EP1058617B1

EP1058617B1 - Vorrichtung und maschine zur herstellung von polsterartigem verpackungsmaterial

Info

Publication number: EP1058617B1
Application number: EP99900008A
Authority: EP
Inventors: Reinhard Keller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-01-17
Filing date: 1999-01-07
Publication date: 2002-07-24
Anticipated expiration: 2019-01-07
Also published as: ATE220989T1; EP1058617A1; DE59902119D1; WO1999036252A1; US6398703B1; AU1659399A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von polsterartigen Verpackungsmaterial gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Maschine mit einer derartigen Vorrichtung.

Die zum Einsatz kommenden Vorrichtungen zum Herstellen von polsterartigen Verpackungsmaterial aus einem mindestens zwei Lagen aufweisenden, bahnförmigen Vorratsmaterial, bestehen im wesentlichen aus einem Zuführschacht, welcher die Seitenränder des Vorratsmaterials in eine im wesentlichen gerollte Form verformt und aus einer Einrichtung, um das verformte Vorratsmaterial im mittleren Bereich in dessen Längserstreckung durch Prägen zu verbinden. Hierzu sind gegeneinander vorgespannte Zahnräder oder Kettenräder mit Prägeabschnitten vorgesehen, die miteinander kämmen und den Verbindungsbereich bilden. Das verformte Vorratsmaterial durchläuft diesen Bereich, wobei davon auszugehen ist, dass die Lagen im zentralen Bereich des verformten Vorratsmaterials ungleichmässig anliegen und die Tiefe der Prägungen von der Vorspannung der Zahnräder abhängig ist, so dass die Lagen willkürlich geprägt und/oder gelocht werden. Daraus folgt, dass freiliegende Verbindungsstellen mit unterschiedlicher Güte erzeugt werden, was ein Nachteil ist.

Ferner kommen Vorrichtungen zum Einsatz, welche die Papierlagen mittels Perforation verbinden. Derartige Vorrichtungen weisen den Nachteil aus, dass durch die Perforierung erhebliche Mengen an Papierstaub erzeugt werden, welche die Arbeitsbedingungen für das Personal bedeuten beeinträchtigen und durch die erforderliche Reinigung einen grösseren Aufwand zur Folge haben.

Derartige Einrichtungen sind Bestandteil von Maschinen zur Herstellung von polsterartigen Verpackungsmaterial, das als fortlaufender Strang oder in vorbestimmten Längen hergestellt wird. Um Verpackungsmaterial in vorbestimmten Längen herzustellen, wird eine Schneidvorrichtung vorgesehen. Die Maschine enthält einen Antriebsmotor für die Vorrichtung und einen Antriebsmotor für die Schneidvorrichtung, welche die Fördergeschwindigkeit bzw. die Schnittgeschwindigkeit bestimmen. Als nachteilig erweist sich der grössere Aufwand und dass insbesondere der Schneidvorgang mit einer gleichförmigen Bewegung durchgeführt wird. Die Förderung und das Schneiden werden deshalb getrennt angesteuert, derart, dass die Förderung unterbrochen und anschliessend geschnitten wird, Hierbei wird das bewegliche Messer vor und zurück bewegt. Dieser Unterbruch schränkt die Produktionsleistung der Maschine nachhaltig ein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Herstellen von polsterartigen Verpackungsmaterial zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind darin zu sehen, dass die geneigte Anordnung des ersten und zweiten Organs der Einzug der Papierbahn verbessert wird und die Vorrichtung mit einer höheren Drehzahl betrieben wird.

Mittels der Stützelemente bzw. Stützscheiben wird in vorteilhafter Weise eine gleichbleibende Verbindung der Lagen in einem definierten Bereich erzielt.

Eine Maschine mit einer Vorrichtung ist durch die Merkmale des Anspruches 6 gekennzeichnet.

Diese Maschine hat die Vorteile, dass lediglich ein Antrieb vorgesehen ist und dass mittels Beschleunigung der Schnittbewegung die Herstellung des Verpackungsmaterial mit hoher Drehzahl und bei fortlaufender Förderung gewährleistet ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Beiliegenden Zeichnungen erläutert.

Es zeigen:

Fig.1: Eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung;
Fig,2: einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig.1;
Fig.3: eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung;
Fig.4: einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig.3;
Fig.5: eine Aufsicht der Schneidvorrichtung;
Fig.6: eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A in Fig.5;
Fig.7: eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung;
Fig,8: einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig.7;
Fig.9: eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung und
Fig.10: einen Schnitt entlang der Linie X-X in Fig.9.

Die Vorrichtung ist Bestandteil einer Maschine, die zudem eine Schneidvorrichtung und eine Antriebsvorrichtung für diese beiden Vorrichtungen enthält.

Es wird auf die Fig.1 und 2 Bezug genommen. Die Vorrichtung enthält einen Schacht 1 zum Zuführen der zu verbindenden Papierlagen, zwei Kettenräder 2 mit einer vorbestimmten Zahnteilung, die hintereinander auf einer Antriebsachse 3 befestigt sind und ein Gegenrad 4. Der Schacht 1 hat einen rechteckigen Querschnitt und in den Breitseiten jeweils einen Ausschnitt 5,6. Wie die Fig.2 zeigt ist das Gegenrad 4 mit einer Mehrzahl von Stiften 9 versehen, die in einer der Zahnteilung der Kettenräder 2 entsprechenden Teilung angeordnet sind. Am Umfang des Gegenrades 4 sind im mittleren Bereich ein erster ringartiger Ansatz 7 und in den Randbereichen jeweils zweite Ansätze 8 ausgebildet. Die Stifte 9 sind in den Ansätzen 7 und 8 angeordnet, wobei der Durchmesser des Umkreises der Stifte kleiner ist als der Durchmesser des Umfangs der Ansätze 7 und 8, so dass die Ansätze Stützelemente für die Papierlagen bilden. Das Gegenrad 4 ist frei drehbar auf einer Achse 14 einer Lagereinheit 10 gelagert. Die Lagereinheit 10 enthält eine ortsfeste Grundplatte 11, eine bewegliche Halteplatte 12, die über Tellerfedern 13 auf der Grundplatte abgestützt ist und zwei Lagerböcke für das Gegenrad 4, die auf der Halteplatte 12 befestigt sind.

Aus der Fig.1 ist die Zuordnung der Kettenräder 2 und des Gegenrades 4 untereinander und zum Zuführschacht 1 ersichtlich. In Abkehr von den bekannten Vorrichtungen ist bei der hier in Rede stehenden Vorrichtung die Ebene 15, welche durch die Drehachsen der Kettenräder und dem Gegenrad verläuft, zu der Laufebene des verformten Vorratsmaterial, welche vom Zuführschacht bestimmt wird geneigt, angeordnet. Dadurch wird in besonders vorteilhafter Weise einerseits eine bessere Verbindung der Lagen untereinander und andererseits der Durchlauf der Lagen und insbesondere der Auslauf des Verpackungsmaterials verbessert. Ferner werden durch diese Zuordnung die Lagen zuerst von den Kettenzähnen erfasst und gegen die Mantelfläche der Stützelemente 7 und 8 des Gegenrades 4 gedrückt, wodurch der Verbindungsbereich der Lagen festgelegt wird. Im eigentlichen Verbindungsbereich, d.h. in den Abschnitten zwischen den Stützelementen 7 und 8 erfolgt die Verbindung durch Pressen der Lagen.

Die den Figuren 3 und 4 dargestellte Vorrichtung unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen Vorrichtung nur durch das Gegenrad 21, so dass die nachfolgende Beschreibung sich lediglich auf die Ausbildung desselben beschränkt. Das Gegenrad 21 weist an der Peripherie zwei Zahnreihen, die parallel angeordnet sind. Jede Zahnreihe weist eine Mehrzahl von Zähnen 22 auf, die mit den Kettenrädern 2 kämmen. Die Zähne haben einen runden Scheitelabschnitt 23 und zur Zahnwurzel hin konvergierende Zahnflanken. Anstelle der Ansätze bei dem Gegenrad 4 gemäss Fig. 1 und 2 sind als Stützelemente scheibenförmige Ringe 26 und 25 zwischen den Zahnreihen bzw. an den Stirnseiten des Gegenrades angeordnet und mit geeigneten Mitteln befestigt.

Es wird auf die Fig.5 und 6 Bezug genommen. Wie die Fig.5 zeigt, ist die Schneidvorrichtung mittels einer Platte 31 mit dem Zuführschacht 1 der Vorrichtung so verbunden, dass der Zuführschacht bündig mit der Oberseite der Platte ist. Die Schneidvorrichtung enthält ein feststehendes Messer 32 und ein bewegliches Messer 33. Auf der Platte 31 sind Führungsleisten 34 für das bewegliche Messer 33 mit geeigneten Mitteln 35 befestigt. Das feststehende Messer 32 ist an den Führungsleisten 34 so befestigt, dass die Schneidkante 36 bündig mit der die Öffnung des Zuführschachtes begrenzenden Kante ist. Das bewegliche Messer 33 besteht aus zwei Teilmessern 37,38 und einer Anschlussplatte 39, an welcher die Teilmesser befestigt sind und die ein Langloch aufweist, um das bewegliche Messer mit einer später beschriebenen Hebelanordnung zu verbinden. Die Teilmesser 37,38 haben geneigte Schneidkanten und sind an der Anschlussplatte 39 so befestigt, dass einerseits deren Schneidkanten zueinander versetzt sind und gemeinsam eine bezüglich der Öffnung des Zuführschachtes divergierende Schneidkante bilden. Mit dieser Anordnung wird das Schneiden des Verpackungsmaterials in vorteilhafter Weise verbessert.

Wie eingangs erwähnt, ist die Schneidvorrichtung mit der Antriebsvorrichtung 40 verbunden. Hierzu sind eine Kupplung 41 und eine Hebelanordnung 42 vorgesehen. Die Kupplung ist eine herkömmliche Magnetkupplung, mit welcher die Verbindung der Hebelanordnung mit der gemeinsamen Antriebswelle erfolgt. Die Hebelanordnung 42 umfasst einen einarmigen Hebel 45 der mit dem beweglichen Kupplungsteil verbunden ist, einen zweiarmigen Hebel 46, der mit dem beweglichen Messer 33 verbunden ist und eine Verbindungsstange 47 mit zwei Gelenkköpfen 48, die mit dem einarmigen bzw. mit dem zweiarmigen Hebel verbunden sind. Es sind zwei Zugfedern 49 vorgesehen, die einerseits am einarmigen Hebel und andererseits am nicht dargestellten Gestell eingehängt sind, um den ersten Hebel in einer Ruhestellung zu halten. Der zweiarmige Hebel 46 ist an einen Bolzen 43 gelagert, welcher auf der Platte 31 angeordnet ist. Der zweiarmige Hebel 46 ist mittels einer Schraube 56 mit der Verbindungsstange 47 und über einen Stift 44, der in das Langloch der Anschlussplatte 39 eingreift mit dem beweglichen Messer 33 verbunden.

Die Hebelanordnung 42 ist dazu bestimmt, die Drehbewegung der Antriebswelle in eine translatorische Messerbewegung umzuwandeln und die Messerbewegung so zu beschleunigen, dass das mit einem Vorschub von über 30 Meter pro Minute der Schneidvorrichtung zugeführte Verpackungsmaterial ohne Unterbruch der Zuführung zuverlässig geschnitten wird.

Es wird auf die Fig.7 und 8 Bezug genommen. Die Vorrichtung enthält einen Schacht 1 zum Zuführen der zu verbindenden Papierlagen, zwei Kettenräder 2 mit einer vorbestimmten Zahnteilung, die nebeneinander auf einer Antriebsachse 3 befestigt sind und ein Gegenrad 50. Der Schacht 1 hat einen rechteckigen Querschnitt und in den Breitseiten jeweils einen Ausschnitt 5 und 6. Wie die Fig.7 zeigt ist das Gegenrad 50 mit einer Mehrzahl von Stiften 9 versehen, deren Teilung der Zahnteilung der Kettenräder 2 entspricht. Am Umfang des Gegenrades 50 sind im mittleren Bereich ein erster ringförmiger Ansatz 51 und in den Randbereichen jeweils zweite ringförmige Ansätze 52 ausgebildet. Der erste Ansatz 51 enthält Abschnitte mit Löchern zum Befestigen der Stifte 9 und die zweiten Ansätze enthalten Abschnitte mit muldenförmigen Aussparungen zur Aufnahme der Stifte 9. Der erste Ansatz 51 hat eine Kontur mit vorspringenden Abschnitten 53 und mit zurückspringenden Abschnitten 54. Die vorspringenden Abschnitten 54 liegen auf einem Umkreis dessen Durchmesser mindestens 1 mm grösser als der Umkreis der Stifte ist. Die zurückspringenden Abschnitte 54 sind muldenförmig, wobei deren Scheitel auf dem Umkreis der Stifte 9 liegt. Die Kanten der Abschnitte, insbesondere der vorspringenden Abschnitte sind gerundet. Dies hat den Vorteil, dass ein Schneiden der durchlaufenden Papierlagen vermieden und folglich weniger Papierstaub erzeugt wird. Das Gegenrad 50 ist in zwei Lagereinheiten 10 frei drehbar gelagert, wobei nur eine Lagereinheit dargestellt ist. Jede Lagereinheit 10 enthält eine ortsfeste Grundplatte 11 und eine bewegliche Halteplatte 12, die über Tellerfedern 13 auf der Grundplatte abgestützt ist. Auf der Halteplatte 12 ist ein Stehlager für das Gegenrad 4 befestigt.

Die in den Figuren 9 und 10 dargestellte Ausführung der Vorrichtung unterscheidet sich von der Ausführung gemäss Fig. 7 und 8 dadurch, das an beiden Seiten des Gegenrades 50 jeweils eine Stützscheibe 61 angeordnet ist, wobei die Stützscheiben den Verbindungsbereich bestimmen. Die Stützscheiben 61 haben einen Durchmesser der gleich dem Durchmesser des Umkreises der Stifte 9 ist. Es wir darauf hingewiesen, dass in Abhängigkeit der zu verformenden Papierart Stützscheiben mit einem grösseren oder kleineren Durchmesser angewendet werden, um ein Bersten der Papierlagen während der Prägung zu verhindern. Die Stützscheiben weisen eine Scheibe 62 und eine Nabe 63 auf und bestehen aus Metall oder Kunststoff. Die Stützscheiben können auch einstückig ausgebildet sein. Am Umfang sind die Stützscheiben gerundet. Die Stützscheiben sind auf der Achse des Gegenrades drehbar oder fest montiert.

Wie die Figuren 7 und 9 zeigen, ist die Zuordnung der Kettenräder 2 und des Gegenrades 50 gleich wie bei den Ausführungen gemäss Figuren 1 bis 4.

Ferner ist eine Steuervorrichtung (nicht dargestellt) vorgesehen, die aus an sich bekannten elektrischen und elektronischen Bauelementen besteht und ein Bedienungsfeld aufweist und dazu bestimmt ist, eine kontinuierliche Herstellung des Verpackungsmaterials, eine manuelle Auslösung des Schneidvorganges und die automatische Herstellung von Verpackungsmaterial mit vorbestimmter Länge zu gewährleisten. Zur Bestimmung der Länge ist eine Tastatur im Bedienungsfeld vorgesehen.

Claims

Vorrichtung zum Herstellen von polsterartigen Verpackungsmaterial aus einem mindestens zwei Lagen aufweisenden, bahnförmigen Vorratsmaterial, mit einem Zuführschacht, der bewirkt, dass die Seitenkanten des Vorratsmaterials in eine im wesentlichen gerollte Form verformt werden, derart, dass die Randpartien wulstartig ausgebildet sind und mit einer Einrichtung (2,4,10;2,21,10;2,50,10), welche dazu bestimmt ist, das verformte Vorratsmaterial aufzunehmen und dieses entlang dem im wesentlichen zentralen Bereich in der Längserstreckung des Vorratsmaterials zu verbinden, wobei die Einrichtung mindestens ein erstes und ein zweites radartiges Organ (2,4,21,50) mit am Umfang derselben ausgebildeten Prägeabschnitten aufweist, die im Eingriff sind, um die gegenüberliegenden Kantenbereiche des Vorratsmaterials durch Prägen zu verbinden, wenn die gerollten Bereiche zwischen den Prägeelementen durchlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachsen des ersten und zweiten Organ (2,4,21,50) in einer Ebene (15) liegend angeordnet sind, die bezüglich der durch den Zuführschacht (1) vorbestimmten Laufebene der verformten Vorratsmaterials geneigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass erste Organ ein Kettenrad (2) ist und dass das zweite Organ (4;50;21) eine Mehrzahl von Stifte (9) aufweist, wobei die Kettenradzähne und die Stifte oder die Zähne Prägeabschnitte bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Organ ein Kettenrad (2) ist und dass das zweite Organ (21) zahnartige Prägeabschnitte (22) mit zur Zahnwurzel konvergierenden Zahnflanken und einem runden Scheitelabschnitt (23) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Stützelement (7;25;51) im mittleren Bereich des zweiten Organs (4;21;50) vorgesehen ist und dass das Stützelement einen Aussendurchmesser aufweist, der grösser als der Umkreis der Prägeabschnitte ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Stützelemente (7,8;25,26) am zweiten Organ (4;21) vorgesehen sind und dass die Stützelemente einen Aussendurchmesser aufweisen, der grösser als der Umkreis der Prägeabschnitte ist, um einen Verbindungsbereich für das zu verformende Vorratsmaterial während des Verbindungsvorganges festzulegen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente als ringförmige Ansätze (7,8) oder am zweiten Organ befestigte Ringscheiben (25,26) ausgebildete sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von ersten und zweiten Organen jeweils nebeneinander angeordnet sind, wobei die Prägeabschnitten (9;22) jeweils durch einen ringartigen Vorsprung (7,8) bzw. eine Ringscheibe (25,26) getrennt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Organ (50) am Umfang im mittleren Bereich eine ersten ringförmigen Ansatz (51) und an den Randbereichen jeweils zweite ringförmige Ansätze (52) aufweist und dass die Stifte (9) auf einem Teilkreis im ersten ringförmigen Ansatz (51) angeordnet sind, wobei die Stifte im ersten Ansatz befestigt sind und wobei die Enden der Stifte in den zweiten Ansätzen abgestützt sind und im wesentlichen frei liegen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste ringförmige Ansatz (51) am Umfang vorspringende und einspringende Abschnitte (53,54) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vorspringenden Abschnitte (53) abgerundet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mindestens zwei Stützscheiben (61), die zu beiden Seiten des zweiten Organs (50) angeordnet sind, um einen Verbindungsbereich am zu verformenden Vorratsmaterial während des Verbindungsvorganges festzulegen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützscheiben (61) in Abstand vom zweiten Organ (50) auf der Achse des zweiten Organs angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützscheiben (61) einen Aussendurchmesser haben, der gleich oder unterschiedlich dem Durchmesser des Umkreises der Stifte (9) ist und dass die Stützscheiben (61) am Umfang gerundet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützscheiben (61) aus Metall oder Kunststoff bestehen.
Maschine zum Herstellen von polsterartigen Verpackungsmaterial aus einem mindestens aus zwei Lagen bestehenden, bahnförmigen Vorratsmaterial mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, mit einer Schneidvorrichtung, welche ein feststehendes Schneidorgan (32) und mindestens ein bewegliches Schneidorgan (33) aufweist, mit einer Antriebsvorrichtung (40), welche mit der Vorrichtung und der Schneidvorrichtung gekoppelt ist und mit einer Steuereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (40) eine gemeinsame Antriebswelle (3) für die Vorrichtung und die Schneidvorrichtung aufweist und dass Mittel (42) zur Beschleunigung der Schneidbewegung vorgesehen sind, die mit der Antriebswelle koppelbar sind, um das umgewandelte Vorratsmaterial bei fortlaufender Zuführung zu schneiden.
Maschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel eine Kupplung (41) und eine Hebelanordnung (42) umfassen, wobei die Kupplung mit der Antriebswelle (3) in und ausser Eingriff bringbar und mit dem beweglichen Schneidorgan (33) verbunden ist, um die Drehbewegung in eine beschleunigte, translatorische Bewegung umzuwandeln.
Maschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidvorrichtung eine mit dem Zuführschacht (1) der Vorrichtung verbundene Platte (31) mit einer rechteckigen Öffnung aufweist, in welcher der Zuführschacht mündet, wobei das feststehende Schneidorgan (32) an Längsseite der Öffnung auf der Platte befestigt ist und dass das bewegliche Schneidorgan (33) eine V-förmige Schneide aufweist, deren Schneidkanten zur Öffnung hin divergieren.
Maschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Schneidorgan (33) aus zwei Messern (37,38) besteht, die in der gleichen Ebene liegend derart angeordnet sind, dass die Schneidkanten der Messer zueinander versetzt sind.
Maschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (40) als Getriebemotor und die Kupplung als Elektrokupplung (41) ausgebildet sind.
Maschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelanordnung (42) mit Mitteln (47) versehen ist, um den Grad der Beschleunigung einzustellen.