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Hintergrund
der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft im Allgemeinen Maschinen, die als Fensterabdeckungen
verwendete faltbare zellulare Strukturen herstellen.
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Beschreibung
des Stands der Technik
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Zellulare
Fensterabdeckungen sind im Fachgebiet allgemein bekannt. Diese Produkte
haben eine Reihe miteinander verbundener Zellen, welche üblicherweise
aus einem Gewebematerial bestehen. Typischerweise werden diese Produkte
durch Falten und Verkleben von Blättern oder Streifen eines Materials
hergestellt, um eine zellulare Struktur zu erzeugen, oder indem
eine Reihe von Bahnen zwischen zwei parallelen Blättern verbunden
wird.
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Ein
Typ einer zellularen Fensterabdeckung wird hergestellt, indem ebene
Materialblätter über die Kanten
gefaltet und die freien Ränder
verklebt werden, um eine einzellige oder mehrzellige Struktur zu erzeugen,
und indem dann verschiedene zellulare Strukturen übereinander
gestapelt und verklebt werden, um eine zellulare Fensterabdeckung
zu erzeugen. Die zusammengebauten Zellen können auf die Breite des Fensters
geschnitten werden, in welche sie eingebaut werden. Die verwandten
US Patente Nr. 4,631,108 und 4,450,027 an Colson offenbaren ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von ausziehbaren Wabenisolationspaneelen,
aus einem zusammenhängenden
Stück eines
dünnen Kunststofffilms.
Der Film wird in eine schlauchar tige Struktur gefaltet, indem gegenüberliegende
Seitenränder
des Films auf eine Seite gefaltet werden. Ein Kleber wird auf wenigstens
eine Seite dieser Struktur aufgebracht. Dann wird die schlauchartige
Struktur kontinuierlich um einen rotierenden Arm unter konstanter
Zugspannung in einer effektiven gleichmäßigen Weise aufgewickelt, die
interne Spannungen verhindert, die ansonsten Verwerfungen oder Knitter
bewirken könnten.
Die schlauchartige Struktur wird kontinuierlich in Schichten auf
einer ebenen Oberfläche oder
mehreren ebenen Oberflächen
gestapelt, um alle Krümmungen
zu beseitigen, die Falten oder Verwerfungen in dem fertigen Produkt
bewirken könnten.
Die Vorrichtung enthält
eine anfängliche
Rillenerzeugungseinrichtung, in welcher ein Paar in Abstand angeordneter
spitzer Räder
in den Film eingepresst werden, um gleichmäßige Rillen dort zu erzeugen, wo
das Filmmaterial gefaltet wird. Sie enthält auch eine Faltungseinrichtung,
um die seitlichen Ränder an
der Rille über
deren Mittelabschnitt zu falten und eine Presseinrichtung, um die
Faltstellen mechanisch zusammenzuquetschen. Die Vorrichtung enthält eine
Heißhärtungseinrichtung,
um das Kunststofffilmmaterial auf eine ausreichend hohe Temperatur
zu erhitzen, so dass es seine Elastizität verliert und ausreichend
plastisch wird, um die Faltstellen darin permanent zu machen. Eine
Antriebseinrichtung zieht den Kunststofffilm durch die Falt- und Heißhärtungseinrichtungen
und eine Verdrängerpumpe
führt einen
flüssigen
Kleber durch eine Aufbringeeinrichtung zur Abscheidung auf die Oberfläche des
gefalteten rohrförmigen
Kunststofffilms zu. Die Pumpe wird von der Filmantriebseinrichtung
so angetrieben, dass die Abscheidungsrate des Klebermaterials auf
dem Film immer in direkter Beziehung zu der Rate der Geschwindigkeit
steht, in welcher sich der Film durch die Vorrichtung bewegt, um gleichmäßige Kleberspuren
für sauber
geschnittene Kleberlinien in dem fertigen Paneelprodukt sicherzustellen.
Die Vorrichtung enthält auch
einen drehbaren Stapelarm, welcher zwei beabstandete ebene Oberflächen aufweist,
die über
gekrümmte
Enden verbunden sind. Eine Zugspannungs- und Geschwindigkeitssteuereinrichtung
hält eine
konstante Spannung des Films bei dessen gleichmäßiger Stapelung in Schichten
auf dem rotierenden Arm oder dem Stapelungsbett aufrecht. Nachdem
eine ausreichende Menge des Films um den Arm gewickelt ist, werden Schnitte
durch den Stapel durchgeführt,
um die zellulare Struktur, die ausgebildet worden ist von dem Arm zu
trennen.
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Ein
wesentlicher Nachteil des von Colson offenbarten Verfahrens und
der Vorrichtung besteht darin, dass nur das zellulare Material,
das auf den ebenen Oberflächen
erzeugt worden ist, für
Fensterabdeckprodukte verwendet werden kann. Dieses ist so, weil
die Zellen in dem auf den gekrümmten
Enden des Arms gestapelten Material etwas von ihrer Krümmung beibehalten.
Wenn dieses Material an dem oberen Flügelprofil befestigt und vor
einem Fenster aufgehängt
würde,
wären die
Krümmungen
in den Zellen ziemlich gut erkennbar und unattraktiv. Trotzdem werden
der von Colson offenbarte Prozess und die Maschine weiter kommerziell
genutzt. Diese Benutzer werfen einfach das Material weg, das von
den gekrümmten
Enden des Arms abgeschnitten wird. Es ist ganz normal, dass 15%–20% des
Ausgangsmaterials von den Enden des rotierenden Arms abgeschnitten
und in diesem Prozess weggeworfen werden. Zusätzlicher Abfall ergibt sich
aus weiteren Einschränkungen
dieses Prozesses. Die Stapel des von den ebenen Flächen des
Arms abgeschnittenen Materials besitzen eine Breite, die nicht größer als
die Länge
jeder ebenen Fläche
ist. Die Höhe
des Stapels ist durch den Abstand zwischen den Enden des Arms und
dem Fabrikboden gegeben, wenn sich dessen Ende in der der tiefsten
Position befindet. Nachdem die Stapel von dem rotierenden Arm entfernt
sind, müssen
sie geschnitten werden, um ein Paneel aus einem zellularen Material
mit einer Breite und Länge gleich
der Größe der herzu stellenden
Jalousie zu erzeugen. Oft können
zwei oder mehr Paneele von jedem Stapel geschnitten werden. Trotzdem
wird der gesamte Stapel selten zum Herstellen der gewünschten
Paneele verwendet. 20%–25%
eines Stapels können Überschussmaterial
sein, das weggeworfen wird. Demzufolge werden 35%–45% des
in dem von Colson offenbarten Prozess und der Maschine verwendeten
Ausgangsmaterials verschwendet.
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Ein
weiteres Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen zellularer
Produkte werden vom Rasmussen in dem US Patent Nr. 3,963,549 offenbart.
In diesem Verfahren wird Material um zwei in Abstand angeordnete
Trommeln gewickelt. Klebelinien werden vor dem Aufwickeln auf das
Material aufgebracht. Demzufolge werden übereinander liegende Flächen des
Materials miteinander an den Klebelinien unter Ausbildung einer
zellularen Struktur verbunden. Nachdem eine gewünschte Menge des Materials
gesammelt wurde, wird es geschnitten und aus der Vorrichtung entfernt.
Die Ergebnisse sind ähnlich denen,
die von Colson produziert werden. Die auf den Trommeln erzeugte
Struktur ist gekrümmt
und kann nicht für
Fensterabdeckprodukte verwendet werden.
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Ein
weiteres Verfahren zur Herstellung von Wabenmaterialien, in welchen
ein zusammenhängendes
Materialstück
auf ein Rad gewickelt wird, wird von Schnebly in dem US Patent Nr.
4,732,630 offenbart. Das zusammenhängende Materialstück wird entlang
seiner gegenüberliegenden
Seitenabschnitte in eine im Allgemeinen ebene schlauchartige Form gefaltet.
Kleber wird dann entlang des zusammenhängenden Materialstücks aufgebracht,
indem zuerst das Material erwärmt,
der Kleber in einem flüssigen Zustand
auf das erwärmte
Material aufgebracht und dann das Material gekühlt wird, um den Kleber zu verfestigen.
Das gefaltete schlauchartige Material mit den verfestigten Kleberlinien
darauf wird dann in einem Gestell in einer solchen Weise aufgewickelt, dass
das schlauchartige Material in mehreren zu sammenhängenden
Schichten übereinander
abgelegt wird, wobei die Kleberlinien zwischen benachbarten Schichten
angeordnet sind. Die aufgewickelten Schichten werden dann radial
geschnitten und in einem vertikal ausgerichteten Stapel angeordnet, während sie
aus dem Gestell entfernt werden. Die vertikal gestapelten Schichten
werden dann auf eine ausreichende Temperatur erwärmt, um die Kleberlinien zu
aktivieren und die Schichten miteinander zu verbinden. Zum Schluss
wird das gestapelte schlauchartige Material gekühlt, um einen einheitlichen
Stapel aus schlauchartigem dehnbarem Wabenmaterial zu erzeugen.
Dieser Prozess ist zeitaufwändig
und teuer, da das Material und der Kleber zweimal erwärmt werden
müssen.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass das Material und der Kleber sich
mit unterschiedlichen Raten ausdehnen und zusammenziehen. Demzufolge
wird die zellulare Struktur zerknittert, wobei der Anteil der Knitterung
von den verwendeten Materialien und der Platzierung des Klebers
abhängig
ist. Eine geringere Knitterung tritt auf, wenn die Zellen symmetrisch
sind, und der Kleber sich entlang einer Längsmittellinie der Zellen befindet.
Der Prozess ist für
die Herstellung einer Zelle mit Anhängen nicht durchführbar.
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Ein
Hauptvorteil der Verfahren und der Vorrichtung, die von Colson,
Rasmussen und Schnebly offenbart werden, ist deren Produktionskapazität. Die Maschinen
können
mit relativ hohen Geschwindigkeiten betrieben werden, so dass das
Material mit Geschwindigkeiten von ca. 150 bis 300 m pro Minute (500–100.0 feet)
pro Minute aufgewickelt werden kann. Somit besteht ein Bedarf nach
einer Maschine, die rasch zellulare Produkte aus schlauchartigen Strukturen
ohne hohe Wegwerfanteile herstellen kann. Der Prozess sollte in
der Lage sein, knitterfreie zellulare Strukturen aller Arten von
Zellen zu erzeugen.
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US-A-S
441 592 offenbart eine Vorrichtung zum Herstellen zellularer Produkte,
die als Stand der Technik für
die vorliegende Erfindung relevant ist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ich
stelle eine Maschine zur Herstellung zellularer Produkte gemäß Definition
in Anspruch 1 hierin bereit. Die miteinander verbundenen gefalteten Gewebebahnen
bilden eine längliche
schlauchartige Struktur, die auf ein Rad oder eine ähnliche
Sammeleinrichtung gewickelt wird. Wenigstens eine Längslinie
eines Klebers, bevorzugt eines langsam härtenden Klebers, wird auf die
Außenoberfläche der
länglichen
schlauchartigen Struktur aufgebracht, bevor sie auf das Rad aufgebracht
wird. Die längliche schlauchartige
Struktur wird in einer Weise um die Sammeleinrichtung gewickelt,
dass sie eine Positionierung des Klebers zwischen aufeinander liegenden Oberflächen aufeinander
folgender Windungen der länglichen
schlauchartigen Struktur bewirkt, um eine zellulare Struktur auf
der Sammeleinrichtung auszubilden. Wenigstens ein quer verlaufender
Schnitt wird anschließend
durch die längliche
schlauchartige Struktur durchgeführt,
die um eine Sammeleinrichtung gewickelt wurde. Die zellenförmige oder
Wabenstruktur wird bevorzugt von der Sammeleinrichtung entfernt
und auf einer ebenen Fläche
zum Lagern oder zum Schneiden platziert. Dieses kann erfolgen, bevor
der Kleber vollständig
gehärtet
ist. Wenn nur ein Schnitt durchgeführt wird, um die zellulare
Struktur von der Sammeleinrichtung zu entfernen, besitzt diese Struktur
eine Breite, die dem Umfang der Sammeleinrichtung entspricht. Wenn
der Kleber aushärtet,
während
sich der Stapel auf einer ebenen Fläche befindet, wird jede Anfangskrümmung in
dem Stapel verschwinden, da die Schwerkraft eine Ebnung des Stapels
bewirkt. Eine ausreichende Ebnung dürfte auftreten, so dass jede
Materialkrümmung
in dem Stapel nicht mehr erkennbar ist.
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Ich
bevorzuge ein Rad oder eine ähnliche Sammeleinrichtung
zu verwenden, in welcher die gekrümmten Flächen einen Radius von wenigstens
5 m oder 16,5 feet haben. Die sich ergebende zellulare Struktur
ist etwa 31,4 m oder 100 feet breit und kann dann entlang beliebigen
gewählten
Linien durch den Stapel in Abschnitte mit einer Länge gleich
der Breite der hergestellten zellularen Jalousie geschnitten werden.
Die Anzahl von Windungen auf der Sammeleinrichtung bestimmt die
Länge jedes
Abschnittes.
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Es
ist nicht erforderlich, dass das Rad vollständig rund ist. Stattdessen
verwende ich in einer vorliegenden bevorzugten Ausführungsform
ein Rad mit vier ebenen Seiten von 124 cm (50 inches) in der Länge, die
durch gekrümmte
Ecken mit einem Radius von 30 cm (1 foot) verbunden sind.
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Weitere
Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der Beschreibung
bestimmter vorliegender bevorzugter Ausführungen davon, die in den Zeichnungen
dargestellt sind, ersichtlich.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Darstellung, die zeigt, wie die Zellen der vorliegenden zellularen
Struktur hergestellt werden.
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2 ist
eine Seitenaufrissansicht eines Abschnittes einer vorliegenden bevorzugten
faltbaren zellularen Struktur in der offenen Position.
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3 ist
eine Seitenansicht einer vorliegenden bevorzugten Maschine zum Herstellen
der faltbaren zellularen Struktur.
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4 ist
eine Blockdarstellung eines vorliegenden bevorzugten Verfahrens
zum Herstellen der zellularen Struktur unter Verwendung der in 3 dargestellten
Maschine.
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5 ist
eine Seitenansicht einer zweiten vorliegenden bevorzugten Ausführungsform
einer Maschine gemäß der Erfindung
zum Herstellen einer zusammenfaltbaren zellularen Struktur.
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6 ist
eine perspektivische Ansicht der in 5 dargestellten
Maschine.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Die
vorliegenden bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung erzeugen eine zellulare Struktur durch Erzeugen eines
schlauchartigen Materials, Aufwickeln dieses auf eine Sammeleinrichtung
und durch Verkleben benachbarter Abschnitte des schlauchartigen
Materials miteinander. Das schlauchartige Material wird aus zwei
V-förmigen oder
C-förmigen
Streifen hergestellt.
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In
einer ersten vorliegenden bevorzugten Ausführungsform der in 3 dargestellten
Maschine wird das schlauchartige Material aus zwei länglichen
Streifen oder Bahnen hergestellt, die gekrümmt oder gefaltet und Rand
an Rand über
verdrillte Stränge
verbunden sind. In 1 ist eine Endansicht von zwei
Materialstreifen 10 und 20 bezeichnet mit Bahn #1
und Bahn #2 dargestellt. Das Material kann irgendein Web- oder Vlies-Stoff
sein, der zur Verwendung als eine Fensterabdeckung geeignet ist.
Es könnten
auch bestimmte Filme zu zellularen Strukturen gemäß der vorliegenden
Erfindung verarbeitet werden. Gemäß Darstellung durch den Pfeil
mit der Nummer 1 wird jede Bahn 10 und 20 in eine
eine obere Wand 11 und 21 und eine untere Wand 12 und 22 erzeugende
V-Form gefaltet, welche. Die V-Form kann erzeugt werden, indem eine
permanente Falte in den Stoff eingepresst wird. Alternativ könnte die Bahn
C-förmig
sein und keine Falte aufweisen oder die Falte könnte weich sein, um der Faltung
zu ermöglichen,
nach unten auszufallen, wenn die zellulare Struktur von einem oberen
Flügelprofil
hängt.
Diese Struktur hätte
somit ein Aussehen ähnlich
einer römischen
Jalousie. Die Bahnen 10 und 20 werden so positioniert,
dass die Ränder 13 und 23 der
oberen Wände 11 und 21 einander
gegenüberliegen.
Ebenso liegen die Ränder 14 und 24 der
unteren Wände 12 und 22 einander
gegenüber.
Wenn die Ränder 13 und 14 oder 23 und 24 so
positioniert sind, befinden sie sich in einer Ebene, die durch keinen
anderen Abschnitt der Bahn verläuft.
Diese Ebene sollte senkrecht zu einer Ebene sein, welche durch die
Falten oder Knicke in den Bahnen verläuft, wobei sich aber diese
Ebenen in einem Winkel von weniger als 90° treffen könnten. Anschließend wird
eine Reihe verwirbelter Stränge 30 unterhalb
des Pfeils 2 zwischen den Rändern 13 und 23 der
oberen Wand aufgebracht. Der Abstand zwischen den Rändern 13 und 23, über welchen
die Stränge 30 platziert
werden, ist bevorzugt breit genug, so dass wenigstens eine Hebeschnur 40 durch
entsprechende Abstände
zwischen den Strängen 30 durchgeführt werden
kann. Bevorzugt ist der Spalt nicht größer als 6,5 mm (1/4 inch).
Die Stränge 30 können mittels
eines erwärmten
Vorratsbehälters
so aufgebracht werden, dass die Stränge 30 in einem flüssigen oder
klebrigen festen Zustand aufgebracht werden. Der Kleber bleibt in dieser
Form, bis er die Oberfläche
der Bahn berührt hat.
Sei es flüssig
oder klebrig, haftet der Kleber an jeder Oberfläche an, die er berührt. Es
ist auch möglich,
die Oberfläche
der Bahn, welche die Stränge aufnimmt,
reaktiv oder klebrig zu machen, indem ein reaktives Material oder
ein klebriges Material auf diese Oberfläche vor der Aufbringung der
Stränge
aufgebracht wird. Wenn diese Oberfläche klebrig oder reaktiv ist,
müssen
dann die Stränge
nicht klebrig sein. Die Stränge 30 werden
aufgebracht und verlaufen zwischen den Oberseiten 11 und 21 der
Bahnen 10 und 20 unter Anhaftung an jeder hin
und her. Demzufolge verbinden mehrere Stränge 30 flexibler Kleberverbindungen
die Bahnen des Materials 10 und 20 wie ein Spinnennetz.
Die Strän ge
können oder
können
sich nicht überschneiden.
Wir bevorzugen, dass der Abstand zwischen beliebigen zwei benachbarten
Strängen
nicht größer als
3,5 mm (1/8 inch) ist. Die Anzahl der aufgebrachten Stränge, deren
Position und deren Dicke bestimmen die Dicke und Dichte der Brücke aus
Strängen
zwischen den Bahnen. Es sind nun Spritzpistolen verfügbar, die
in Kombination mit einer Kleberzuführungseinrichtung verwendet
werden können,
die diese Stränge
ausbildet. Diese Spritzpistolen ermöglichen es einem Hersteller,
sehr genau die Platzierung der Stränge zu steuern. Das für die Stränge verwendete
Material und die Düse
in dem Extruder, der die Stränge
herstellt, bestimmt die Größe der Stränge. Die
Bahnen 10 und 20 können aus demselben Material
oder unterschiedlichen Materialien bestehen. Die Materialien können sich
im Preis, der Lichtdurchlässigkeit,
der Dicke, in dem Herstellungsverfahren, der Textur, oder in der Weise,
in welcher das Material Licht streut, unterscheiden.
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Nachdem
die Brücke
verwirbelter Stränge 30 aufgebracht
worden ist, wird die Struktur gemäß Darstellung durch den Pfeil 3 umgedreht.
Die restlichen Schritte folgen den Pfeilen 4, 5 und 6 oder 4a und 6a. In
einem Prozess wird eine zweite Brücke verwirbelter Stränge 32 zwischen
den Oberflächen 12 und 22 der
Bahnen 10 und 20 unter Ausbildung einer geschlossenen
Zelle aufgebracht. Die Zellen werden miteinander mittels eines Klebers
verbunden. Der Kleber wird in zwei Spuren 33 und 34 auf
der Oberfläche
der Bahnen 10 und 20 aufgebracht. Die Kleber 33 und 34 liegen
neben der Brücke
der verwirbelten Stränge 30.
Bevorzugt erstrecken sich diese Spuren über die verwirbelten Stränge und
tragen zum Verbinden der Stränge 30 mit
den Bahnen 10 und 20 bei. Schließlich werden
die Zellen gestapelt und in dem Stapel miteinander verbunden, um
eine zellulare Struktur ähnlich
der in 2 dargestellten zu erzeugen. Die Zellen könnten symmetrisch,
wie die in 2, oder nicht-symmetrisch hergestellt
werden.
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Ein
durch Pfeile 4a und 6a in 1 dargestelltes
optionales Verfahren bringt nur eine Brücke verwirbelter Stränge 30 und
zwei Spuren von Klebern 33 und 34 auf. Dann wird
diese offene Zellenstruktur gestapelt und gemäß Darstellung bei dem Kasten 8 verbunden.
Der einzige Unterschied zwischen den durch die in 1 dargestellten
zwei Verfahren hergestellten zellularen Strukturen besteht darin,
dass die eine Struktur nur eine einzige Brücke verwirbelter Stränge an der
Schnittstelle benachbarter Zellen besitzt, und die zweite Struktur
zwei Brücken
verwirbelter Stränge
an dieser Schnittstelle besitzt.
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Eine
erste vorliegende bevorzugte Maschine, die in 3 dargestellt
ist, erzeugt die hier offenbarte zellulare Struktur in einem voll
automatisierten Prozess unter Anwendung der in 4 dargestellten Schritte.
Das Material, aus welchem der vordere Abschnitt und der hintere
Abschnitt hergestellt werden, sind Walzen eines ausgewählten Gewebes,
die auf einem (nicht dargestellten) Gestell montiert sind. Der durch
den Kasten 51 in 4 dargestellte
erste Schritt besteht in dem Abwickeln des Gewebes und dem Einführen dieses
in die in 3 dargestellte Herstellungsmaschine 60.
Wenn die Bahnen in die Maschine 60 eintreten, verlaufen
sie über
ein Mitläuferrad 61 und
in eine V-förmige
Führung 62.
Sobald die Bahn diese Führung
passiert, wird sie gemäß Darstellung
durch den Kasten 52 in 4 gefaltet. Die
gefalteten Bahnen passieren jeweils die Walzen 63, die
beheizt sein können,
um eine Falte zu erzeugen. Wenn die Bahnen eine Walze 64 erreichen,
sind sie so ausgerichtet, dass ihre freien Ränder einander gegenüberliegen,
wie es unter dem Pfeil 1 in 1 dargestellt
ist. Es kann eine bestimmte Schwankung in der Breite der Ober- und
Unterseiten der Bahnen vorliegen, wenn sie in die Trommel 64 eintreten.
Daher bevorzugen wir eine Schneideeinrichtung 65 angrenzend
an die Walze 64 bereitzustellen, um die Bahnen bei deren
Durchlauf zu beschneiden. Dieses stellt sicher, dass die Bahnen
immer dieselbe Größe haben.
Die Schneideeinrichtung stellt auch sicher, dass der Abstand zwischen
den zwei Bahnen 10 und 20 konstant bleibt. Es
gibt eine Strangerzeugungseinrichtung 66, die die Stränge zwischen
den freiliegenden Flächen
der Bahnen 10 und 20 erzeugt und aufbringt. Eine
Zugfördereinrichtung 69 ist
vor und hinter der Strangerzeugungseinrichtung 66 angeordnet.
Dieser Teil des Prozesses wird durch den Kasten 53 in 4 dargestellt.
Die Bahnen werden durch die erste Zugfördereinrichtung über Walzen 67 und 68 gezogen.
Dann durchlaufen die Bahnen die Strangerzeugungseinrichtung 66 und über die
zweite Zugfördereinrichtung.
Die Bahnen werden durch die Maschine in einer Weise geführt, dass
sie unter einem sehr minimalen Zugspannungsbetrag stehen, wenn die
Stränge
aufgebracht werden. Sobald das Material die zweite Zugfördereinrichtung
verlässt, würde die
Struktur so aussehen, wie es unter dem Pfeil 2 in 1 dargestellt
ist. Die Walzen 63 sind bevorzugt Kraftmesswalzen und stellen
bevorzugt eine geschlossene Rückkopplungsschleife
zu den zwei Zugfördereinrichtungen
bereit, um eine fehlende Zugspannung zwischen diesen zu kontrollieren.
Der Pfad der Bahnen von dem Rad 68 zu dem Sammelkopf 80,
auf welchem sie gestapelt werden, ist durch eine unterbrochene Linie 70 dargestellt.
Die verbundenen Bahnen wandern dann durch eine Reihe Sammelwalzen 72,
was durch den Kasten 54 in 4 dargestellt
wird. Die verbundenen Bahnen zum Erreichen des Schrittes 55 in 4 umgedreht,
indem sie über
ein Rad 74 geführt
werden. Dann erzeugt eine zweite Strangerzeugungseinrichtung 75 verwirbelte Stränge zwischen
den gegenüberliegenden
Oberflächen
der Bahnen 10 und 20, die frei gelegt wurden, als
die Struktur umgedreht wurde. Dieses ist der Schritt 56 in 4.
An diesem Punkt würde
das Material ähnlich
wie die in 1 unter dem Pfeil 4 dargestellte Struktur
aussehen. Der nächste
Schritt, der durch den Kasten 57 in 4 dargestellt
ist, ist das Aufbringen von Klebespuren neben den Brücken der verwirbelten
Stränge.
Ein Klebersystem 76 bringt die Kleberspuren unmittelbar
auf, nachdem die zweite Brücke
verwirbelter Stränge
aufgebracht worden ist. Nun sieht die Struktur wie die in 1 unter
dem Pfeil 4 dargestellte aus. Schließlich werden die Bahnen mit
den Klebespuren um das sich drehende Sammelrad 80 gewickelt.
Da sich zwei Klebespuren auf dem auf die Bahn gewickelten Material
befinden, verbindet sich dieses Material mit dem Material auf dem
Sammelrad, um eine zellulare. Struktur ähnlich der in 2 dargestellten
auszubilden. Dieses ist der letzte Schritt 58 in dem Diagramm
von 4. Ich bevorzuge es, einen Arm 77 bereitzustellen,
der ein Rad 78 an einem Ende aufweist. Das gegenüberliegende
Ende ist schwenkbar mit dem Rahmen des Gestells verbunden, der das
Sammelrad 80 trägt.
Ein hydraulischer Zylinder 79 hebt das Ende des Arms 77 so
an, dass das Rad 78 auf den verbundenen Bahnen aufliegt,
wenn sie auf das Sammelrad 80 übergehen. Das Rad dient als
eine Führung
und bringt Druck auf die Bahnen auf. Der Druck stellt sicher, dass
eine feste Verbindung durch die Kleberspuren 33 und 34 erzeugt
wird. Wenn eine gewünschte
Menge an Material um das Sammelrad gewickelt wurde, wird die Maschine
angehalten. Dann wird der Stapel geschnitten, um den gekrümmten Abschnitt
an jeder Ecke unter Hinterlassung von vier Stapeln zellularer Produkte
zu entfernen.
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Die
Stränge 30 können Hergestellt
und zu gegenüberliegenden
Abschnitten des Materials durch jede geeignete Einrichtung verbunden
werden. In einer bevorzugten Ausgabeeinrichtung, wie z.B. den Elementen 66 und 75,
in 3 wird eine härtbare
Flüssigkeit
oder ein Thermoplast als ein kontinuierlicher Strang ausgegeben.
Die Ausgabeeinrichtung besitzt einen Aufbewahrungsbereich oder eine
Wanne, innerhalb welcher die härtba re
Flüssigkeit
gehalten wird. Es ist eine Öffnung
vorhanden, durch welche die Flüssigkeit
ausgegeben werden kann. Obwohl Druck aufgebracht wird, um die Flüssigkeit
auszugeben, ist die Öffnung
bevorzugt auf der Unterseite der Wanne so angeordnet, dass die Schwerkraft dazu
beiträgt,
einen Austritt der härtbaren
Flüssigkeit zu
bewirken. Eine oder mehrere Spritzpistolen führen den Strang aus der Wanne
auf die Oberseiten der Bahnen 10 und 20. Die Verwendung
von Spritzpistolen ermöglicht
dem Hersteller, die Struktur der Bahn zu steuern, was den gewünschten
Abstand zwischen benachbarten Strängen sicherstellt. Bevorzugt
bilden die Stränge
eine Reihe sich überlappender
Verwirbelungen aus, sobald sie auf die Bahnen aufgebracht werden.
Die härtbare
Flüssigkeit
berührt
die Bahnen und verbindet sich mit den Oberseiten der Bahnen, die
sie berührt.
Sobald die Flüssigkeit
in den Strang gezogen wird, wird sie verfestigt oder durch den Kontakt
mit der Umgebungsluft gehärtet.
Die Luft kann gekühlt
sein oder Katalysatoren enthalten.
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Jede
beliebige Anzahl von Strängen
kann zum Verbinden der zwei Materialstränge vorgesehen sein. Ferner
können
die Stränge
in jedem gewählten Abstand
voneinander angeordnet sein. Die Anzahl der Stränge pro Längeneinheit hängt von
einer Anzahl von Überlegungspunkten,
wie z.B. der Produktionszeit und der Anzahl der Verwirbelungspistolen
(je mehr Stränge
verwendet werden, desto länger
benötigt
die Herstellung der Struktur, sofern nicht mehr Verwirbelungspistolen
verwendet werden), das Aussehen des Endproduktes (weniger Stränge sehen schwächer aus)
und der Festigkeit (je größer die
Anzahl der Stränge,
desto stärker
ist die Verbindung zwischen den zwei Materialbahnen) ab. In einer
vorliegenden bevorzugten Ausführungsform
ist die Breite des Verwirbelungsmusters 7 mm (1/4 inch) und die Öffnung zwischen
benachbarten Strängen
ist etwa 1/8 Inch (3,5 mm). Diese Öffnung sollte groß genug sein,
dass eine Hebeschnur leicht durch die Öffnung hindurch treten kann.
Dieses ist jedoch nicht erforderlich, wenn kleinere Stränge verwendet
werden, da diese Stränge
durch die Schnur durchschnitten werden, wenn sie durch die Struktur
gefädelt
wird. Die Dicke jedes Stranges kann wählbar sein, indem die Öffnung der
Blende, durch welche das die Stränge bildende
Material geliefert wird, vergrößert oder
verkleinert wird. Diese Dicke hängt
auch von dem gewählten
Material, der Viskosität
der Flüssigkeit
in der Wanne und der Bewegungsgeschwindigkeit des Strangs zwischen
den Bahnen ab. Jeder Strang kann so lang oder kurz wie gewünscht sein.
Die gesamte Bahn kann mit nur einem zusammenhängenden Strang hergestellt
werden, oder mehrere Stränge enthalten.
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Die
Stränge
können
aus jedem geeigneten Material hergestellt werden, welches in einer
im Allgemeinen flüssigen
Form aufgebracht, in einen Strang gezogen und bevorzugt durch Kontakt
mit der Umgebung zu einem festen flexiblen Strang gehärtet werden
kann. Geeignete Materialien umfassen Polyesterbasierende Kleber,
wie z.B. den Typ, welcher durch Kühlung gehärtet werden kann. Im Falle
eines durch Kühlung
härtbaren
Polyesters kann die Wanne der Aufbringungseinrichtung eine Heizeinheit
enthalten, oder die Flüssigkeit
sollte anderweitig erwärmt werden,
so dass sie sich in einem flüssigen
Zustand befindet. Weitere geeignete Materialien, die als Strangmaterial
zu verwenden sind, umfassen Polyurethan, wie z.B. den Typ, welcher
durch Kontakt mit Feuchtigkeit gehärtet wird. In diesem Falle
sollte die Wanne der Aufbringeinrichtung eine relativ Feuchtigkeits-freie
Umgebung aufrechterhalten, so dass das Strangmaterial in einem relativ
flüssicen
Zustand ist und frei aus der Wanne strömen kann. Ein Kontakt mit der
Umgebungsluft kühlt
und verfestigt den Strang und ein Kontakt mit der Feuchtigkeit in
der Luft bewirkt mit der Zeit die Härtung des Polyurethans und
die Vernetzung für
zusätzliche
Festigkeit.
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Bei
den vorstehend erwähnten
Strangmaterialien sowie anderen kann die Viskosität der Flüssigkeit
so gesteuert werden, dass im Zusammenwirken mit der Größe der Öffnung betrachtet
eine gewünschte
Strömungsrate
des Klebers aus der Wanne erzielt werden kann. Beispielsweise ist
im Falle von durch Kühlen
gehärtetem
Polyester, je höher
die Temperatur in der Wanne gehalten wird, der Kleber innerhalb der
Wanne desto weniger viskos und desto freier kann der Kleber aus
der Wanne strömen.
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Eine
zweite vorliegende bevorzugte Ausführungsform der Maschine ist
in den 6 und 5 dargestellt. Diese Maschine 40 besitzt
einen ersten Abschnitt 41, in welchem die schlauchartige
Struktur aus Geweberollen 10 und 20 erzeugt wird,
und einen zweiten Abschnitt 42, in welchem die schlauchartige Struktur
auf eine Sammeleinrichtung gewickelt wird. Der erste Abschnitt ist
mit dem Abschnitt der in 3 dargestellten Maschine vergleichbar,
die die schlauchartige Struktur ausbildet. Die Gewebestreifen werden
gewendet und bei der Führung 62 in
eine V-Form gefaltet, sobald sie in die Zugfördereinrichtung 69 eintreten.
Sie laufen unter der Strangerzeugungseinrichtung 66 hindurch,
in welcher die Schläuche
ausgebildet werden und gehen zu der zweiten Zugfördereinrichtung 69a.
Die schlauchartige Struktur folgt dem Pfad 70, der in einer
gestrichelten Linie um die Räder 91, 92 und 93 zu
der Auflegeradanordnung führt,
die auf einem Gleitarm 45 gelagert ist, welcher auf einer
Schiene 96 läuft.
Die Auflegeradanordnung besitzt eine Kleberaufbringeinrichtung 98, die
Kleber auf die schlauchartige Struktur aufbringt und dann die schlauchartige
Struktur auf das Sammelrad 44 führt. Das Sammelrad 44 besitzt
vier ebene Seiten, die durch gekrümmte Ecken verbunden sind.
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Die
schlauchartige Struktur wird auf die Sammeleinrichtung durch das
Auflegerad 43 aufgebracht, das an der Gleitanordnung 45 angebracht
ist. Dieser Arm kann sich auf die Sammeleinrichtung zu und davon
weg bewegen, um den wechselnden Durchmesser des sich drehenden Rades
auszugleichen. Eine (nicht dargestellte) Feder hält das Auflegerad 43 an das
Sammelrad 44. Die schlauchartige Struktur trifft immer
in einem Winkel von 90° auf
das Sammelrad. Demzufolge ist der von dem Auflegerad 43 ausgeübte Druck
zum Andrücken
der schlauchartigen Struktur gegen das Material auf dem Sammelrad
im Wesentlichen immer derselbe über
der Umdrehung des Sammelrades. Demzufolge sollte die Kleberspur
zwischen benachbarten Strukturen in der Breite gleichmäßig sein.
Eine Schiene 144 ist auf dem Sammelrad vorgesehen. Ein
(nicht dargestellter) Stift, der mit dem Schlitten 45 verbunden
ist, bewegt sich in der Schiene und hält den Schlitten 45 und
das Auflegerad 43 zu dem Sammelrad 44 ausgerichtet.
Ein Arm 46 kann das Rad 91 bewegen, und das Rad 92 ist
in einer Schiene 95 beweglich, um einen Akkumulator oder
Spannwalze auszubilden. Die Spannwalze ermöglicht, dass die Geschwindigkeit
der Bahnen über den
ersten Abschnitt 41 der Maschine hinweg konstant bleibt.
Ich sehe auch einen Motor 94 mit einstellbarer Geschwindigkeit
zum Drehen des Sammelrades vor. Sensoren könnten die Position des Sammelrades 44 überwachen
und die Geschwindigkeit des sich durch die Maschine bewegenden schlauchartigen
Materials überwachen.
Die Information aus diesen Sensoren könnte dann durch eine Steuerung 99 verarbeitet
werden, die dem Motor 94 signalisiert, seine Geschwindigkeit
zu ändern.
Statt sich auf Sensoren zu verlassen, bevorzugen wir die Bereitstellung
eines Hauptantriebs. Der Hauptantrieb ist mit den Motoren in den
Zugfördereinrichtungen 96 und 96a,
die die Bahnen durch die Schlaucherzeugungsschritte ziehen und mit
dem Motor, der das. Sammelrad 44 antreibt, verbunden. Diese
Verbindung könnte
mechanisch sein, ist jedoch bevorzugt elektronisch. Demzufolge kann
die Geschwindigkeit der Maschine durch Änderung der Geschwindigkeit des
Hauptantriebs erhöht
oder verringert werden. Der Motor 94, welcher das Sammelrad
dreht, wird durch eine Steuerung 99 gesteuert, welche Software enthält, die
die Drehzahl des Sammelrades ändert, um
sie an die Änderung
im Durchmesser des Rades anzupassen. Die Maschine kann mit Geschwindigkeiten
arbeiten, in welchen die Bahnen und die schlauchartige Struktur
mit 60–150
m pro Minitete (200–500
feet pro Minute) durchlaufen.
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Der
Kranz 145 des Sammelrades 44 ist keine ebene Oberfläche, sondern
ist sowohl in den Längs- als
auch Querrichtungen gekrümmt.
Die Längskrümmung ist
bevorzugt eine Änderung
von 2,54 cm pro 2,64 m (1 inch pro 104 inches). In einer bevorzugten Ausführungsform
der Sammeleinrichtung sind die ebenen Abschnitte des Kranzes flexibel.
Schrauben 146 sind für
jedes ebene Segment vorgesehen, welche es ermöglichten, den Mittelpunkt des
Segmentes nach oben oder unten zu bewegen. Auf diese Weise kann
eine konkave oder konvexe Krümmung
erzeugt werden. Die Querkrümmung
könnte
konkav sein, wenn nur eine einzige Klebelinie auf die schlauchartige
Struktur aufgebracht wird, da der Stapel auf dem Sammelrad in der
Mitte dicker wird. Wenn mehrere Klebelinien auf das schlauchartige
Material aufgebracht werden, hat dann die Mitte des Stapels weniger
Material. In dieser Situation wird eine konvexe Querkrümmung auf
dem Rand vorgesehen. Eine weitere Option besteht in der Bereitstellung
von Stiften auf dem Rand des Rades, um eine gekrümmte Oberfläche zu simulieren.