DE69207235T2

DE69207235T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Pressformung

Info

Publication number: DE69207235T2
Application number: DE69207235T
Authority: DE
Inventors: Ronald Peter Marx
Original assignee: James River Corp of Virginia
Current assignee: Fort James Corp
Priority date: 1991-03-08
Filing date: 1992-02-27
Publication date: 1996-06-27
Anticipated expiration: 2012-02-28
Also published as: EP0503800A1; CA2062361A1; AU1137392A; CA2062361C; EP0503800B1; JPH05208463A; DE69207235D1; ES2082361T3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

TECHNISCHER BEREICH

Diese Erfindung betrifft den Bereich von Vorrichtungen zum Formen gepreßter Kartonerzeugnisse, wie etwa Papierschalen und -teller.

BESCHREIBUNG DER ZUGEHÖRIGEN TECHNIK

Kartonerzeugnisse, wie etwa Schalen und Teller, werden im allgemeinen durch ein Verfahren des Formens von Fasern aus einem Papierbreischlamm zur gewünschten Form des Produktes oder durch Pressen eines Kartonzuschnitts zwischen Formungsgesenken in die gewünschte Form gebracht. Die Herstellung von Papiererzeugnissen durch den Preßformungsvorgang sorgt für eine Anzahl von Vorzügen, die in typischer Weise nicht in Erzeugnissen zu finden sind, die durch andere Verfahren hergestellt sind, wie etwa das Verfahren des abgeformten Papierbreis. Gepreßte Kartonerzeugnisse können mit einer flüssigkeitsbeständigen Beschichtung verziert und beschicht werden, bevor sie von den Formungsgesenken in die gewünschte Gestalt geprägt werden, während Papierbrei-Abformungsvorgänge es nur gestatten, daß der Beschichtungsund Dekorierungsschritt während oder nach dem Abformungsschritt stattfindet. Die Beschichtung und Dekorierung einer nicht-ebenen Oberfläche neigt normalerweise dazu, teurer und schwieriger zu sein. Ferner kosten gepreßte Kartonerzeugnisse im allgemeinen weniger und erfordern weniger Lagerraum und können manchmal in zusammengeklapptem Zustand transportiert werden, anders als Gegenstände aus abgeformtem Papierbrei. Weil preßgeformte Kartonerzeugnisse kosteneffektiver hergestellt werden können als Gegenstände aus abgeformtem Papierbrei und mit Merkmalen versehen werden können, die die Funktionalität und die Verwendung des Produkts verbessern, wird der Preßformungsvorgang bei einer wesentlichen Anzahl von Herstellern in der Industrie der Papiererzeugnisse durchgeführt.
Bei der Preßformung von Kartonerzeugnissen weist die Vorrichtung, die in typischer Weise benutzt wird, im allgemeinen eine Kartonzufuhr in Form einer Bahn auf einer Rolle, einen Schneideabschnitt zum Ausschneiden von Zuschnitten, die die gewünschten Abmessungen aufweisen, und einen Formungsabschnitt auf, mit einem Gesenksatz zur Aufnahme der Zuschnitte und zur Preßformung der Zuschnitte, um ein fertiggestelltes Kartonerzeugnis mit der gewünschten Größe und Gestalt zu formen, wie es etwa im US-Patent Nr. 4 609 140 (Van Handel et al.) offenbart ist. In den meisten Fällen ist ein vorgedrucktes Muster auf der Oberfläche der Kartonbahn angeordnet, so daß der Zuschnitt in ordnungsgemäßer Ausrichtung auf die Zufuhr der Bahn stattfinden muß. Ferner werden sowohl der Zuschneide- als auch der Formungsabschnitt zyklisch betrieben und die Zuschneide- und Formungsvorgänge (d.h. -zyklen) müssen genau synchronisiert werden, um sicherzustellen, daß jeder Zuschnitt genau zur geeigneten Zeit im Hohlraum des Gesenksatzes des Formungsabschnittes angeordnet ist. Die zeitliche Abstimmung und ordnungsgemäße Anordnung des Zuschnitts im Gesenkhohlraum ist kritisch für die Bildung eines hinlänglich starren und gut umrissenen Kartonerzeugnisses, das die gewünschte Gestalt aufweist, wie es vom letztlichen Verbraucher wünschenswert ist.
Die typische Preßformungsvorrichtung, wie sie oben beschrieben ist, arbeitet, während sie durchaus geeignet ist, ein zufriedenstellendes, preßgeformtes Erzeugnis mit den geeigneten Starrheits- und Formeigenschaften zu erzeugen, doch nicht mit maximalem Wirkungsgrad (d.h. der Anzahl von Erzeugnissen, die auf zyklischer Grundlage erzeugt werden), und ist ferner im wesentlichen hinsichtlich der Ausgabekapazität (d.h. der Anzahl von Erzeugnissen, die pro Minute erzeugt werden) beschränkt. Beim Betrieb der oben beschriebenen Vorrichtung wird ein einziger Zuschnitt ausgeschnitten und ein einziges preßgeformtes Erzeugnis wird pro Zyklus des Formungsabschnitts erzeugt. Deshalb muß zum Erhöhen des Wirkungsgrades die Anzahl von Produkten, die pro Zyklus erzeugt werden, erhöht werden, und zum Erhöhen der Ausgabekapazität muß die Geschwindigkeit, mit welcher die Schneide- und Formungsabschnitte arbeiten, erhöht werden. Die Erhöhung der Anzahl von Produkten, die pro Formungszyklus erzeugt werden, ist jedoch dahingehend äußerst begrenzt, daß nur ein einziger Gesenkhohlraum zur Aufnahme von Zuschnitten vorgesehen ist. Ferner ist die Anzahl von Produkten, die pro Minute erzeugt werden, von der maximalen Anzahl von Zyklen pro Minute begrenzt, mit welcher der Schneide- und/oder Formungsabschnitt betrieben werden kann. Die maximale Zyklengeschwindigkeit der Schneidevorrichtung beträgt etwa 80 bis 100 Zyklen pro Minute, während die maximale Zyklengeschwindigkeit der Formungsvorrichtung etwa 40 bis 50 Zyklen pro Minute beträgt. Ein Betrieb in Überschreitung dieser maximalen Zyklengeschwindigkeiten würde zu beträchtlichen Ausrichtproblemen hinsichtlich des Schneidevorgangs führen. Ein solcher Hochgeschwindigkeitsbetrieb kann auch zu einem beträchtlichen Zusammenbruch in der Synchronisierung zwischen dem Schneide- und Formungsabschnitt führen, wodurch es veranlaßt wird, daß der Schneidevorgang von Zuschnitten außer Ausrichtung und die Positionierung von Zuschnitten nicht ordnungsgemäß im Formungsabschnitt stattfindet. Das Fehlen der Synchronisierung kann auch die fertiggestellten Erzeugnisse veranlassen, Eigenschaften der unkorrekten Mustergebung, verzerrten Formen, ungenauen Falten- bzw. Falzbildung und unzulänglicher Steifigkeit aufzuweisen. Hersteller von gepreßten Papiererzeugnissen wären in einer besseren Lage, ihren Nutzen aus ihren inhärenten niedrigeren Herstellungskosten zu ziehen, wenn die Preßformungsvorrichtung so ausgelegt werden könnte, daß sie wirksamer mit erhöhter Ausgabekapazität arbeiten würde, wobei sie die Anzahl von Erzeugnissen erhöhen würde, die pro Zyklus preßgeformt werden und pro Minute hergestellt werden, während sie noch immer durchweg fertiggestellte Erzeugnisse formen würden, die die Eigenschaften des gewünschten Musters, der gewünschten Form und der gewünschten Steifigkeit aufweisen.
Eine in typischer Weise benutzte Methode zum Erhöhen der Produktivität durch Erhöhen der Anzahl von Erzeugnissen, die pro Minute produziert werden, ist es, mehrere parallele Prozeßstraßen von Preßformungsvorrichtungen zu betreiben. Während die gesamte Herstellungsproduktivität erhöht wird, ist diese Alternative sehr kostspielig und durch die Verfügbarkeit von Herstellungs-Bodenraum begrenzt (d.h. weil die Vorrichtungen nebeneinanderliegend aufgestellt werden). Es besteht ein Erfordernis für ein alternatives Verfahren und eine mit diesem einhergehende Vorrichtung, das bzw. die die Produktivität durch Erhöhen der Anzahl von Erzeugnissen steigern kann, die pro Zyklus und pro Minute durch jede Preßformungsvorrichtung erzeugt werden, die einzeln oder unter Bedingungen in einer parallelen Verarbeitungsstraße arbeiten.
Es wurden viele Versuche gemacht, um die Beschränkungen des Wirkungsgrades und der Ausgabekapazität der typischen Preßformungsvorrichtung zu überwinden. Ein bekanntes Verfahren und eine bekannte Vorrichtung für die Preßformung von Kartonerzeugnissen mit erhöhter Effizienz und Ausgabekapazität ist es, mehrere Zuschnitte in einen einzigen Formhohlraum für jeden Zyklus des Formungsabschnittes zuzuführen. Dieses Verfahren des Betriebs und die hiermit einhergehende Vorrichtung, wie im US-Patent Nr. 4 242 293 (Dowd) gezeigt, führt zu einer wesentlichen Erhöhung in der Anzahl preßgeformter Erzeugnisse, die pro Zyklus und pro Minute hergestellt werden und die nur begrenzt ist durch die maximale Anzahl von Zuschnitten, die im einzigen Gesenkhohlraum während eines jeden Formungszyklus eingesetzt werden können und durch die maximale Zyklengeschwindigkeit des Zuschneideabschnitts. Während Wirkungsgrad und Ausgabekapazität zunehmen, führt die Preßformung mehrerer Zuschnitte in einem einzigen Formhohlraum im allgemeinen zur Bildung eines Kartonerzeugnisses mit sehr schlechter Qualität, das sowohl funktionell als auch ästethisch für viele letztendliche Gebrauchsformen ungeeignet ist, die vom letztlichen Verbraucher in Betracht gezogen werden. Als Ergebnis der Stapelung von mehreren Zuschnitten in einem einzigen Gesenkhohlraum werden die Druckkräfte, die auf jeden der Zuschnitte ausgeübt werden, unterschiedlich sein. Es ist kritisch, daß die Druckkräfte, die auf jeden Zuschnitt ausgeübt werden, ausreichend sind, um das Auftreten der Faserverklebung zu verursachen, um dem fertig bearbeiteten Erzeugnis eine ausreichende Steifigkeit mitzuteilen, damit es den Belastungen des normalen Alltagsgebrauchs durch den letztlichen Verbraucher zu widersteht. Zusätzlich wird auch die Lage eines jeden Zuschnitts relativ zur oberen und unteren Formungsfläche der Gesenkplatten unterschiedlich sein. Es ist sehr wesentlich und wird vom letztlichen Verbraucher erwartet, daß das fertig bearbeitete Kartonerzeugnis durchgehend dieselbe, gut umrissene Gestalt hat. Angesichts des voranstehenden kann die Preßformungsmethode mit mehreren Zuschnitten pro Hohlraum und die entsprechende Vorrichtung nicht durchgehend ausreichend starre und gut umrissen geformte Kartonerzeugnisse erzeugen, wie es sowohl vom Hersteller als auch vom letztlichen Verbraucher deutlich erwünscht ist.
Andere Versuche bei der Erhöhung des Wirkungsgrades und der Ausgabekapazität preßformender Vorrichtungen sind dadurch gekennzeichnet, daß man einen Abschnitt (d.h. einen Gesenksatz) mit mehreren Gesenkhohlräumen bildet und hierdurch die Anzahl von Produkten erhöht, die pro Formungszyklus erzeugt werden. Im einzelnen ist eine preßformende Vorrichtung vorgesehen, die eine erste Bahn zum Speisen eines ersten Hohlraums eines Gesenksatzes mit zwei Hohlräumen sowie eine zweite Bahn zum Speisen eines zweiten Hohlraumes des Gesenksatzes mit zwei Hohlräumen aufweist, so wie es in den US-Patenten Nrn. 4 636 348 (Whiteside) und 4 427 476 (Beck et al.) offenbart ist. Die Patent für Whiteside und Beck et al. offenbaren, obwohl sie auf die Preßformung thermoplastischer Materialien und dergleichen gerichtet sind, eine Preßformvorrichtung mit der Fähigkeit, die Anzahl von Produkten zu erhöhen, die pro Formungszyklus erzeugt werden. Die Erhöhung des Wirkungsgrades und der Ausgabekapazität durch die Anordnung einer unterschiedlichen Bahn zum Speisen jedes Gesenkhohlraums eines Gesenksatzes wäre jedoch nicht im Hinblick auf eine Kartonbahn und die hieraus preßgeformten Erzeugnisse hinnehmbar, angesichts der wesentlichen Erhöhung der Herstellungskosten als Ergebnis des Anschaffungspreises, der Wartungs- und Betriebsausgaben, die jedem zusätzlichen Bahn-Zuführmechanismus zugeordnet sind, des Ausrichtsystems und der Zuschnittvorrichtung sowie des beträchtlichen zusätzlichen Herstellungs-Bodenraums, der erforderlich wäre.
Ungeachtet der bekannten Vorrichtung zum Erhöhen des Wirkungsgrades und der Ausgabekapazität für die Preßformung von Kartonerzeugnissen besteht ein Erfordernis für ein Preßformungsverfahren und eine Preßformungsvorrichtung, die wirksam arbeiten können, indem sie die Anzahl der pro Zyklus hergestellten Erzeugnisse erhöhen, mit einer erhöhten Ausgabekapazität, indem man die Anzahl von Erzeugnissen erhöht, die pro Minute erzeugt werden, während man keine wesentliche Zunahme in den Herstellungskosten oder im Bodenraum erfordert und durchgehend Fertigerzeugnisse herstellt, die überlegene Eigenschaften des Formumrisses der Steifigkeit und der Mustergebung haben.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile aus dem Stand der Technik, der oben beschrieben wurde, dadurch zu überwinden, daß man eine Vorrichtung zum Preßformen von Erzeugnissen vorsieht, die mit einem verbesserten Wirkungsgrad arbeitet, indem man die Anzahl von preßgeformten Erzeugnissen erhöht, die pro Zyklus erzeugt werden, und mit einer erhöhten Ausgabekapazität, indem man die Anzahl preßgeformter Erzeugnisse erhöht, die pro Minute hergestellt werden.
Die US-A-3 695 464 beschreibt ein Überführungssystem für Bogen, die einer Mehr-Platten-Presse zuzuführen sind. Das System weist eine Trageanordnung auf, die einen Stapel beweglicher Einsätze trägt, die in der Zahl gleich sind der Zahl von Platten der Presse. Im Betrieb werden in einem ersten Schritt Bogen auf jeden der Einsätze aufgeladen und dann werden in einem zweiten Schritt alle Einsätze vorwärts bewegt, um die Bogen gleichzeitig in die Platten der Presse aufzugeben.
Die Erfindung der vorliegenden Anmeldung erreicht das obige Ziel und noch andere dadurch, daß sie eine Vorrichtung zur Aufnahme einer Bahn vorsieht und Zuschnitte in Erzeugnisse preßformt, die eine gewünschte Form aufweisen, mit einem zyklisch arbeitenden Zuschneideabschnitt zum Zuschneiden der Bahn zum Erzeugen eines einzigen Zuschnitts für jeden Zuschneidezyklus sowie einen zyklisch arbeitenden Formungsabschnitt zur Aufnahme einer Anzahl einzelner Zuschnitte von dem Zuschneideabschnitt während eines ersten Abschnitts eines jeden Formungszyklus und zum Preßformen der Vielzahl einzelner Zuschnitte zu einer Vielzahl von dreidimensionalen, preßgeformten Kartonerzeugnissen mit der gewünschten Form während eines zweiten Abschnitts eines jeden Formungszyklus.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Preßformende Vorrichtung zum Formen von Erzeugnissen mit gewünschter Form aus einer Bahn vorgesehen, wobei die genannte Vorrichtung folgende Merkmale aufweist:
eine zyklisch arbeitende Schneideeinrichtung;
eine zyklisch arbeitende Presse mit einem Gesenksatz, der eine Vielzahl von Gesenkhohlräumen aufweist;
Mittel zum ständigen Zuführen einer Bahn zu der genannten, zyklisch arbeitenden Schneideeinrichtung, wobei die genannte Schneideeinrichtung dazu eingerichtet ist, die genannte Bahn in einzelne Zuschnitte mit vorbestimmter Länge zuzuschneiden;
Führungsmittel zum Führen der Zuschnitte zur genannten, zyklisch arbeitenden Presse, wobei die genannten Führungsmittel eine zyklisch versetzbare Führung und eine Vielzahl von ortsfesten Führungen aufweist, wobei die genannte zyklisch versetzbare Führung dazu eingerichtet ist, die Zuschnitte aufeinanderfolgend aus der genannten Schneideeinrichtung zu erhalten und sie aufeinanderfolgend zu jeweiligen der ortsfesten Führungen zu lenken, die dazu eingerichtet sind, die Zuschnitte der Reihe nach jeweiligen der Vielzahl von Gesenkhohlräumen des Gesenksatzes der zyklisch arbeitenden Presse zuzulenken, und wobei die Anzahl von Hohlräumen des Gesenksatzes in der Zahl gleich ist der Anzahl ortsfester Führungen;
wobei die genannte Presse dazu eingerichtet ist, Zuschnitte, die in der Vielzahl von Hohlräumen des Gesenksatzes angeordnet sind, zu Erzeugnissen mit einer gewünschten Form in einem einzigen Preßformungsschritt zu pressen, und wobei die genannte Vorrichtung Mittel umfaßt, um die genannten Erzeugnisse aus der genannten Presse zu entfernen, sowie Mittel zum Synchronisieren der ständigen Zuführung der Bahn zu den genannten, diskontinuierlichen Verarbeitungsschritten.
Die Erfindung sieht auch ein Verfahren zur Formung geformter Erzeugnisse aus einer Bahn vor, wobei das genannte Verfahren gekennzeichnet ist durch die Merkmale des Anspruchs 10.
Mittels der vorliegenden Erfindung können durchgehend dreidimensionale, preßgeformte Kartonerzeugnisse mit überlegenen Merkmalen der Formbestimmung, Steifigkeit und Mustergebung erzeugt werden.
Da die preßformende Vorrichtung der Erfindung einen zyklisch arbeitenden, formenden Abschnitt mit einem Gesenk aufweist, das eine Vielzahl von formenden Gesenkhohlräumen aufweist, worin jeder formende Gesenkhohlraum einen einzigen Kartonzuschnitt aufnimmt, ist es möglich, sicherzustellen, daß infolge der Preßformung der Zuschnitte die Druckkräfte und die Positionierung relativ zu den formenden Oberflächen für jeden Zuschnitt dieselben sind, so daß das preßgeformte, hergestellte Erzeugnis eine ausreichende Steifigkeit aufweist, um den Spannungen zu widerstehen, die auf das Erzeugnis während des normalen Gebrauchs ausgeübt werden, und auch die gewünschte, gut bestimmte Form.
Soweit die preßformende Vorrichtung einen zyklisch arbeitenden Formungsabschnitt mit einem Gesenksatz aufweist, der n formende Gesenkhohlräume aufweist, und einen Zuschneideabschnitt, der zyklisch mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit r arbeitet, wird der Zuschneideabschnitt mit n Zyklen für jeden Formgebungszyklus arbeiten und der Formungsabschnitt arbeitet zyklisch mit einer Geschwindigkeit r/n. Somit ist beispielsweise in einem erläuternden Beispiel durch Anordnung zweier formgebender Gesenkhohlräume in dem Gesenksatz des Formungsabschnitts zur Aufnahme von Zuschnitten aus dem Zuschneideabschnitt der Zuschneideabschnitt, der die Bahn empfängt, imstande, mit einer maximalen Geschwindigkeit von 80 bis 100 Zyklen pro Minute zu arbeiten, während er die Ausrichtung auf die Bahn und die Synchronisierung mit dem Formungsabschnitt aufrechterhält, der 80 bis 100 Zuschnitte pro Minute aufnehmen und pressen kann, während er mit 40 bis 50 Zyklen pro Minute arbeitet.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt die preßformende Vorrichtung einen zyklisch arbeitenden Formungsabschnitt mit einem Gesenksatz, der eine Vielzahl gestapelter bzw. übereinanderliegender formgebender Hohlräume aufweist.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel zur Verwendung mit einer Bahn, die ein vorbestimmtes, sich wiederholendes Merkmal aufweist, wird die ordnungsgemäße Ausrichtung der Bahn auf den Zuschneideabschnitt dadurch sichergestellt, daß man Ausrichtmittel vorsieht. Die Ausrichtmittel können eine Vorrichtung aufweisen, die ein Fühlmittel hat, um das sich wiederholende Bahnmerkmal zu erfassen, um den zyklischen Betrieb des Zuschneideabschnitts auf eine solche Weise zu steuern, daß alle die ausgeschnittenen Zuschnitte veranlaßt werden, dieselbe, positionierte Zuordnung hinsichtlich des sich wiederholenden Bahnmerkmals aufzuweisen, wodurch nur eine einzige Ausrichtvorrichtung erforderlich ist, um ordnungsgemäß ausgerichtete Zuschnitte für alle aus der Vielzahl formender Gesenkhohlräume sicherzustellen.
In einem noch weiter bevorzugten Ausführungsbeispiel hat der Gesenksatz eine Vielzahl von formenden Gesenkhohlräumen, die durch eine Vielzahl erster und zweiter formender Gesenkplatten bestimmt sind, wobei die erste und zweite formende Gesenkplatte zwischen zweien einer Vielzahl von Grundplatten angeordnet sind, die genannte erste und zweite, formende Gesenkplatte um einen ausreichenden Abstand voneinander getrennt sind, um es jedem der genannten formenden Gesenkhohlräume zu gestatten, einen einzigen Zuschnitt während des ersten Abschnitts eines jeden Formungszyklus aufzunehmen. In einem Ausführungsbeispiel ist eine Grundplatte ortsfest und die verbleibenden Grundplatten sind zur Hinund Herbewegung zur ortsfesten Grundplatte hin, wenn das Gesenk geschlossen wird, und von der ortsfesten Grundplatte weg, wenn das Gesenk geöffnet ist, angebracht. Führungsmittel sind vorgesehen, um die Vielzahl hin- und herbeweglicher Grundplatten zu führen, und Antriebsmittel sind vorgesehen, die mit einer der genannten Vielzahl hin- und herbeweglicher Grundplatten verbunden sind, um die sich hin- und herbewegende Grundplatte zur ortsfesten Grundplatte hin zu bewegen. Die formenden Gesenkhohlräume sind bevorzugt vertikal übereinanderliegend gestapelt. Die Antriebsmittel können eine Pressenbetätigungseinrichtung aufweisen, die mit der obersten, sich hin- und herbewegenden Grundplatte verbunden ist, um die Vielzahl sich hin- und herbewegender Platten zusammenzudrücken und um den Druck aufzuheben, um es den genannten Grundplatten zu gestatten, in ihre voll zurückgefahrenen Positionen zurückzukehren. Während sie sich in ihren zurückgezogenen Lagen befinden, wird ein einziger Zuschnitt der genannten Vielzahl von Zuschnitten in jedem der entsprechenden, formenden Gesenkhohlräume angeordnet. Die Anwendung von Druck auf die oberste Platte veranlaßt die Vielzahl von Zuschnitten, gleichzeitig zu der gewünschten Gestalt des dreidimensionalen Erzeugnisses preßgeformt zu werden.
Wie oben angezeigt, weist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel die preßformende Vorrichtung einen zyklisch arbeitenden Zuschneideabschnitt auf, der mit einer Geschwindigkeit von 80 bis 100 Zyklen pro Minute arbeitet, und einen zyklisch arbeitenden Formungsabschnitt, der mit einer Geschwindigkeit von 40 bis 50 Zyklen pro Minute arbeitet, wenn der formende Abschnitt einen Gesenksatz aufweist, der zwei formende Gesenkhohlräume aufweist. Mit derselben Arbeitsgeschwindigkeit von 80 bis 100 Zyklen pro Minute für den Zuschneideabschnitt wäre eine Geschwindigkeit von etwa 25 bis 35 Zyklen pro Minute eine geeignete Arbeitsgeschwindigkeit für den formenden Abschnitt, wenn er drei Gesenksätze enthalten würde, und eine Geschwindigkeit von etwa 20 bis 25 Zyklen pro Minute wäre geeignet, wenn der formende Abschnitt vier Gesenksätze enthalten würde. Die Anzahl von preßgeformten Erzeugnissen, die vom Preßformungsverfahren und der Preßformungsvorrichtung erzeugt werden, beträgt bevorzugt mindestens 80 und noch mehr bevorzugt mindestens 90 Produkte pro Minute.
Die Erfindung wird nun detaillierter unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele und mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Erzeugen preßgeformter Kartonerzeugnisse in Übereinstimmung mit der Erfindung ist und einen Gesenksatz aufweist, der zwei formende Gesenkhohlräume aufweist;
Fig. 2 ein Querschnitt des formenden Abschnitts einer Preßformungsvorrichtung in Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist, wobei die sich hin- und herbewegenden Grundplatten sich in ihrer voll zurückgefahrenen Lage befinden;
Fig. 3 ein Querschnitt des formenden Abschnitts der Preßformungsvorrichtung in Übereinstimmung mit dem genannten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist, worin die sich hin- und herbewegenden Grundplatten sich in ihrer voll ausgefahrenen Lage befinden; und
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer modifizierten Ausführung der Vorrichtung der Fig. 1 ist und drei formende Hohlräume aufweist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Bei dieser Anmeldung werden durchgehend Worte "einwärts", "innerhalb", "innerster", "auswärts", "außerhalb" und "äußerster" den Richtungen zu der Oberfläche hin und von dieser weg entsprechen, die die preßformende Vorrichtung trägt (beispielsweise ein Boden einer Herstellungsanlage).
Es wird Bezug auf Fig. 1 genommen; eine Vorrichtung zur Preßformung von Karton zu einem dreidimensionalen Erzeugnis ist schematisch dargestellt. Die Preßformungsvorrichtung 2 umfaßt eine aufgewickelte Bahn 4, um eine konstante Zufuhr von Karton zu einem zyklisch arbeitenden Zuschneideabschnitt 10 zu liefern. Der Zuschneideabschnitt 10 schneidet die Kartonbahn 4, um einen einzigen Kartonzuschnitt 30 für jeden Zyklus des Zuschneideabschnitts zu erzeugen. Ein zyklisch arbeitender, formender Abschnitt 40 nimmt die Zuschnitte 30 auf, die im Zuschneideabschnitt 10 erzeugt wurden, und preßformt die Zuschnitte 30 zu der Gestalt des gewünschten dreidimensionalen Erzeugnisses.
Bevorzugt ist die aufgewickelte Bahn 4 der vorliegenden Erfindung ein einheitliches, flaches Stück Kartonmaterial, das in herkömmlicher Weise durch einen Naßauslege-Papierherstellungsprozeß hergestellt wurde. Der Karton ist typischerweise ein gebleichtes, zugeführtes Fasermaterial mit einer doppelten Abdeckbeschichtung (clay coating) auf der einen Seite. In typischer Weise werden die Erzeugnisse, die aus der Preßformungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, Teller, Schalen, Behälter und dergleichen sein, und die Anwendungsfälle, für die die preßgeformten Erzeugnisse benutzt werden, umfassen die Aufnahme von Nahrungsmitteln oder Flüssigkeiten. Dementsprechend ist eine Seite der Kartonbahn bevorzugt mit einer oder mehreren Schichten aus einem bekannten, flüssigkeitsdichten Beschichtungsmaterial beschichtet. Es ist auch bevorzugt, daß die ausgewählten Beschichtungen wärmebeständig sind.
Eine Seite der Kartonbahn 4 kann mit einem sich wiederholenden Muster oder einem Design oder irgendeiner anderen Art eines sich wiederholenden Merkmals bedruckt sein, wie etwa mit Abstand angeordneten Markierungen, die längs der Zuschneidekante der Bahn vor der Aufbringung der flüssigkeitsbeständigen Beschichtung aufgedruckt wurden. Das sich wiederholende Merkmal der Bahn in Form von Distanzmarkierungen oder wiederholt aufgedruckten Mustern wirkt, abgesehen von irgendeinem ästhetischen Wert, als Photomarkierung, die einem photosensorgesteuerten Regler 6 einer Ausrichtungvorrichtung 8 angibt, wann sich die Bahn 4 in der ordnungsgemäßen Lage relativ zum Zuschneideabschnitt 10 für den Zuschnitt befindet. Diese Ausrichtvorrichtung 8 wird sicherstellen, daß die Bahn 4 sich in ordnungsgemäßer Ausrichtung zum Zuschneideabschnitt 10 befindet, so daß jeder Zuschnitt 30, der zugeschnitten wird, durchgehend das gewünschte Design oder Muster hierauf aufgedruckt haben wird.
Der Zuschneideabschnitt 10 umfaßt in typischer Weise ein Schneidegesenk 12 zum Zuschneiden der Bahn 4, um einen einzelnen Zuschnitt 30 mit der gewünschten Größe und geometrischen Form zu erzeugen. In der Preßformungsvorrichtung 2 der vorliegenden Erfindung ist ein Zuschneideabschnitt 10, der mit einer Geschwindigkeit von 80 bis 100 Zyklen pro Minute arbeiten kann, bevorzugt, so wie er beispielsweise im US-Patent Nr. 4 545 670 (Martin) und 4 921 154 (Abe et al.) offenbart ist.
Die Preßformungsvorrichtung 2 der vorliegenden Erfindung umfaßt eine bewegliche Führung 20 und eine erste und zweite ortsfeste Führung 24 und 28, um die Zuschnitte 30 vom Zuschneideabschnitt 10 zum formenden Abschnitt 40 zu lenken. Die bewegliche Führung 20 ist dazu eingerichtet, zwischen einer ersten Lage, wie sie in Fig. 1 strichpunktiert abgebildet ist und in welcher der Zuschnitt 30 in der beweglichen Führung 20 aufgenommen und durch die erste ortsfeste Führung 24 zum formenden Abschnitt 40 gelenkt wird, und einer zweiten Lage zu schwenken, in welcher der Zuschnitt 30 in der beweglichen Führung 20 aufgenommen und durch die zweite ortsfeste Führung 28 zum formenden Abschnitt 40 gelenkt wird.
Es wird nun auf die Fig. 2 und 3 Bezug genommen; der formende Abschnitt 40 ist gezeigt und wird detaillierter beschrieben. Der formende Abschnitt 40 umfaßt einen Gesenksatz 42 mit einer ortsfesten Grundplatte 44 und einer ersten und zweiten hin- und herbeweglichen Grundplatte 46 und 48, die in vertikal gestapelter bzw. übereinanderliegender Zuordnung zur Hin- und Herbewegung an Ständern 50 angebracht sind. Die ortsfeste Grundplatte 44 ist an ihrer unteren Seite 52 dazu eingerichtet, auf einer Tragefläche (nicht gezeigt) zu ruhen, beispielsweise innerhalb einer Gesenkpresse, die dazu eingerichtet ist, den Gesenksatz 42 zu betreiben. Die oberste, sich hin- und herbewegende Grundplatte 48 ist an ihrer oberen Seite 54 mit einem eine Presse betätigenden Mechanismus (nicht gezeigt) durch einen Verbindungshebel 60 verbunden, um die erste und zweite, sich hin- und herbewegende Grundplatte 46 und 48 in ihre voll ausgefahrene Lage zusammenzudrücken, wie in Fig. 3 gezeigt, und um den Druck aufzuheben, um es der ersten und zweiten, sich hin- und herbewegenden Grundplatte 46 und 48 zu gestatten, in ihre voll zurückgefahrenen Lagen zurückzukehren, wie in Fig. 2 gezeigt.
Zu Zwecken der vorliegenden Erfindung ist der einzige Bestandteil des die Presse betätigenden Mechanismus (nicht gezeigt), der dargestellt ist, das Verbindungsglied 60. Das Verbindungsglied 60 kann vom Betätigungsmechanismus einer Presse des Typs mit hydraulischem Zylinder, dem Betätigungsmechanismus einer Presse des Exzentertyps oder dergleichen betätigt werden. Das Verbindungsglied 60 kann sowohl die Gesenk-Schließkräfte als auch die Gesenk-Öffnungskräfte liefern, in welchem Fall die Zwischenplatte 46 mit der obersten Platte 48 und der Grundplatte 44 durch flexible Seile verknüpft sein kann, um einen maximalen Öffnungsabstand zwischen jeder Platte festzusetzen, worin das Gesenk geöffnet wird. Das Verbindungsglied 60 kann aber auch nur eine Schließkraft aufbringen, wobei die Öffnungskraft von einer Anzahl von Federn geliefert wird.
Beispielsweise können eine erste und zweite Rückstellfeder 62 und 64 mit hoher Zusammendrückung zentrisch rund um die Ständer 50 angeordnet sein. Die erste Rückstellfeder 62 würde an der unteren Seite 66 der ersten, sich hin- und herbewegenden Grundplatte 46 mit dem einen Ende angreifen und sitzt an der Oberseite 67 der ortsfesten Grundplatte 44 auf. Die zweite Rückstellfeder 64 würde in die untere Seite 68 der zweiten, sich hin- und herbewegenden Grundplatte 48 mit dem einen Ende eingreifen und an der Oberseite 69 der ersten, sich hin- und herbewegenden Grundplatte 46 aufsitzen. Die zweite Rückstellfeder 64 belastet ständig die zweite sich hin- und herbewegende Grundplatte 48 in Richtung auf ihre voll zurückgefahrene Lage. Die erste Rückstellfeder 62 belastet ständig die erste, sich hin- und herbewegende Grundplatte 46 in Richtung auf ihre voll zurückgefahrene Lage. Die erste Rückstellfeder 62 muß eine ausreichende Stärke aufweisen, um sowohl die erste als auch die zweite, sich hin- und herbewegende Grundplatte 46 und 48 zu veranlassen, jedesmal, wenn der Schließdruck vom Verbindungsglied 60 aufgehoben ist, in ihre voll zurückgefahrene Lage zurückzukehren und dort zu bleiben, wie in Fig. 2 gezeigt.
Ein erster, formender Gesenkhohlraum 70 zur Aufnahme und Preßformung eines ersten, einzelnen Zuschnitts 32 ist zwischen der ortsfesten Grundplatte 44 und der ersten, sich hin- und herbewegenden Grundplatte 46 durch eine erste untere Gesenkplatte 72 und eine erste obere Gesenkplatte 74 gebildet. Die erste untere Gesenkplatte 72 ist an ihrer Unterseite 76 mit der Oberseite 67 der ortsfesten Grundplatte 44 verbunden. Die erste obere Gesenkplatte 74 ist an ihrer Oberseite 80 mit der Unterseite 66 der ersten, sich hin- und herbewegenden Grundplatte 46 verbunden. Die obere Seite der ersten unteren Gesenkplatte 72 bildet eine erste, untere Formungsfläche 84 und eine erste obere Formungsfläche 85, während die untere Seite der ersten oberen Gesenkplatte 74 eine erste obere Formungsfläche 86 bildet. Wie in Fig. 2 dargestellt, ist ein erster Kartonzuschnitt 32 zwischen der ersten, unteren Formungsfläche 84 und der ersten oberen Formungsfläche 86 im ersten formenden Gesenkhohlraum 70 angeordnet und sitzt mit seiner unter Fläche 33 auf der ersten oberen Formungsfläche 85 auf.
Ein erster unterer Druckring 90 ist längs des Umfangs 92 der ersten unteren Gesenkplatte 72 zur Bewegung zwischen einer ersten Lage, wie in Fig. 2 gezeigt, in der die Oberseite 96 des ersten unteren Druckrings 90 im wesentlichen in Ausrichtung auf die erste obere Formungsfläche 85 der ersten unteren Gesenkplatte 72 befindlich ist, und einer zweiten Lage angeordnet, wie in Fig. 3 gezeigt, worin die Oberseite 96 des ersten unteren Druckrings 90 im wesentlichen in Ausrichtung auf die erste untere Formungsfläche 84 der ersten unteren Gesenkplatte 72 befindlich ist. Eine erste Feder 98 ist zwischen dem ersten unteren Druckring 90 und der ortsfesten Grundplatte 44 angeordnet, um den ersten unteren Druckring 90 in Richtung seiner ersten Lage zu belasten. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, sitzt der ersten Kartonzuschnitt 32 mit seiner unteren Fläche 33 auf der ersten oberen Formungsfläche 85 und auf der Oberseite 96 des ersten unteren Druckrings 90 auf.
Ein erster oberer Druckring 100 ist längs des Umfangs 102 der ersten oberen Gesenkplatte 74 angeordnet. Der erste obere Druckring 100 ist mit seiner Oberseite 104 fest an der ersten, sich hin- und herbewegenden Grundplatte 46 angebracht, so daß der erste obere Druckring 100 sich gemeinsam mit der Hin- und Herbewegung der ersten, sich hin- und herbewegenden Grundplatte 46 bewegt. Der erste obere Druckring 100 steht an seiner unteren Seite 106 im wesentlichen in Ausrichtung auf die erste obere Formungsfläche 86. Der erste untere und obere Druckring 90 und 100 sind vorgesehen, um die Umfangskanten des ersten Zuschnitts 32 einzuspannen und den ersten Zuschnitt 32 während des Preßformungsvorganges zu halten, um die Bildung unerwünschter Falten und Knitterstellen zu verhindern und die ordnungsgemäße Preßformung des Zuschnitts 32 zu der Gestalt des gewünschten dreidimensionalen Erzeugnisses sicherzustellen.
In Übereinstimmung mit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein zweiter formender Gesenkhohlraum 70' zur Aufnahme und Preßformung eines zweiten, einzelnen Zuschnitts 36 zwischen der ersten, sich hinund herbewegenden Grundplatte 46 und der zweiten, sich hinund herbewegenden Grundplatte 48 vorgesehen. Die Anordnung der Bestandteile, die den zweiten, formenden Gesenkhohlraum 70' bilden, ist dieselbe wie die Anordnung von Bestandteilen, die den ersten, formenden Gesenkhohlraum 70 bilden, und gleiche Bestandteile wurden mit den entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet, gefolgt von einem " ' " (d.h. 70 und 70'). Weil der zweite, formende Gesenkhohlraum 70' und die Bestandteile, die ihn festlegen, in derselben Weise angeordnet sind und funktionieren wie die Bestandteile des ersten formenden Gesenkhohlraums 70, wird keine detaillierte Beschreibung der Bestandteile und der Funktion der Bestandteile des zweiten, formenden Gesenkhohlraums 70' vorgelegt.
Die Wirkungsweise des bevorzugten Ausführungsbeispiels der preßformenden Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann am besten unter Bezugnahme auf die schematische Darstellung verstanden werden, die in Fig. 1 dargestellt ist, und auch durch Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3, die die Wirkungsweise des Formungsabschnitts 40 darstellen.
Es wird nun Bezugnahme auf Fig. 1 genommen; eine durchgehende Kartonbahn 4, die in Form einer Rolle geliefert wird, wird mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in einen zyklisch arbeitenden Zuschneideabschnitt 10 eingeführt. Die Geschwindigkeit, mit der die Bahn 4 in den Zuschneideabschnitt 10 eingeführt wird, muß sorgfältig errechnet werden, um sicherzustellen, daß die preßformende Vorrichtung 2 mit maximalem Wirkungsgrad und maximaler Ausgabekapazität arbeitet, während die ordnungsgemäße Ausrichtung zwischen der Bahn 4 und dem Zuschneideabschnitt 10 und die Synchronisierung zwischen dem Zuschneideabschnitt 10 und dem Formungsabschnitt 40 aufrechterhalten bleibt.
Wie oben beschrieben, ermöglicht die Ausbildung der vorliegenden Erfindung mit mehrfachem, formendem Gesenkhohlraum die Beibehaltung der ordnungsgemäßen Ausrichtung zwischen der Bahn 4 und dem Zuschneideabschnitt 10 sowie die Synchronisierung zwischen dem Zuschneideabschnitt 10 und dem Formungsabschnitt 40, während man den Zuschneideabschnitt 10 mit einer Geschwindigkeit betreibt, die so hoch ist wie 80 bis 100 Zyklen pro Minute.
Die zyklische Geschwindigkeit des Zuschneideabschnitts 10 ist entsprechend er Geschwindigkeit festgesetzt, mit der die Bahn 4 in den Zuschneideabschnitt 10 eingeleitet wird. Die Ausrichtvorrichtung 8 steuert den zyklischen Betrieb des Zuschneideabschnitts 10 durch Senden eines Signals an das Schneidegesenk 12, um den Schneidevorgang infolge der Erfassung des wiederholten Merkmals durchzuführen (d.h. des Designs oder Musters und/oder der Distanzmarkierungen), das auf der Bahn 4 aufgedruckt ist. Das Muster und/oder die Distanzmarken sind so getrennt beabstandet, daß, wenn ein mit einem Photosensor bestückter Regler 6 der Ausrichtvorrichtung 8 eine Änderung im Design oder Muster oder einer Distanzmarkierung (d.h. einer Photomarkierung) erfaßt, ein Signal an das Schneidegesenk 12 gesendet wird, das angibt, daß der Schneidevorgang durchgeführt werden sollte, da sich die Bahn 4 nun in ordnungsgemäßer Anordnung (d.h. in Ausrichtung) im Zuschneideabschnitt 10 befindet, so daß auf dem geschnittenen Zuschnitt 30 das gewünschte Design oder Muster aufgedruckt sein wird.
Die Bahn 4 wird in den Zuschneideabschnitt 10 so eingeführt, daß der Zuschneideabschnitt 10 mit seiner Geschwindigkeit von 80 bis 100 Zyklen pro Minute arbeiten wird, was zur Herstellung von 80 bis 100 Kartonzuschnitten 30 pro Minute führt. Wenn die Bahn 4 unter dem Photosensor-Regler 6 durchläuft, wird ein Zuschnitt 30 von dem Schneidegesenk 12 des Zuschneideabschnitts 10 infolge der Erfassung einer ersten Photomarkierung zugeschnitten. Sobald der Zuschnitt 30 (nachfolgend "der erste Zuschnitt 32" genannt) zugeschnitten ist, wird er beginnen, sich aus dem Zuschneideabschnitt 10 herauszubewegen, und die Bahn 4 wird in Vorbereitung für das Zuschneiden eines zweiten Zuschnitts voranbewegt.
Der erste Zuschnitt 32 bewegt sich aus dem Zuschneideabschnitt 10 auf der beweglichen Führung 20, die sich anfangs in ihrer ersten Lage befindet, die strichpunktiert in Fig. 1 abgebildet ist. Die Bahn 4 fährt fort, sich vorwärts zu bewegen, bis der erste Zuschnitt 32 vollständig den Zuschneideabschnitt 10 verlassen hat, zu welchem Zeitpunkt der Photosensor-Regler 6 eine zweite Photomarkierung erfassen wird, was das Schneidegesenk 12 veranlassen wird, einen Zuschnitt 30 zuzuschneiden (nachfolgend als "der zweite Zuschnitt 36" bezeichnet).
Während des Zuschneidens des zweiten Zuschnitts 36 wird der erste Zuschnitt 32 von der beweglichen Führung 20 der ersten ortsfesten Führung 24 zugelenkt. Die bewegliche Führung 20 wird dann beginnen, sich aus ihrer ersten Lage, die in Fig. 1 strichpunktiert gezeigt ist, nach oben in ihre zweite Lage zu bewegen. Während der Aufwärtsbewegung der beweglichen Führung 20 wird der zweite Zuschnitt 36 beginnen, sich aus dem Zuschneideabschnitt 10 auf der beweglichen Führung 20 herauszubewegen, und die Bahn 4 wird weiter in Vorbereitung für das Zuschneiden eines dritten Zuschnitts vorwärts bewegt. Wenn die bewegliche Führung 20 ihre zweite Lage erreicht, die in Fig. 1 gezeigt ist, wird der zweite Zuschnitt 36 von der beweglichen Führung 20 der zweiten ortsfesten Führung 28 zugelenkt.
Während der Bewegung des zweiten Zuschnitts 36 von der beweglichen Führung 20 zur zweiten ortsfesten Führung 28 wird der erste Zuschnitt 32 von der ersten ortsfesten Führung 24 her in den formenden Abschnitt 40 eingegeben.
Es wird nun auf die Fig. 2 und 3 Bezug genommen; der erste Zuschnitt 32 wird in den Gesenksatz 42 des formenden Abschnitts 40 eingegeben. Der Gesenksatz 42 umfaßt beim bevorzugten Ausführungsbeispiel einen ersten formenden Gesenkhohlraum 70 zum Aufnehmen des ersten Gesenks 32 und einen weiteren formenden Gesenkhohlraum 70' zum Aufnehmen des zweiten Zuschnitts 36.
Beim Beginn des Zyklus des Formungsabschnitts befinden sich die erste und zweite, hin- und herbewegliche Grundplatte 44 und 46 in ihrer voll zurückgefahrenen Lage, wie in Fig. 2 gezeigt, wobei sie den ersten und zweiten, formenden Gesenkhohlraum 70 und 70' bilden. Der erste Zuschnitt 32, der von dem einen Zuschneidezyklus des Zuschneideabschnitts 10 hergestellt wurde, wird in den ersten formenden Gesenkhohlraum 70 des Gesenksatzes 42 eingeführt. Der erste Zuschnitt 32 sitzt mit seiner unteren Fläche 33 auf der ersten oberen formenden Oberfläche 85 und der Oberseite 96 des unteren Druckrings 90. Der zweite Zuschnitt 36, der aus einem nachfolgenden Zuschneidezyklus des Zuschneideabschnitts 10 hergestellt wurde, wird in den zweiten, formenden Gesenkhohlraum 70' eingegeben. Der zweite Zuschnitt 36 sitzt mit seiner unteren Oberfläche 37 auf der zweiten, oberen Formungsoberfläche 85' und der Oberseite 96' des zweiten unteren Druckrings 90' auf.
Sobald der erste und zweite Zuschnitt 32 und 36 in dem ersten und zweiten formenden Gesenkhohlraum 70 und 70' angeordnet sind, wird der Pressen-Betriebsmechanismus (nicht gezeigt) betätigt, der die Einwärtsbewegung des Verbindungsgliedes 60 verursacht. Die Einwärtsbewegung des Verbindungsgliedes 60 veranlaßt die zweite, sich hin- und herbewegende Grundplatte 48, sich einwärts gegen die Kraft der zweiten Rückstellfeder 64 zu bewegen.
Wenn die zweite, sich hin- und herbewegende Grundplatte 48 fortfährt, sich einwärts zu bewegen, greift die untere Seite 106' des zweiten oberen Druckrings 100' in den zweiten Zuschnitt 36 an dessen oberer Fläche 38 ein. Die obere und untere Umfangsfläche des zweiten Zuschnitts 36 sind nun zwischen der Oberseite 96' des zweiten unteren Druckrings 90' und der Unterseite 106' des zweiten oberen Druckrings 100' eingespannt, die den zweiten Zuschnitt 36 zum Eingriff durch die zweite obere Formungsfläche 84' in seiner Lage halten. Eine detailliertere Erläuterung der Funktion und Wirkungsweise des oberen und unteren Druckrings ist im US- Patent Nr 4 381 278 (Ingraffea) offenbart, die hierin durch die Bezugnahme mit aufgenommen wird. Infolge der weiteren Einwärtsbewegung der zweiten, sich hin- und herbewegenden Grundplatte 48 wird der zweite untere Anschlag 90' einwärts gegen die Kraft der zweiten Feder 98' gepreßt und die zweite, obere Formungsfläche 86' greift in die obere Fläche 38 des zweiten Zuschnitts 36 ein.
Die zweite, sich hin- und herbewegende Grundplatte 48 und die zweite, obere Formungsfläche 86' bewegen sich weiter nach innen, wobei sie den zweiten Zuschnitt 36 in die gewünschte, dreidimensionale Form des Erzeugnisses pressen, die umgrenzt ist von der zweiten, unteren, oberen und oberen formenden Fläche 84', 85' und 86'. Wenn der Preßvorgang stattfindet, dann werden die obere und untere Umfangsfläche des zweiten Zuschnitts 36, die zwischen dem zweiten unteren und oberen Druckring 90' und 100' eingespannt sind, zur Längsachse 41 hin gezogen, die durch die Mitte des zweiten Zuschnitts 36 hindurch verläuft.
Die zweite, sich hin- und herbewegende Grundplatte 48 bewegt sich weiter nach innen, bis die zweite, obere Formungsfläche 86', der zweite Zuschnitt 36 und die zweite, untere Formungsfläche 84' in Druckeingriff stehen, wobei die Umfangsflächen des zweiten Zuschnitts 36 vollständig aus dem zweiten oberen und unteren Druckring 90' und 100' herausgezogen werden und voll die zweite Rückstellfeder 64 zusammengedrückt wird.
Der Pressen-Betätigungsmechanismus (nicht gezeigt) wird das Verbindungsglied 60 weiter nach innen mit ausreichender Kraft bewegen, um das Zusammendrücken der ersten Rückstellfeder 62 zu veranlassen, was die erste, sich hin- und herbewegende Grundplatte 46 veranlaßt, sich nach innen bis zur ortsfesten Grundplatte 44 zu bewegen. Wenn die erste, sich hin- und herbewegende Grundplatte 46 sich einwärts bewegt, dann greift die untere Seite 106 des ersten oberen Druckrings 100 in den ersten Zuschnitt 32 an seiner oberen Fläche 34 ein. Die obere und untere Umfangsfläche des ersten Zuschnitts 32 werden nun zwischen der oberen Seite 96 des ersten unteren Druckrings 90 und der unteren Seite 106 des ersten oberen Druckrings 100 eingespannt, die den ersten Zuschnitt 32 zum Eingriff mit der ersten oberen Formungsfläche 86 festhalten. Nach weiterer Einwärtsbewegung der ersten, sich hin- und herbewegenden Grundplatte 46 wird der erste untere Anschlag 90 nach innen gegen die Kraft der ersten Feder 98 gedrückt, und die erste obere Formungsfläche 86 greift in die oberste Fläche 34 des ersten Zuschnitts 32 ein.
Die erste, sich hin- und herbewegende Grundplatte 46 und die erste, obere Formungsfläche 86 fahren fort, sich einwärts zu bewegen, wobei sie den ersten Zuschnitt 32 in die gewünschte dreidimensionale Form des Erzeugnisses pressen, die von der ersten unteren, der obersten und der oberen Formungsfläche 84, 85 und 86 festgelegt ist. Wenn der Preßvorgang stattfindet, dann werden die oberste und untere Umfangsfläche des ersten Zuschnitts 32, die zwischen dem ersten unteren und oberen Druckring 90 und 100 eingespannt sind, zur Längsachse 41 gezogen, die durch die Mitte des ersten Zuschnitts 32 hindurchgeht.
Die erste, sich hin- und herbewegende Grundplatte 46 fährt fort, sich nach innen zu bewegen, bis die erste obere Formungsfläche 86, der erste Zuschnitt 32 und die erste, untere Formungsfläche 84 in Druckeingriff stehen, wobei die Umfangsflächen des ersten Zuschnitts 32 vollständig aus dem ersten oberen und unteren Druckring 90 und 100 herausgezogen werden und die erste Rückstellfeder 62 voll zusammengedrückt ist. Die erste und zweite, sich hin- und herbewegende Grundplatte 46 und 48 befinden sich nun in ihrer voll vorwärts gefahrenen Lage, wie in Fig. 3 gezeigt, worin die erste untere Formungsfläche 84, die erste oberste Formungsfläche 85, der erste Zuschnitt 32 und die erste obere Formungsfläche 86 in Druckeingriff stehen und die zweite untere Formungsfläche 84', die zweite oberste Formungsfläche 85', der zweite Zuschnitt 36 und die zweite obere Formungsfläche 86' ebenfalls in Druckeingriff stehen.
Die Druckkräfte, die auf den ersten Zuschnitt 32 und den zweiten Zuschnitt 36 ausgeübt werden, sind ausreichend, um eine Faserverklebung stattfinden zu lassen, was sicherstellt, daß die fertiggestellten, dreidimensionalen Kartonerzeugnisse ausreichend steif sind, um den Kräften zu widerstehen, die auf die Erzeugnisse während des normalen Gebrauchs ausgeübt werden.
Die Preßformung der Zuschnitte 32 und 36 ist nun fertiggestellt und das Verbindungsglied 60 wird veranlaßt, zurückzufahren. Die erste Rückstellfeder 62 veranlaßt die Auswärtsbewegung der ersten und zweiten, sich hin- und herbewegenden Grundplatte 46 und 48. Die Auswärtsbewegung der ersten und zweiten, sich hin- und herbewegenden Grundplatte 46 und 48 wird fortfahren, bis die erste, sich hin- und herbewegenden Grundplatte 46 in ihre voll ausgefahrene Lage zurückkehrt. Die zweite, sich hin- und herbewegende Grundplatte 48 wird veranlaßt, sich weiter bis in ihre äußerste, voll ausgefahrene Lage mittels der zweiten Rückstellfeder 64 zu bewegen. Während des Zurückfahrens der ersten und zweiten, sich hin- und herbewegenden Grundplatte 46 und 48 werden die dreidimensionalen Erzeugnisse, die aus dem Preßformungsvorgang hergestellt wurden, aus den formenden Gesenkhohlräumen 70 und 70' entfernt. Wenn die zweite, sich hinund herbewegende Grundplatte 48 in ihre voll zurückgefahrene Lage zurückbewegt ist, wie in Fig. 2 gezeigt, dann ist der Formungszyklus fertiggestellt.
Der Formungsabschnitt 40 arbeitet, bevorzugt, bei seiner maximalen Geschwindigkeit von 40 bis 50 Zyklen pro Minute. Durch Aufnahme eines Gesenksatzes 42 mit zwei getrennten, formenden Gesenkhohlräumen 70 und 70' ist der Formungsabschnitt 40 imstande, in Verbindung mit einem Zuschneideabschnitt 10 zu arbeiten, der auch mit seiner maximalen Geschwindigkeit arbeitet, und zwar bevorzugt 80 bis 100 Zyklen pro Minute. Deshalb arbeitet der Zuschneideabschnitt 10 bei der etwa zweifachen Geschwindigkeit des Formungsabschnittes 40. Durch Betreiben einer Preßformungsvorrichtung bei einem Zuschneideverhältnis zum Formungsverhältnis von 2:1 muß die wesentlich schnellere, maximale Geschwindigkeit des Zuschneideabschnitts nicht verringert werden, um zur viel langsameren Geschwindigkeit des Formungsabschnitts zu passen.
Zusätzlich zur Steigerung der Gesamt-Ausgabekapazität durch Zulassen des Betriebs sowohl des Zuschneide- als auch des Formungsabschnitts mit ihren Maximalgeschwindigkeiten verbessert die Anordnung mit mehreren, formenden Gesenkhohlräumen der vorliegenden Erfindung in hohem Maße den betrieblichen Wirkungsgrad der Preßformungsvorrichtung durch wesentliches Mindern der Anzahl von Zyklen des Formungsabschnitts, die erforderlich sind, um eine wesentlich erhöhte Anzahl von Erzeugnissen herzustellen. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt der Gesenksatz 42 zwei formende Gesenkhohlräume 70 und 70'. Der Zuschneideabschnitt 10 arbeitet bei seiner bevorzugten Maximalgeschwindigkeit von 80 bis 100 Zyklen pro Minute und der Formungsabschnitt 40 arbeitet bei seiner bevorzugten Maximalgeschwindigkeit von 40 bis 50 Zyklen pro Minute. Die resultierende Anzahl dreidimensionaler Kartonerzeugnisse, die pro Minute erzeugt werden, beträgt 80 bis 100, wobei der Formungsabschnitt 40 40 bis 50 Zyklen durchführt. Die Herstellung von 80 bis 100 Erzeugnissen als Ergebnis von 40 bis 50 Zyklen des Formungsabschnitts erhöht den Wirkungsgrad der Vorrichtung auf das zweifache dessen der typischen Preßformungsvorrichtung aus dem Stand der Technik, die oben beschrieben ist.
Während die Anzahl von Kartonerzeugnissen, die pro Formungszyklus im bevorzugten Ausführungsbeispiel erzeugt wurden, zwei beträgt, sollte die vorliegenden Erfindung nicht als auf die Anzahl begrenzt betrachtet werden. Es könnte ein Gesenksatz 42 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausgebildet werden, mit beispielsweise drei formenden Gesenkhohlräumen, wodurch man zur Herstellung von drei Erzeugnissen pro Zyklus des Formungsabschnitts gelangt. Beispielsweise stellt Fig. 4, in der die Merkmale, die gemeinsam sind mit Fig. 1, dieselben Bezugszeichen tragen, eine Vorrichtung dar, worin ein Formungsabschnitt 40 einen Gesenksatz mit drei formenden Gesenkhohlräumen 70, 70' und 70" aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die bewegliche Führung 20 dazu eingerichtet, zyklisch drei Positionen zu durchlaufen, von denen zwei in strichpunktierter Umrißlinie gezeigt sind, und es gibt drei ortsfeste Führungen 22, 24, 28. Ein Formungsabschnitt mit einem Gesenksatz, der drei formende Gesenkhohlräume aufweist, erhöht den Wirkungsgrad der Vorrichtung auf das dreifache dessen der typischen Preßformungsvorrichtung aus dem Stand der Technik, die oben beschrieben ist.
Die Erhöhung der Anzahl von formenden Gesenkhohlräumen des Gesenksatzes, ausgehend von einem Aufbau mit einem einzigen Hohlraum, erfordert nur eine minimale Modifizierung einer schon vorhandenen preßformenden Vorrichtung. Beispielsweise sind zweite, formende Gesenkhohlräume 70' und die Bestandteile, die den Hohlraum 70' bilden (das ist die zweite untere Gesenkplatte 72', die zweite obere Gesenkplatte 74' und die zweite, sich hin- und herbewegende Grundplatte 48), so ausgebildet, daß sie in vertikal gestapelter Zuordnung zusammen mit dem ersten formenden Gesenkhohlraum 70 wieder zu bereits vorliegenden Gesenksätzen mit nur einem Hohlraum mit nur geringerer Abänderung passen. Die neuartige, vertikal gestapelte Gesenksatzanordnung der vorliegenden Erfindung gestattet eine Vielzahl von formenden Gesenkhohlräumen im Gesenksatz, ohne irgendeine Zunahme in dem benutzten Herstellungs-Bodenraum zu erfordern.
Die Zunahme im Wirkungsgrad und in der Ausgabekapazität, die sich aus dem Betrieb des Gegenstands der Erfindung ergibt, beeinflußt anders als die oben erörterte Preßformungsvorrichtung aus dem Stand der Technik nicht negativ die Steifigkeit oder definierte Form der erzeugten dreidimensionalen Erzeugnisse aus Pappe. Die Steifigkeit des Erzeugnisses und die Formbestimmung werden durch Durchführen der Preßformung aus einem einzigen Zuschnitt in jedem formenden Gesenkhohlraum beibehalten, anders als die Anordnungen aus dem Stand der Technik mit mehreren Zuschnitten pro Hohlraum. Es ist kritisch für die Bildung eines Kartonerzeugnisses mit hoher Endqualität, das die gewünschte Steifigkeit und festgelegte Gestalt aufweist, daß nur ein einziger Zuschnitt 30 in den ersten oder zweiten formenden Gesenkhohlraum 70 und 70' bei jedem Zyklus des Preßformungsvorgangs eingelegt wird. Das Einlegen mehrerer Zuschnitte in einen einzigen Formhohlraum eines Gesenks führt zum Fehlen der geeigneten Kontrolle über die Druckkräfte, die kritisch sind für die durchgehende Bildung steifer, gut definierter Kartonerzeugnisse. Die Druckkräfte, die auf den Zuschnitt aufgebracht werden, müssen ausreichen, um es zu veranlassen, daß eine Faserverklebung stattfindet, die dem Erzeugnis die ausreichende Steifigkeit mitteilt, um den Spannungen zu widerstehen, die während des normalen Gebrauchs durch den letztlichen Verbraucher erfahren werden. Das Fehlen der Kontrolle über die Druckkräfte bei dem Betrieb der Preßformungsvorrichtung der Anordnung mit mehreren Zuschnitten pro Hohlraum führt zu Produkten, in denen eine unzulängliche Faserverklebung stattgefunden hat, die zu einer wesentlichen Abnahme in der Steifigkeit des Erzeugnisses führt. Ferner führen die unterschiedlichen Relativlagen der mehreren Zuschnitte innerhalb eines einzigen Gesenkhohlraums in bezug auf die Formungsflächen des Gesenkhohlraums zu Produkten, die unterschiedliche, verzerrte Formgebungen haben.
Die mehrfach formende Gesenkanordnung der vorliegenden Erfindung erfordert anders als die oben erörterten Vorrichtungen aus dem Stand der Technik nur eine einzige Bahn, einen einzigen Bahn-Zuführmechanismus und eine einzige Ausrichtvorrichtung. Um die Preßformung eines starren, gut definierten, dreidimensionalen Erzeugnisses mit der gewünschten Form-Mustergebung zu erreichen, erforderte die Vorrichtung aus dem Stand der Technik mit einem mehrfach formenden Gesenkhohlraum mehrere Bahnen, mehrere Bahn-Zuführmechanismen und mehrere Ausrichtvorrichtungen. Die Verwendung von nur einer einzigen Bahn, eines einzigen Bahn- Zuführmechanismus und einer einzigen Ausrichtvorrichtung mit einem Gesenksatz mit mehrfach formendem Gesenkhohlraum ermöglicht die Zunahme im Wirkungsgrad und in der Ausgangskapazität, die oben vermerkt wurden, und die Erzeugung preßgeformter Erzeugnisse mit den Eigenschaften der gewünschten Form, Steifigkeit und Mustergebung, ohne die zusätzlichen Aufwendungen und Raumerfordernisse, die den Vorrichtungen aus dem Stand der Technik zugeordnet waren.
Wie aus der obigen Erörterung ersichtlich wird, ermöglicht die neuartige und vorteilhafte Konstruktion und Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung die Erzeugung preßgeformter, dreidimensionaler Kartonerzeugnisse, die durchgehend eine überlegene Steifigkeit und Formdefinition aufweisen, während mit maximalem Wirkungsgrad und maximaler Ausgabekapazität gearbeitet wird.
Die Erfindung der vorliegenden Anmeldung sollte nicht so angesehen werden, als sei sie auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Zahlreiche Gesenksätze mit formendem Querschnitt sind möglich, die die mehrfach formende Gesenkhohlraumausbildung der vorliegenden Erfindung haben. Beispielsweise kann der formende Gesenksatz mehr als drei, beispielsweise vier, formende Gesenkhohlräume aufweisen, und die Formungsflächen der formenden Gesenkplatten, die die formenden Gesenkhohlräume begrenzen, können so gestaltet sein, daß sie zahlreiche Arten und Größen preßgeformter Erzeugnisse bilden, wie beispielsweise Teller, Schalen, Schüsseln oder Servierteller mit runder oder rechteckiger Gestalt. Zusätzlich sollte das Material, aus dem die preßgeformten Erzeugnisse geformt sind, nicht auf Karton beschränkt sein, da die vorliegende Erfindung auch zum Preßformen von Erzeugnissen benutzt werden könnte, die aus thermoplastischen Materialien oder dergleichen hergestellt sind.

Industrielle Anwendbarkeit

Diese Erfindung hat ihren speziellen Nutzen bei der Herstellung preßgeformter Erzeugnisse, worin eine solche Erzeugung die Maximierung der Ausgabekapazität erfordert (d.h. Preßformung der maximalen Anzahl von Erzeugnissen pro Minute) und worin solche Produkte eine genaue Formgebungsdefinition und bedeutende Steifigkeit erfordern. Beispiele solcher Produkte umfassen Kartonteller, -schüsseln, -servierplatten und -schalen.

Claims

1. Preßformende Vorrichtung zum Formen von Erzeugnissen mit gewünschter Form aus einer Bahn, wobei die genannte Vorrichtung folgende Merkmale aufweist:

eine zyklisch arbeitende Schneideeinrichtung (10);

eine zyklisch arbeitende Presse (40) mit einem Gesenksatz, der eine Vielzahl von Gesenkhohlräumen (70, 70', 70") aufweist;

Mittel zum ständigen Zuführen einer Bahn zu der genannten, zyklisch arbeitenden Schneideeinrichtung, wobei die genannte Schneideeinrichtung dazu eingerichtet ist, die genannte Bahn in einzelne Zuschnitte (30) mit vorbestimmter Länge zuzuschneiden;

Führungsmittel zum Führen der Zuschnitte zur genannten, zyklisch arbeitenden Presse, wobei die genannten Führungsmittel eine zyklisch versetzbare Führung (20) und eine Vielzahl von ortsfesten Führungen (22, 24, 28) aufweist, wobei die genannte zyklisch versetzbare Führung dazu eingerichtet ist, die Zuschnitte aufeinanderfolgend aus der genannten Schneideeinrichtung zu erhalten und sie aufeinanderfolgend zu jeweiligen der ortsfesten Führungen zu lenken, die dazu eingerichtet sind, die Zuschnitte der Reihe nach jeweiligen der Vielzahl von Gesenkhohlräumen des Gesenksatzes der zyklisch arbeitenden Presse zuzulenken, und wobei die Anzahl von Hohlräumen des Gesenksatzes in der Zahl gleich ist der Anzahl ortsfester Führungen;

wobei die genannte Presse dazu eingerichtet ist, Zuschnitte, die in der Vielzahl von Hohlräumen des Gesenksatzes angeordnet sind, zu Erzeugnissen mit einer gewünschten Form in einem einzigen Preßformungsschritt zu pressen, und wobei die genannte Vorrichtung Mittel umfaßt, um die genannten Erzeugnisse aus der genannten Presse zu entfernen, sowie Mittel zum Synchronisieren der ständigen Zuführung der Bahn zu den genannten, diskontinuierlichen Verarbeitungsschritten

2. Vorrichtung, wie beansprucht im Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Schneideeinrichtung zyklisch mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit r arbeitet und der Gesenksatz der Formungseinrichtung n Formungshohlräume umfaßt, wobei die genannte Schneideeinrichtung mit n Zyklen für jeden Formungszyklus arbeitet und die genannte Formungseinrichtung mit einer Geschwindigkeit r/n zyklisch arbeitet.

3. Vorrichtung, wie beansprucht im Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin die Anzahl von Formungshohlräumen n im genannten Formungshohlraum gleich 2, 3 oder 4 ist.

4. Vorrichtung, wie beansprucht im Anspruch 3, worin die genannte Schneideeinrichtung zyklisch mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit von mindestens 80 Zyklen pro Minute arbeitet.

5. Vorrichtung, wie beansprucht in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, worin der genannte Gesenksatz gestapelte bzw. übereinanderliegende Formungs-Gesenkhohlräume aufweist.

6. Vorrichtung, wie umrissen in einem der Ansprüche 1 bis 5, worin der genannte Gesenksatz folgende Merkmale aufweist:

(a) eine Vielzahl von Grundplatten (44, 46, 48), worin die eine Grundplatte (44) ortsfest ist und die verbleibenden Grundplatten (46, 48) zur Hin- und Herbewegung zur genannten ortsfesten Grundplatte hin, wenn das Gesenk geschlossen wird, und von der genannten Ortsplatte weg, wenn das Gesenk geöffnet wird, angebracht sind;

(b) Führungsmittel (50) zum Führen der genannten Vielzahl hin- und herbeweglicher Grundplatten; und

(c) Antriebsmittel (60), die mit einer der Vielzahl hin- und herbeweglicher Grundplatten verbunden sind, um die genannte Vielzahl hin- und herbeweglicher Grundplatten zur genannten ortsfesten Grundplatte zu bewegen.

7. Vorrichtung, wie beansprucht in Anspruch 6, worin jeder der genannten Formungs-Gesenkhohlräume der genannten Vielzahl von Formungs-Gesenkhohlräumen von einer ersten und zweiten Formungs-Gesenkplatte (72, 74, 72', 74') festgelegt ist, die zwischen zweien der genannten Vielzahl von Grundplatten angeordnet sind, wobei die genannte erste und zweite, Formungs-Gesenkplatte um einen ausreichenden Abstand voneinander getrennt sind, um es jedem der genannten formenden Gesenkhohlräumen zu gestatten, während des ersten Abschnitts eines jeden genannten Formungszyklus nur einen einzigen Zuschnitt aufzunehmen.

8. Vorrichtung, wie umrissen in einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner mit Ausrichtmitteln (8), um die genannte Bahn zu veranlassen, sich genau auf die genannte Zuschneideeinrichtung auszurichten.

9. Vorrichtung, wie umrissen im Anspruch 8, worin die genannten Ausrichtmittel Fühlermittel (6) zum Erfassen sich wiederholender Merkmale umfaßt, die an der Bahn vorgesehen sind, um die zyklische Betätigung der genannten Zuschneideeinrichtung auf eine Weise zu steuern, daß alle der genannten Vielzahl von Zuschnitten dieselbe, positionierte Zuordnung bezüglich der genannten, sich wiederholenden Bahnmerkmale aufweisen, wodurch lediglich ein einziges Ausrichtmittel erforderlich ist, um ordnungsgemäß ausgerichtete Zuschnitte für alle der genannten Vielzahl von Formungs-Gesenkhohlräumen sicherzustellen.

10. Verfahren zur Bildung geformter Erzeugnisse aus einer Bahn durch einen Preßvorgang, worin eine sich ständig vorwärts bewegende Bahn an einer zyklisch betriebenen Zuschneidestation zu Zuschnitten zugeschnitten werden, die die gewünschten Abmessungen haben, und die Zuschnitte dann aufeinanderfolgend einer Presse zugeführt werden, wo sie gleichzeitig gepreßt werden, um Erzeugnisse mit einer gewünschten Form zu bilden, wobei eine Anzahl von Zuschnitten, die aus einer einzigen Bahn gebildet werden, zyklisch aufeinanderfolgend verteilt werden, um in eine Anzahl von ortsfesten Wartepositionen versetzt zu werden, von wo aus sie in eine entsprechende Anzahl von Hohlräumen der genannten Presse zugeführt werden, um Erzeugnisse mit der genannten, gewünschten Form zu bilden und wobei das Zuführen der Bahn in die Zuschneidestation auf die Schritte der Bildung der Zuschnitte, das Zuführen der Zuschnitte zur Presse und das Pressen der Zuschnitte zur Bildung der sich ergebenden Zuschnitte zu den gewünschten Erzeugnissen synchronisiert ist.

11. Verfahren, wie beansprucht in Anspruch 10, worin Zuschnitte mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit r gebildet werden, die mit vielen Hohlräumen versehene Pressen n Hohlräume aufweist, n Zuschnitte für jeden Preßvorgang zugeschnitten werden und die Presse mit einer Geschwindigkeit r/n arbeitet.

12. Verfahren, wie beansprucht im Anspruch 11, worin mindestens 80 Zuschnitte pro Minute geformt werden.

13. Verfahren, wie beansprucht in einem der Ansprüche 10 bis 12, worin die Bahn sich wiederholende Merkmale aufweist und das Schneiden der Bahn zu Zuschnitten durch Fühlen der sich wiederholenden Merkmale so gesteuert wird, daß alle Zuschnitte dieselbe positionierte Zuordnung in bezug auf die sich wiederholenden Bahnmerkmale aufweisen.