückgerollt werden. Insbesondere sind die Seitenwandungen 67 hohlzylinderabschnittsförmig ausgebildet. Dabei ragt der Mantelabschnitt 99 der hohlzylinderabschnittsförmigen Seitenwandungen 67 in Ausgangsmaterialbreitenrichtung B nach innen über den Außenrand 113 der verstellbaren Begrenzungswandung 29 hinaus in den Konvergenzkanal 11 hinein.
In der an die Umformstation anschließenden Präge- und/oder Perforationsstation 13 werden die umgeschlagenen Längsrandstreifen dann mit einem Mittelbereich des Ausgangsmaterials verbunden.
Die Länge des Konvergenzkanals 11 in Förderrichtung F zwischen dem Kanaleingang, über den das Ausgangsmaterial in den Konvergenzkanal 11 eingezogen wird, und dem Kanalausgang, über den das querkomprimierte Ausgangsmaterial den Konvergenzkanal 11 verlässt, ist in 5 mit dem Bezugszeichen n angedeutet und kann auch als Konvergenzkanallänge n bezeichnet werden. Die zuvor im Zusammenhang mit dem ersten Aspekt der Erfindung beschriebene bevorzugte Positionierung des wenigstens einen Antriebsmittels in Förderrichtung F hinter dem Kanaleingang ist in 5 mit dem Bezugszeichen o angedeutet und bemisst sich insbesondere zwischen dem Kanaleingang und der Rotationsachse 123 des jeweiligen Antriebsmittels. Die alternative Angabe des Abstands in Förderrichtung zum Kanalausgang ist mit der Bezugsziffer p angedeutet. Es sei klar, dass die zuvor beschriebene Positionierung auch bezüglich der Antriebsmittel gemäß dem zweiten, dritten und vierten Aspekt der Erfindung ausgeführt sein kann.
Wie beispielsweise 4 und 5 entnehmbar ist weist die Umformstation 7 vorzugsweise zwei Führungseinrichtungen 69, 71 in Form von Umlenkrollen 69, 71 zum ausgerichteten Zuführen des Ausgangsmaterials in die Umformstation 7 auf. In der Betriebsstellung kann ein schmaler Spalt zwischen den zwei Umlenkrollen 69, 71 ausgebildet sein, über den das Ausgangsmaterial in die Umformstation 7 eingeführt werden kann. Die Umlenkrollen können insbesondere frei drehbar gelagert sein. 15a zeigt eine Ausführungsform, bei der beide Umlenkrolle 69, 71 an einem führungswandungsseitigen Befestigungsabschnitt 91 befestigt sind. Dadurch bleiben die Umlenkrolle 69, 71 unabhängig von der Stellung der verstellbaren Begrenzungswandung 29 nah beieinander. 16 zeigt eine alternative Ausführungsformen, bei der eine der Umlenkrolle 69 an der verstellbaren Begrenzungswandung 29 angebracht ist. Dadurch kann die Umlenkrolle 69 in der Freigabestellung von der anderen Umlenkrolle 71 beabstandet sein, was sowohl das Einführen von Ausgangsmaterial als auch die Beseitigung von Materialstau erleichtert.
Wie beispielsweise in 18 dargestellt, weist die Vorrichtung 1, insbesondere die Umformstation 7, zwei in Förderrichtung F aufeinander zu laufende Blenden 111 auf, die zusammen mit der Führungswandung 65 eine Umhausung des wenigstens einen Antriebsmittels 33 und des Motors 43 sowie des Getriebes 97 bilden. In der in 11 dargestellten Ausführungsform sind die Blenden 111 und die Führungswandung 65 aus einem Stück geformt, insbesondere gebogen.
Die verstellbare Begrenzungswandung 29 ist um eine Schwenkachse 57 schwenkbar, die sich in Ausgangsmaterialbreitenrichtung B erstreckt. Dabei ist die Schwenkachse 57 an einem förderrichtungsabwärtigen Endabschnitt angeordnet, der in 13 mit der Bezugsziffer 95 angedeutet ist. Die Schwenkbarkeit wird durch ein Scharnier 59 bereitgestellt, das zwei Scharnierglieder 61, 63 aufweist. Ein Scharnierglied 61 ist an der verstellbaren Begrenzungswandung 29 befestigt. Das andere Scharnierglied 63 ist an der Präge-und/oder Perforationsstation 13 angebracht. In 4 ist eine Radwelle 43 zum Aufnehmen von drehbaren Antriebsmitteln (in 4 nicht gezeigt), wie Förderrädern (15a, 15b, 18, 19,) und/oder Förderwalzen (6 und 7), gezeigt sowie ein die Radwelle 43 aufnehmendes U-förmige Lager 45. Vorzugsweise können auf die in 4 gezeigte Radwelle Antriebsmittel gemäß dem ersten, zweiten und/oder dritten Aspekt der Erfindung drehbar gelagert werden. Durch Einsatz einer zweiten, in Förderrichtung versetzten Radwelle, könnten auch Antriebsmittel gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung eingesetzt werden.
5 zeigt die Vorrichtung aus 4, jedoch nicht in perspektivischer Ansicht, sondern in Seitenansicht sowie mit einem in Ausgangsmaterialbreitenrichtung B mittigen Schnitt durch die Vorrichtung 1. Demgegenüber ist in 4 der Schnitt gegenüber der Mitte der Vorrichtung 1 in Ausgangsmaterialbreitenrichtung B zu einer Seite versetzt. Ferner unterscheidet sich 5 dadurch von 4, dass in 4 ein Antriebsmittel 31, 33 angedeutet sind.
In 5 ist ein drehbar an der verstellbaren Begrenzungswandung 29 gelagertes Antriebsmittel 31 dargestellt. Dieses kann ein Antriebsmittel gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung oder eines der wenigstens zwei bzw. drei Antriebsmittel gemäß dem zweiten bis vierten Aspekt der Erfindung sein. Das Antriebsmittel 31 ist über die Radwelle 43 an den U-förmigen Lagern 45 gelagert, die wiederum an der verstellbaren Begrenzungswandung 29 befestigt sind (15b). Zwischen der Radwelle 43 und dem Lager 45 ist eine Feder 47 angedeutet, über welche die Radwelle 43 und das daran angebrachte wenigstens eine Antriebsmittel 31 in Ausgangsmaterialstärkenrichtung S beweglich, insbesondere federgelagert, sind. Die Beweglichkeit ist über dem Pfeil 89 angedeutet. Die Federung ist in den weiteren Figuren allgemeinen mit der Bezugsziffer 41 angedeutet. Wie insbesondere 18 entnehmbar ist, kann die Umformstation 7 vorzugsweise zwei in Ausgangsmaterialbreitenrichtung B voneinander beabstandet Federungen 41 aufweisen, über welche die Radwelle 43 gegenüber der verstellbaren Begrenzungswandung 29 federnd gelagert ist. Eine Detailansicht der Federung 41 ist 19 entnehmbar.
Durch Austausch der zwei Antriebmittel 31 durch eine Antriebswelle mit entsprechender Axialerstreckung, wie in 8 angedeutet, die insbesondere zwischen den zwei Lagern 45 gelagert wird, kann die Vorrichtung gemäß 18 insbesondere als Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet werden. Alternativ oder zusätzlich kann insbesondere durch Austausch der Antriebsmittel 31 aus 18 durch Antriebsmittel mit größerer Axialerstreckung, wie beispielsweise in 9 angedeutet, die Vorrichtung gemäß 18 als Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgeführt werden. Alternativ kann durch Positionierung eines zusätzlichen Antriebsmittels zwischen den zwei Antriebsmitteln 31 die Vorrichtung gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung ausgeführt werden. Zusätzlich könnte ein mit dem dritten Antriebsmittel in Förderrichtung fluchtendes Antriebsmittel eingesetzt werden, um eine Vorrichtung gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung zu realisieren. Es sei klar, dass zuvor und nachfolgend anhand von wenigstens einem oder zwei Antriebsmitteln beschriebene Ausgestaltungen der Umformstation alternativ auch mit den Antriebsmitteln gemäß einem oder mehreren Aspekten der Erfindungen und deren Ausführungsformen ausgestaltet sein können.
In 5 ist die Umformstation 7 in einer Betriebsstellung dargestellt, in der das wenigstens eine an der verstellbaren Begrenzungswandung 29 befestigte Antriebsmittel 31 gegen das wenigstens eine an der Führungswandung befestigte Antriebsmittel 33 federvorgespannt ist. Diese Federvorspannung kann durch die zuvor beschriebene Federung 41 gewährleistet werden. Hierzu kann die verstellbaren Begrenzungswandung 29 zunächst, beispielsweise von einer Person durch Drücken in Richtung der Führungswandung 65, gegen eine durch die wenigstens eine Feder 47 bereitgestellte Rückstellkraft in die Betriebsstellung versetzt werden und anschließend über ein Verbindungselemente 49, 51, 53, 55 in der Betriebsstellung fixiert werden.
Alternativ zu einer Feder 47 kann der Kraftübertragungskontakt auch durch Deformationsrückstellkräfte von in der Betriebsstellung gegeneinander verspannten Förderrädern 31, 33 oder Förderwalzen 35, 37 bereitgestellt werden.
Ein Beispiel für Verbindungselemente 49, 51 ist in 5 gezeigt. Darin umgreift eine Lasche 49 der verstellbaren Begrenzungswandung 29 eine Nase 51 eines führungswandungsseitigen Befestigungsabschnitts 91, der sich in Ausgangsmaterialstärkenrichtung S erstreckt, sodass die verstellbaren Begrenzungswandung 29 in der Betriebsstellung gehalten ist.
Alternative Verbindungselemente 53, 55 sind in 17 dargestellt. Darin ist ein Bolzen 53 an einem sich in Ausgangsmaterialstärkenrichtung S erstreckenden Befestigungsabschnitt 93, insbesondere der verstellbaren Begrenzungswandung zugeordneter Befestigungsabschnitt 93, der verstellbaren Begrenzungswandung 29 angebracht. Beim Versetzen der verstellbaren Begrenzungswandung 29 von der Freigabestellung in die Betriebsstellung greift der Bolzen 53 in eine Kulissenaussparung 55 eines führungswandungsseitigen Befestigungsabschnitts 93 ein. Vorliegend ist die Kulissenaussparung 55 als Kurvenkulisse, insbesondere als J-förmige Kulisse 55, ausgebildet. Diese erstreckt sich zunächst in Ausgangsmaterialstärkenrichtung S anschließend in Förderrichtung F und abschließend in die entgegengesetzte Ausgangsmaterialstärkenrichtung S zurück. Dadurch kann entlang der Kulissenaussparung 55 zuerst ein Versetzen der verstellbaren Begrenzungswandung 29 in Ausgangsmaterialstärkenrichtung S und anschließend in Förderrichtung F erfolgen. In Förderrichtung F wird die Bewegung dann durch die in die entgegengesetzte Ausgangsmaterialstärkenrichtung S verlaufende Kulisse begrenzt, die ein Verhaken des Bolzens 53 ermöglicht. Insbesondere wird der Bolzen 53 durch die Rückstellkraft der Feder 47 in den in die entgegensetzte Ausgangsmaterialstärkenrichtung S verlaufenden Abschnitt der Kulissenaussparung 55 gedrängt. Dadurch kann verhindert werden, dass die verstellbare Begrenzungswandung von alleine aus der Betriebsstellung in die Freigabestellung übergeht. Für ein Versetzen in die Freigabestellung muss die Begrenzungswandung 29 zunächst entgegen der Rückstellkraft der Feder heruntergedrückt werden und anschließend in die zur Förderrichtung F entgegengesetzte Richtung versetzt werden, wo die Federkraft dann den Versatz der Begrenzungswandung 29 in die Freigabestellung unterstützt.
In 13 ist die zuvor in den 4 und 5 gezeigte Umformstation 7 in einer Betriebsstellung gezeigt, in der das Ausgangsmaterial beim Hindurchfördern wie zuvor beschrieben querkomprimiert, insbesondere eingeschlagen und eingerollt wird. 14 zeigt die Umformstation 7 in einer Freigabestellung, in der ein Zugriff in den Konvergenzkanal freigegeben wird. Wie insbesondere 14 entnehmbar ist, kann durch die Befestigung des Wellenbegrenzer 83, des wenigstens einen Antriebsmittels 31, 35 und/oder der Umschlagwangen 73 an der verstellbaren Begrenzungswandung 29 gewährleistet werden, dass sämtliche dieser Komponenten von der Führungswandung 65 und den Seitenwandungen 67 wegbewegt, insbesondere weggeschwenkt, werden können, was den Zugriff in den Konvergenzkanal 11 erleichtert.
Wie insbesondere den 15a und 15b entnehmbar ist, ist in der Führungswandung 65 vorzugsweise wenigstens eine, insbesondere zwei, Aussparung 79 eingebracht, durch welche die Antriebsmittel 33 abschnittsweise in den Konvergenzkanal 11 hineinragen. Dadurch können die Drehachsen, insbesondere die Antriebswelle 81, der Antriebsmittel 33 außerhalb des Konvergenzkanals angeordnet werden. Dadurch kann insbesondere vermieden werden, dass sich Ausgangsmaterial mit drehenden Teilen, wie der Antriebswelle 81 und der Antriebsmittel 33, verfängt und somit das Risiko von Materialstau verringert werden. Insbesondere ist die Antriebswelle 81 des wenigstens einen Antriebsmittels 33 über zwei Drehlager 109 an der Führungswandung 65 befestigt.
Alternativ oder zusätzlich kann, wie in den 15a und 15b dargestellt eine Zwischenwandung 83 zwischen der verstellbaren Begrenzungswandung 29 und der Führungswandung 65 vorgesehen sein. Durch die Zwischenwandung kann ein Begrenzungsspalt mit definierter Erstreckung in Ausgangsmaterialstärkenrichtung S gebildet werden, über den die Erstreckung von aufgestauchtem, insbesondere gewelltem, Ausgangsmaterial quer zur Förderrichtung F, insbesondere in Ausgangsmaterialstärkenrichtung S, zwischen der Zwischenwandung 83 und der Führungswandung 65 begrenzt werden kann. Die Zwischenwandung 83 kann daher auch als Wellenbegrenzer 83 bezeichnet werden. Der Abstand quer zur Förderrichtung, insbesondere in Ausgangsmaterialstärkenrichtung S, zwischen dem Wellenbegrenzer 83 und der Führungswandung 79 beträgt vorzugsweise 0,1 mm und höchstens 20 mm, besonders bevorzugt wenigstens 0,2 mm, 0,3 mm, 0,5 mm, 0,7 mm oder 1,0 mm und/oder höchstens 20 mm, 15 mm, 10 mm, 8 mm, 5 mm, 3 mm oder 2 mm, und ist in 5 mit dem Bezugszeichen k angedeutet. In dem Wellenbegrenzer 83 sind Aussparungen 85 eingebracht, über die sich die Antriebsmittel 31 in den zuvor beschriebenen Begrenzungskanal erstrecken können. Bei den in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsformen mit Antriebswalzen 35, 37 sind die Aussparungen 79, 85 an die Axialerstreckung der Förderwalze 35 angepasst. Wie insbesondere 15b entnehmbar ist kann der Wellenbegrenzer 83 über Abstandshalter 41 an der verstellbaren Begrenzungswandung 29 befestigt sein, um einen Montageraum für die Antriebsmittel 31, 35 zwischen der verstellbaren Begrenzungswandung 29 und dem Wellenbegrenzer bereitzustellen. In der hier dargestellten Ausführungsform wirken die Abstandshalter 41 gleichzeitig als Drehlager und Federlagerung für die Antriebsmittel 31, 35. Jedoch kann die Funktion der Wellenbegrenzung alternativ oder zusätzlich zur Zwischenwandung 83 auch durch sich in Förderrichtung F erstreckende Stäbe 87, wie in 15b angedeutet, bereitgestellt sein.
In 15a ist der Winkel, in dem die Seitenwandungen 67 in Förderrichtung F aufeinander zu laufen mit dem Bezugszeichen β angedeutet. Wie 15a entnehmbar ist, entspricht der Winkel β, in dem die Seitenwandungen 67 in Förderrichtung aufeinander zu laufen, im Wesentlichen dem Winkel α, in dem die Umschlagwangen 73 aufeinander zu laufen und/oder dem Winkel, in dem sich der Konvergenzkanal 11, die Führungswandung 65 und/oder die verstellbare Begrenzungswandung 29 in Förderrichtung F trapezförmig verjüngen.
In 20 sind die Umschlagwangen 73 derart zueinander ausgerichtet, dass ein gedachter Kreuzungspunkt maximal 30 mm förderrichtungsaufwärts von der Präge-und/oder Perforationszone entfernt ist. Der gedachte Kreuzungspunkt ist durch den Schnittpunkt 75 der gestrichelten Linien angedeutet. Die Präge- und/oder Perforationszone ist durch die angedeutete Rotationsachse 77 von zwei auf gleicher Förderrichtungshöhe montierten Präge- und/oder Perforationsrädern angedeutet. Der bevorzugte maximale förderrichtungsaufwärtige Abstand des Kreuzungspunktes von der Präge- und/oder Perforationszone 77 ist mit dem Buchstaben f gekennzeichnet und beträgt vorzugsweise maximal 30 mm, besonders bevorzugt maximal 25 mm, 20 mm, 15 mm, 10 mm oder 5 mm. Der bevorzugte maximale förderrichtungsabwärtige Abstand des Kreuzungspunktes von der Präge- und/oder Perforationszone 77 ist mit dem Buchstaben g gekennzeichnet und beträgt vorzugsweise maximal 30 mm, 25 mm, 20 mm, 15 mm, 10 mm oder 5 mm. Weiterhin ist der Winkel, in dem die Umschlagwangen 73 in Förderrichtung F aufeinander zu laufen mit dem Bezugszeichen α gekennzeichnet. Der Abstand in Ausgangsmaterialbreitenrichtung B zwischen den Umschlagwangen 73 an ihrem förderrichtungsabwärtigen Ende ist mit dem Buchstaben h gekennzeichnet. Der Abstand zwischen den Umschlagwangen 73 und der Führungswandung 65 ist in 5 mit dem Buchstaben i gekennzeichnet.
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
3: Ausgangsmaterialvorrat
5: bahnförmiges Ausgangsmaterial
7: Umformstation
9: Ständer
11: Konvergenzkanal
13: Präge- und/oder Perforationsstation
15, 17: Präge- und/oder Perforationsräder
19: Abtrennstation
21: Schneide
23: Ausgabevorrichtung
25, 27: Stetigförderer
29: verstellbare / schwenkbare Begrenzungswandung / Deckel
31: Förderrad an verstellbarer Begrenzungswandung
33: Förderrad an Führungswandung
35, 35': Förderwalze an verstellbarer Begrenzungswandung
37, 37': Förderwalze an Führungswandung
39: Motor
41: Federung / Lagerung / Abstandshalter
43: Radwelle
45: U-förmiges Lager
47: Feder
49: Lasche
51: Nase
53: Bolzen
55: Kulissenaussparung
57: Schwenkachse
59: Scharnier
61, 63: Scharnierglied
65: Begrenzungswandung / Führungswandung / Boden / Montageplatte
67: Seitenwandungen
69, 71: Umlenkrollen
73: Umschlagwangen
75: Kreuzungspunkt
77: Rotationsachse der Präge- und/oder Perforationsräder
79: Aussparungen Führungswandung
81: Antriebswelle
83: Wellenbegrenzer / Zwischenwandung
85: Aussparungen Zwischenwandung
87: Stab
89: Beweglichkeit des Antriebsmittels
91: führungswandungsseitiger Befestigungsabschnitt
93: deckelseitiger Befestigungsabschnitt
95: förderrichtungsabwärtiger Endabschnitt der Begrenzungswandung 29
97: Getriebe
99: Abschnitt Seitenwandung
100: Verpackungserzeugnis
103, 105: Knautsch-Hohlraum
107: Mittelbereich / zentrale Befestigungs- und/oder Deformationszone
109: Drehlager
111: Blenden
113: Außenrand des Deckels
115: Mantel
117: Axialerstreckung des Mantels
119: Radialerstreckung des Mantels
121: Konvergenzkanalbreite
123: Rotationsachse
125: Abstand zwischen Antriebsmitteln
127: Abstand zwischen Antriebsmitteln von Förderdoppelrädern
a: Breite des Verpackungserzeugnisses
b: Vertikalerstreckung des Verpackungserzeugnisses
c: Länge des Verpackungserzeugnisses
d: Breite der Befestigungs- und/oder Deformationszone
e: Vertikalerstreckung der Befestigungs- und/oder Deformationszone
f: förderrichtungsaufwärtiger Abstand des Kreuzungspunktes
g: förderrichtungsabwärtiger Abstand des Kreuzungspunktes
h: förderrichtungsabwärtiger Abstand zwischen den Umschlagwangen
i: Abstand zwischen Umschlagwangen und Führungswandung
k: Abstand zwischen Wellenbegrenzer und Montageplatte
n: Konvergenzkanallänge
o: Abstand Fördermittel zu Kanaleingang
p: Abstand Fördermittel zu Kanalausgang
r: Krümmungsradius Seitenwandung
α: Winkel in dem die Umschlagwangen aufeinander zu laufen
β: Winkel in dem die Seitenwandungen aufeinander zu laufen
F: Förderrichtung
S: Ausgangsmaterialstärkenrichtung
B: Ausgangsmaterialbreitenrichtung

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

EP 2711167 B1 [0004]
WO 9531296 [0005, 0006, 0008]

Claims

Vorrichtung (1) zum maschinellen Erzeugen eines dreidimensionalen Verpackungserzeugnisses (100) aus einem bahnförmigen Ausgangsmaterial (5), insbesondere Papierausgangsmaterial, umfassend: eine Umformstation (7) mit einem Konvergenzkanal (11) zum Querkomprimieren, insbesondere Einschlagen oder Einrollen, des Ausgangsmaterials (5) und einer Fördereinrichtung zum Abziehen des Ausgangsmaterials (5) von einem förderrichtungsaufwärts der Umformstation (7) anordenbaren Ausgangsmaterialvorrat (3), insbesondere einer hülsenlosen Ausgangsmaterialrolle, wobei die Fördereinrichtung wenigstens ein drehbar gelagertes Antriebsmittel (35, 37) mit einem Mantel (115) aufweist, der beim Abziehen in Eingriff mit dem Ausgangsmaterial (5) steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialerstreckung (117) des Mantels (115) wenigstens 20% der Konvergenzkanalbreite (121) auf Förderrichtungshöhe des wenigstens einen Antriebsmittels (35, 37) beträgt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialerstreckung (117) des Mantels (115) wenigstens 25%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% oder 75% und/oder höchstens 80%, 85%, 90%, 95%, 100%, 105%, 110%, 115%, 120%, 130%, 140% oder 150% der Konvergenzkanalbreite (121) auf Förderrichtungshöhe des wenigstens einen Antriebsmittels (35, 37) beträgt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Konvergenzkanallänge (n) in Förderrichtung (F) durch einen Kanaleingang, über den das Ausgangsmaterial in den Konvergenzkanal (11) eingezogen wird, und einen Kanalausgang, über den das querkomprimierte Ausgangsmaterial den Konvergenzkanal (11) verlässt, definiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Antriebsmittel (35, 37) in Förderrichtung (F) mindestens 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder 95 % der Konvergenzkanallänge (n) vor dem Kanalausgang und/oder mindestens 50%, 40%, 30%, 20%, 10 % oder 5 % hinter dem Kanaleingang angeordnet ist und/oder dass das wenigstens eine Antriebsmittel (35, 37) insbesondere in Ausgangsmaterialstärkenrichtung vollständig innerhalb des Konvergenzkanals (11) angeordnet ist oder abschnittsweise in diesen hineinregt.
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Antriebsmittel (35, 37) ein paar einander in Ausgangsmaterialstärkenrichtung (S) gegenüberliegende Antriebsmittel (35, 37) aufweist, insbesondere zwischen denen das Ausgangsmaterial beim Abziehen hindurchgefördert wird.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Antriebsmittel (35, 37) gleich große Durchmesser oder unterschiedlich große Durchmesser aufweisen, insbesondere wobei das Antriebsmittel (37) mit dem größeren Durchmesser motorisch angetrieben ist und/oder das Antriebsmittel mit dem kleineren Durchmesser (35) frei drehbar gelagert ist oder umgekehrt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 4 oder 5, wobei eines der zwei Antriebsmittel (35, 37), insbesondere das Antriebsmittel (35) mit dem kleineren Durchmesser, an einer Begrenzungswandung (29) des Konvergenzkanals (11) gelagert ist, der zwischen einer Betriebsstellung, in der das Ausgangsmaterial beim Hindurchfördern querkomprimiert wird, und einer Freigabestellung verstellbar, insbesondere schwenkbar, ist, in der ein Zugriff in den Konvergenzkanal (11) freigegeben wird.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei eines der zwei Antriebsmittel (35, 37), insbesondere das Antriebsmittel (35) mit dem kleineren Durchmesser, in Ausgangsmaterialstärkenrichtung (S) beweglich gelagert und/oder federvorgespannt, insbesondere gegen das andere Antriebsmittel (37), insbesondere das Antriebsmittel (37) mit dem größeren Durchmesser, ist.
Vorrichtung (1), insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, zum maschinellen Erzeugen eines dreidimensionalen Verpackungserzeugnisses (100) aus einem bahnförmigen Ausgangsmaterial (5), insbesondere Papierausgangsmaterial, umfassend: eine Umformstation (7) mit einem Konvergenzkanal (11) zum Querkomprimieren, insbesondere Einschlagen oder Einrollen, des Ausgangsmaterials (5) und einer Fördereinrichtung zum Abziehen des Ausgangsmaterials von einem förderrichtungsaufwärts der Umformstation (7) anordenbaren Ausgangsmaterialvorrat (3), insbesondere einer hülsenlosen Ausgangsmaterialrolle, wobei die Fördereinrichtung wenigstens zwei drehbar gelagerte Antriebsmittel (35, 37) mit jeweils einem Mantel (115) aufweist, die beim Abziehen in Eingriff mit dem Ausgangsmaterial stehen, wobei die wenigstens zwei Antriebsmittel (35, 37) auf gleicher Förderrichtungshöhe angeordnet und in Ausgangsmaterialbreitenrichtung (B) voneinander beabstandet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die aufsummierte Axialerstreckung (117) der Mäntel (115) der wenigstens zwei Antriebsmittel (35', 37') wenigstens 20% der Konvergenzkanalbreite (121) auf Förderrichtungshöhe der wenigstens zwei Antriebsmittel (35', 37') beträgt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, wobei die aufsummierte Axialerstreckung (117) der wenigstens zwei Mäntel (115) wenigstens 25%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% oder 75% und/oder höchstens 80%, 85% oder 90 %, 100 % oder 105% der Konvergenzkanalbreite (121) auf Förderrichtungshöhe der wenigstens zwei Antriebsmittel (35', 37') beträgt.
Vorrichtung (1), insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, zum maschinellen Erzeugen eines dreidimensionalen Verpackungserzeugnisses (100) aus einem bahnförmigen Ausgangsmaterial (5), insbesondere Papierausgangsmaterial, umfassend: eine Umformstation (7) mit einem Konvergenzkanal (11) zum Querkomprimieren, insbesondere Einschlagen oder Einrollen, des Ausgangsmaterials (5) und einer Fördereinrichtung zum Abziehen des Ausgangsmaterials (5) von einem förderrichtungsaufwärts der Umformstation anordenbaren Ausgangsmaterialvorrat (3), insbesondere einer hülsenlosen Ausgangsmaterialrolle, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung wenigstens drei sich auf gleicher Förderrichtungshöhe erstreckende Antriebsmittel (31, 33) aufweist, die in Ausgangsmaterialbreitenrichtung (B) voneinander beabstandet sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eines der wenigstens drei Antriebsmittel (31, 33) in Ausgangsmaterialbreitenrichtung (B) im Wesentlich in der Mitte des Konvergenzkanals (11) angeordnet ist und/oder die wenigstens drei Antriebsmittel (31, 33) in Ausgangsmaterialbreitenrichtung (B) im Wesentlichen in gleichen Abständen zueinander und/oder zu den dem Konvergenzkanal (11) in Ausgangsmaterialbreitenrichtung begrenzenden Seitenwandungen (67) angeordnet sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens drei Antriebsmittel (31, 33) wenigstens vier, fünf, sechs, sieben oder acht Antriebsmittel (31, 33) aufweisen, insbesondere wobei die Antriebsmittel (31, 33) in Ausgangsmaterialbreitenrichtung (B) im Wesentlichen in gleichen oder unterschiedlichen Abständen (125) zueinander angeordnet sind.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens drei Antriebsmittel (31, 33) wenigstens vier Förderräder oder Förderwalzen aufweisen, die wenigstens zwei Förderdoppelräder oder Förderdoppelwalzen bilden, deren Abstand (125) zueinander in Ausgangsmaterialbreitenrichtung (B) größer ist als der Abstand (127) in Ausgangsmaterialbreitenrichtung (B) zwischen den Förderrädern oder Walzen jeweils eines Förderdoppelrads oder einer Förderdoppelwalze.
Vorrichtung (1), insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, zum maschinellen Erzeugen eines dreidimensionalen Verpackungserzeugnisses (100) aus einem bahnförmigen Ausgangsmaterial (5), insbesondere Papierausgangsmaterial, umfassend: eine Umformstation (7) mit einem Konvergenzkanal (11) zum Querkomprimieren, insbesondere Einschlagen oder Einrollen, des Ausgangsmaterials (5) und einer Fördereinrichtung zum Abziehen des Ausgangsmaterials (5) von einem förderrichtungsaufwärts der Umformstation anordenbaren Ausgangsmaterialvorrat (3), insbesondere einer hülsenlosen Ausgangsmaterialrolle, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung wenigstens zwei drehbar gelagerte Antriebsmittel (35', 37') aufweist, die in Förderrichtung (F) miteinander fluchten.
System, umfassend eine Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche und einen, insbesondere förderrichtungsaufwärts der Vorrichtung angeordneten, Ausgangsmaterialvorrat (3), insbesondere eine Ausgangsmaterialrolle, insbesondere in Form einer hülsenlosen Rolle, oder einen Leporello Stapel, wobei sich vorzugsweise ein bahnförmiges Ausgangsmaterial (5) von dem Ausgangsmaterialvorrat, insbesondere von dem Außenumfang der Ausgangsmaterialrolle, in die Umformstation (7) erstreckt.
Verpackungserzeugnis, (100) das aus einem bahnförmigen Ausgangsmaterial (5), insbesondere Papierausgangsmaterial, mittels einer nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgebildeten Vorrichtung (1) oder einem nach Anspruch 15 ausgebildetem System hergestellt ist und/oder dessen quer zur Bahnlängsrichtung bemessene Breite (a) weniger als 12 cm beträgt und/oder dessen Länge (c) in Bahnlängsrichtung kleiner als 30 cm ist.