VORRICHTUNG ZUM MASCHINELLEN FERTIGEN EINES FÜLLMATERIALERZEUGNISSES

Abstract

 Bei einer Vorrichtung zum maschinellen Fertigen eines Füllmaterialerzeugnisses aus einer ein- oder mehrlagigen kontinuierlichen Papierbahn, die eine Zuförderung zum Einziehen der Papierbahn in die Vorrichtung, wodurch eine Förderrichtung definiert ist, und eine Ablängeinrichtung zum Abtrennen des Füllmaterialerzeugnisses von einem in der Vorrichtung aus der Papierbahn umgeformten dreidimensionalen Füllmaterialstrang umfasst, ist vorgesehen, dass an die Ablängeinrichtung in Förderrichtung eine Abfördereinrichtung anschließt, die das abgetrennte Füllmaterialerzeugnis von der Ablängeinrichtung wegtransportiert.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum maschinellen Fertigen eines Füllmaterialerzeugnisses aus einer ein- oder mehrlagigen kontinuierlichen Papierbahn, wie eine Verpackungsmaterialfertigungsmaschine. Gattungsgemäße Füllmaterialfertigungsvorrichtungen werden beispielsweise in Logistikzentren als ortsveränderliche, mobile Einheit aufgestellt, um beim Verpacken eines Gegenstands längenkonfektioniertes Polstermaterial bereitzustellen. Das Polstermaterial wird aus einer im Vergleich zum Polstermaterial raumsparenden Papierbahnrolle, insbesondere einer Recyclingpapierrolle, oder aus einer gestapelten Recyclingpapierbahn gewonnen. Zur Fertigung des Polstermaterials wird die Papierbahn von einer Rolle abgezogen und derart umgeformt, dass sich Lufteinschlüsse bilden, die eine Dämpfung zwischen dem zu verpackenden Gegenstand und der Außenverpackung bewirken.

[0002] Um eine große Auswahl an zu verpackenden Gegenständen zügig transportsicher verpacken zu können, werden die Gegenstände anhand standardisierter Verpackungsabläufe und in Verpackungen standardisierter Größen verstaut. Dabei ist es wichtig, dass gegebenenfalls notwendiges Füllmaterial stets in gleichbleibender Polsterqualität und vordefinierten dreidimensionalen Dimensionen zur Verfügung steht, um einen effizienten Arbeitsfluss zu ermöglichen und die Logistikkosten zu reduzieren.

[0003] Eine bekannte Vorrichtung zum maschinellen Fertigen eines dreidimensionalen Verpackungserzeugnisses oder Füllmaterialerzeugnisses, die in dem oben beschriebenen technischen Feld zum Einsatz kommt, ist in DE 10 2012 018 941 A1 beschrieben.

[0004] Die bekannte Fertigungsvorrichtung erstellt ein in Breiten, Höhen und Längendimension vorkonfektioniertes Füllmaterialerzeugnis aus einem Papierbahnmaterial. Dazu wird der bekannten Vorrichtung eine Papierbahn in einer Förderrichtung zugeführt und anschließend in einer Deformationsstation die Papierbahn in einen dreidimensionalen Füllmaterialstrang umgeformt. In Förderrichtung anschließend werden von dem Füllmaterialstrang durch einen Rotationsschneider Füllmaterialerzeugnisse vordefinierter Länge abgetrennt.

[0005] Mit Erhöhung der Förder- und Bereitstellungsgeschwindigkeit der Füllmaterialerzeugnisse steigt bei der bekannten Vorrichtung allerdings das Risiko, dass unmittelbar nach dem Abtrennen eines Füllmaterialerzeugnisses vom Füllmaterialstrang der Weitertransport des nachlaufenden Füllmaterialstrangs durch das abgetrennte vorlaufende Füllmaterialerzeugnis behindert wird und es zu einem Förderstau kommt. Aufgrund der hohen Bereitstellungsgeschwindigkeiten führt ein Fördermaterialstau häufig zu einer Verstopfung, die nur durch einen manuellen Wartungseingriff einer Bedienperson an der Fertigungsvorrichtung behebbar ist, was zu einer Unterbrechung des Verpackungsablaufs führt.

[0006] Es zeigte sich, dass im Falle eines Förderstaus Bedienpersonen dazu neigen, zu versuchen, den Förderstau durch die Ausgabeöffnung für das Füllmaterialerzeugnis zu beheben. Da das Schneidmesser eines Rotationsschneiders eine erhebliche Verletzungsgefahr darstellt, weisen marktübliche Fertigungsvorrichtungen in der Regel zusätzliche konstruktive Schutzmaßnahmen auf, die einen Handeingriff durch die Ausgabeöffnung in die Fertigungsvorrichtung verhindern. Die aufwendigere Konstruktion mit Schutzklappen und ähnlichem verkompliziert jedoch bei bekannten Modellen den an der Fertigungsvorrichtung notwendigen Wartungsvorgang, um den Förderstau ordnungsgemäß zu beseitigen und die Vorrichtung wieder in Betrieb zu nehmen. Überdies steigen durch die zusätzlichen Konstruktionsmaßnahmen die Anschaffungskosten einer derartigen Vorrichtung.

[0007] Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden, insbesondere eine Vorrichtung zum maschinellen Fertigen eines Füllmaterialerzeugnisses bereitzustellen, die eine hohe Bereitstellungsgeschwindigkeit bei niedriger Materialstauwahrscheinlichkeit aufweist, sowie hohe Sicherheitsanforderungen erfüllt.

[0008] Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand gemäß Anspruch 1 gelöst. Danach ist eine Vorrichtung zum maschinellen Fertigen eines Füllmaterialerzeugnisses aus einer ein- oder mehrlagigen kontinuierlichen Papierbahn vorgesehen. Die Fertigungsvorrichtung umfasst eine Zuförderung zum Einziehen der Papierbahn in die Vorrichtung, wodurch eine Förderrichtung definiert ist, und eine Ablängeinrichtung zum Abtrennen des Füllmaterialerzeugnisses von einem in der Vorrichtung aus der Papierbahn umgeformten dreidimensionalen Füllmaterialerzeugnisstrang. Erfindungsgemäß schließt an die Ablängeinrichtung in Förderrichtung eine Abfördereinrichtung an, die das abgetrennte Füllmaterialerzeugnis von der Ablängeinrichtung weg transportiert.

[0009] Durch den Abtransport des Füllmaterialerzeugnisses unmittelbar im Moment des Abtrennens von dem nachlaufenden Füllmaterialerzeugnisstrang wird eine Kollision des nachlaufenden Füllmaterialstrangs mit dem Füllmaterialerzeugnis vermieden. Ein Papierstau im Nachlauf der Ablängeinrichtung wird zuverlässig ausgeschlossen. Mit der erfindungsgemäßen Maßnahme des Abförderns des Füllmaterialerzeugnisses konnten die Bereitstellungsgeschwindigkeit der Fertigungsvorrichtung deutlich erhöht und die Wartungszeiten erheblich reduziert werden. Wartungseingriffe aufgrund eines Förderstaus im Nachlauf der Ablängeinrichtung wurden auf ein vernachlässigbares Maß gesenkt. Die Abfördereinrichtung bildet durch deren Nachordnung im Förderfluss relativ zur Ablängeinrichtung einen wirksamen Schutz gegen ein Eingreifen in den Bereich der Ablängeinrichtung der Fertigungsvorrichtung durch die Ausgabeöffnung, ohne dass zusätzliche konstruktive Maßnahmen notwendig wären.

[0010] Die Fertigungsvorrichtung arbeitet vorzugsweise derart vollautomatisch, dass auf Nutzeranforderung ein oder mehrere Füllmaterialerzeugnisse gefertigt und von der Vorrichtung abgegeben werden, insbesondere ohne dass ein Bedieneingriff notwendig ist. Die der Vorrichtung zugeführte Papierbahn ist insbesondere im Wesentlichen zweidimensional, mit festgelegten Breiten- und Längendimensionen, wobei insbesondere die Längendimension die Breitendimension um ein Vielfaches übersteigt, und vernachlässigbarer durch die Papierbahnstärke repräsentierter Höhendimension. Insbesondere umfasst die Vorrichtung eine Papierbahnaufnahme, von der die Zuförderung die Papierbahn in die Vorrichtung gelangt. Die Papierbahn kann durch die Aufnahme als Rolle und/oder Stapel vorgehalten sein. Die Zuförderung bringt auf die Papierbahn Antriebskräfte in einer vordefinierten Förderrichtung auf. Insbesondere fällt die Förderrichtung mit einer Haupterstreckungsrichtung der Fertigungsvorrichtung, insbesondere eines Gehäuses oder eines Gehäuseträgers der Fertigungsvorrichtung, zusammen. Entlang des Wegs der Papierbahn in und durch die Fertigungsvorrichtung wird die zweidimensionale Papierbahn zu einem dreidimensionalen Füllmaterialstrang umgeformt. Insbesondere weist die Fertigungsvorrichtung einen sich verjüngenden Förderkanal auf. In dem Förderkanal werden die Längsränder der Papierbahn zur Papierbahnmitte umgeschlagen, um Luftzwischenräume zu bilden. Insbesondere weist die Fertigungsvorrichtung Prägeräder auf, die die Papierbahn deformieren, um einen dreidimensionalen Füllmaterialstrang zu formen. Insbesondere übertragen die Prägeräder Antriebskräfte auf die Papierbahn. Der Füllmaterialstrang läuft in die Ablängeinrichtung, die insbesondere in vordefinierten Zeit- und/oder Längenintervallen einen Abschnitt von dem Füllmaterialstrang abtrennt. Es sei klar, dass auch die Ablängeinrichtung den Füllmaterialstrang weiter umformen kann und/oder Antriebskräfte auf den Füllmaterialstrang aufbringen kann.

[0011] Die an die Ablängeinrichtung anschließende Abfördereinrichtung teilt dem Füllmaterialerzeugnis Antriebskräfte in Förderrichtung oder einer Richtung mit, die eine überwiegende Richtungskomponente in Förderrichtung aufweist, um das Füllmaterialerzeugnis aus dem Arbeitsbereich der Ablängeinrichtung zu entfernen. Insbesondere treibt die Abfördereinrichtung das abgetrennte Füllmaterialerzeugnis hin zu und/oder durch eine Abgabeöffnung in der Fertigungsvorrichtung, so dass das Füllmaterialerzeugnis von einer Bedienperson weiterverwendet werden kann. Insbesondere überträgt die Abfördereinrichtung Antriebskräfte auf den Füllmaterialstrang zumindest unmittelbar bevor die Ablängeinrichtung das Füllmaterialerzeugnis von dem Füllmaterialstrang abtrennt. Insbesondere schließt die Abfördereinrichtung strukturell unmittelbar an die Ablängeinrichtung in Förderrichtung an.

[0012] Bei einer bevorzugten Ausführung ist eine von der Abfördereinrichtung dem Füllmaterialerzeugnis und/oder dem Füllmaterialstrang mitgeteilte Fördergeschwindigkeit gleich oder größer der von der Zuförderung der Papierbahn mitgeteilten Fördergeschwindigkeit. Die Zuförderung bestimmt eine Zufördergeschwindigkeit, in der die Papierbahn der Fertigungsvorrichtung und der Ablängeinrichtung zugeführt wird. Die Abfördereinrichtung greift in die zu einem Füllmaterialstrang umgeformte Papierbahn ein und fördert diese mit einer Fördergeschwindigkeit in Förderrichtung weiter, die mindestens der Zufördergeschwindigkeit entspricht. Dadurch wird erreicht, dass der Füllmaterialstrang zumindest im Moment des Abtrennens sowohl durch die Zuförderung als auch durch die Abförderung gehalten und/oder geführt ist. Insbesondere ist die Ablängeinrichtung auf die Abfördereinrichtung und/oder die Zuförderung derart abgestimmt, dass eine Führung des Füllmaterialstrangs bereits vor dem Abtrennen gegeben ist. Durch die wenigstens gleich große Abfördergeschwindigkeit bezogen auf die Zufördergeschwindigkeit wird außerdem sichergestellt, dass nach dem Abtrennen des Füllmaterialerzeugnisses der Vorderrand des Füllmaterialstrangs von der Zuförderung und/oder der Ablängeinrichtung in den Antriebskräfteeinflussbereich, insbesondere den Eingriffsbereich der Abfördereinrichtung gelangt, ohne dass dieser mit einem nachlaufenden Kurzrand des Füllmaterialerzeugnisses in Kontakt kommt.

[0013] Bei einer bevorzugten Ausführung sind die Zuförderung und/oder die Abfördereinrichtung mit der Ablängeinrichtung derart synchronisiert, dass vor und/oder beim Abtrennen des Füllmaterialerzeugnisses die Zuförderung und die Abfördereinrichtung dem Füllmaterialstrang Förderkräfte mitteilen. Es sei klar, dass Förderkräfte kraftschlüssig, wie durch Reib- oder Verzahnungseingriff, oder kontaktfrei, wie durch eine Druckluftbeaufschlagung, dem Füllmaterialstrang und/oder der Papierbahn oder dem Füllmaterialerzeugnis mitgeteilt sein können. Die Ablängeinrichtung durchtrennt zeitabgestimmt den Füllmaterialstrang, der die Ablängeinrichtung mit einer durch die Zuförderung und/oder die Abfördereinrichtung erzeugten Fördergeschwindigkeit durchläuft. Insbesondere ist die (Zu-)Fördergeschwindigkeit vor und während und/oder nach dem Abtrennen konstant. Das Abtrennen des Füllmaterialerzeugnisses erfolgt somit im Förderfluss ohne Zeitverlust. Zudem ist sichergestellt, dass das abgetrennte Füllmaterialerzeugnis von dem Moment des Abtrennens an Förderkräfte erfährt, die ein ungeführtes Verbleiben in der Fertigungsvorrichtung unterbinden, so dass kein Fördermaterialstau auftreten kann. Insbesondere weisen die Zuförderung, die Abfördereinrichtung und die Ablängeinrichtung Initialzustände und/oder Initialpositionen auf, die aufeinander abgestimmt sind, so dass bei einem Erstdurchlauf eines vorlaufenden Papierbahnabschnitts die Ablängeinrichtung genau dann ein erstes Füllmaterialerzeugnis von dem umgeformten Füllmaterialstrang abtrennt, unmittelbar nachdem die Abfördereinrichtung dem vorlaufenden Füllmaterialstrangbeginn erstmalig Förderantriebskräfte mitteilt. Insbesondere ist die Abfördereinrichtung mit der Ablängeinrichtung derart synchron angesteuert, dass ein Füllmaterialerzeugnis stets dann von dem Füllmaterialstrang abgetrennt wird, sobald die Abfördereinrichtung einem vorlaufenden Rand des Füllmaterialstrangs Abförderantriebskräfte mitteilt.

[0014] Bei einer bevorzugten Ausführung sind die Zuförderung und/oder die Abfördereinrichtung und die Ablängeinrichtung derart aufeinander abgestimmt, dass der Füllmaterialstrang insbesondere beim Abtrennen unter Zugspannung gebracht wird. Insbesondere teilt die Abfördereinrichtung einem vorlaufenden Rand des Füllmaterialstrangs und/oder dem Füllmaterialstrang eine vorzugsweise geringfügig höhere, wie etwa 1 bis 10 % höhere, (Ab-)Fördergeschwindigkeit mit, als die Zuförderung. Insbesondere ist die Abfördergeschwindigkeit nur kurz vor und/oder während des Abtrennens des Füllmaterialerzeugnisses erhöht. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass zum Erzeugen der Zugspannung ein Abstand zwischen einer Eingriffsstelle der Zuförderung in die Papierbahn und einer Eingriffsstelle der Abfördereinrichtung in den Füllmaterialstrang zeitweise erhöht wird. Ein unter einer leichten Zugspannung stehender Füllmaterialstrang erlaubt eine exakte Längenkonfektionierung. Sofern zum Abtrennen Schneidwerkzeuge eingesetzt werden, unterliegen diese einem geringeren Verschleiß.

[0015] Bei einer bevorzugten Ausführung weist die Vorrichtung eine Antriebsgetriebeeinheit auf, welche die Zuförderung und/oder die Abfördereinrichtung derart ansteuert und/oder antreibt, dass nach dem Abtrennen eines Füllmaterialerzeugnisses die Förderung des Füllmaterialstrangs solange fortgesetzt wird, bis ein in Förderrichtung vorlaufender Rand des Füllmaterialstrangs in Eingriff mit der Abfördereinrichtung kommt. Insbesondere weist die Antriebsgetriebeeinheit eine Sensorik zum Erfassen von Antriebskräften und/oder eine Zeitsteuerung auf, die misst, ob der vorlaufende Rand des Füllmaterialstrangs mit der Abfördereinrichtung in Eingriff gekommen ist. Die Antriebsgetriebeeinheit läuft nach dem Erzeugen eines Füllmaterialerzeugnisses insbesondere ohne Eingriff einer Bedienperson solange nach, bis der Füllmaterialstrang sowohl durch die Zuförderung als auch die Abfördereinrichtung geführt ist. Dadurch wird vermieden, dass ein Füllmaterialstrangende nach dem Abtrennen des Füllmaterialerzeugnisses ungeführt in der Fertigungsvorrichtung verbleibt und bei einem möglichen Wiederanfahren der Fertigungsvorrichtung einen Förderstau verursachen könnte.

[0016] Bei einer bevorzugten Ausführung weist die Zuförderung und/oder die Abfördereinrichtung ein Räderwerk auf. Insbesondere erfasst das Räderwerk wenigstens eines von Papierbahn, Füllmaterialstrang und Füllmaterialerzeugnis zwischen zwei insbesondere entlang der Förderrichtung gegenüberliegend angeordneten Förderrädern. Vorzugsweise umfassen die Zuförderung und die Abfördereinrichtung jeweils ein Räderwerk. Insbesondere ist das Räderwerk der Zuförderung als Prägeräderpaar realisiert, das die Papierbahn zu einem Füllmaterialstrang umformt. Vorzugsweise transportiert das Räderwerk die Papierbahn, den Füllmaterialstrang und/oder das Füllmaterialerzeugnis entlang der Förderrichtung und/oder einer Durchführrichtung, die durch eine gemeinsame Tangente an die jeweiligen Außenumfänge der Förderräder des Räderwerks definiert ist. Insbesondere ist die Durchführrichtung gleich der Förderrichtung. Alternativ kann vorgesehen sein, dass sich die Durchführrichtungen eines Räderwerks der Zuförderung und eines Räderwerks der Abfördereinrichtung in einem Winkel von weniger als 45° und mehr als 5° kreuzen.

[0017] Bei einer bevorzugten Ausführung umfasst die Zuförderung und/oder die Abfördereinrichtung insbesondere je ein Räderwerk mit je zwei insbesondere relativ zu der Förderrichtung lateral gegenüberliegend angeordneten Förderrädern. Insbesondere weisen die Förderräder eines jeweiligen Räderwerks unterschiedliche Raddurchmesser auf. Vorzugsweise sind die Abstände der Achsen der Förderräder eines jeweiligen Räderwerks bezüglich der Raddurchmesser oder der Summe der Radien der beiden Förderräder derart unterdimensioniert, dass die Förderräder gegeneinander elastisch vorgespannt sind. Durch die elastische Vorspannung kann auch bei unprofilierten Förderrädern eine ausreichende Antriebskraftübertragung auf den Füllmaterialstrang und/oder das Füllmaterialerzeugnis sichergestellt werden. Ein Durchgreifen durch die Zuförderung oder die Abfördereinrichtung in den Bereich der Ablängeinrichtung wird durch die elastische Vorspannung erschwert.

[0018] Bei einer bevorzugten Ausführung weist die Zuförderung und/oder die Abfördereinrichtung je wenigstens ein Förderrad auf. Vorzugsweise umfasst das wenigstens eine Förderrad einen elastisch deformierbaren Abrollbereich. Insbesondere ist das Förderrad durch einen Elastomerkörper, wie einen PU-Schaumkörper gebildet. Insbesondere weist das Förderrad eine Verzahnung auf. Vorzugsweise weist die Zuförderung und/oder Abfördereinrichtung je zwei Förderräder auf, wobei das eine eine Verzahnung aufweist und das andere Förderrad eine gegengleiche Verzahnung aufweist, in die die Verzahnung des ersten Förderrads insbesondere Antriebskräfte übertragend eingreift. Durch einen Antriebskräfte übertragenden Kraftschluss zwischen den Förderrädern und/oder der Abfördereinrichtung kann eine Antriebskraftübertragung auf die Papierbahn und/oder den Füllmaterialstrang zuverlässig erfolgen, ohne dass beide Förderräder angetrieben werden müssten. Dies ermöglicht eine kostengünstige Konstruktion der Fertigungsvorrichtung.

[0019] Bei einer bevorzugten Ausführung weist die Ablängeinrichtung einen Rotationsschneider auf, der insbesondere zwei auf je einer Welle gelagerte, bezüglich der Förderrichtung lateral gegenüberliegend angeordnete Werkzeugteile umfasst. Insbesondere umfasst der Rotationsschneider ein Schneidkissen an einem Werkzeugteil und eine Schneide an dem gegenüberliegenden Werkzeugteil. Insbesondere erstreckt sich die im Wesentlichen vorzugsweise geradlinige Schneide quer, im Wesentlichen senkrecht zur Förderrichtung. Insbesondere ist die Schneide in die Richtung der Welle vor- und/oder nachlaufend wenigstens einer Perforationsnase und/oder Schlitzaufnahme angeordnet. Vorzugsweise weist ein Werkzeugteil zumindest die eine Perforationsnase auf und das andere Werkzeugteil zumindest eine Schlitzaufnahme, in die die Perforationsnase während eines Umlaufs des Rotationsschneiders eingreift.

[0020] Bei einer bevorzugten Ausführung weist die Vorrichtung eine Vorformstation auf, die insbesondere der Zuförderung in Förderrichtung nachgeordnet ist und die Papierbahn in einen dreidimensionalen Füllmaterialstrang umformt. Insbesondere ist die Vorformstation durch einen Trichter zum Umformen der Papierbahn und/oder ein Räderwerk der Zuförderung gebildet, das mit der Papierbahn in Förder- und/oder Prägeeingriff steht.

[0021] Bei einer bevorzugten Ausführung weist die Ablängeinrichtung ein Perforationswerkzeug zum Einbringen einer Perforation in den Füllmaterialstrang auf, das wenigstens eine Perforationsnase, wenigstens eine Perforationsaufnahme und wenigstens einen Abstreifer umfasst. Insbesondere sind die Perforationsnase und die wenigstens eine Perforationsaufnahme, wie eine Schlitzaufnahme, derart einander zugeordnet, dass zum Perforieren die wenigstens eine Perforationsnase bezüglich der wenigstens einen Perforationsaufnahme, wie der Schlitzaufnahme, ein- und ausfahren kann. Insbesondere ist der Abstreifer der wenigstens einen Perforationsnase und/oder der wenigstens einen Perforationsaufnahme derart zugeordnet, dass beim Ausfahren der perforierte Füllmaterialstrang von der wenigstens einen Perforationsnase und/oder von der wenigstens einen Perforationsaufnahme entfernt wird. Insbesondere ist das Perforationswerkzeug entsprechend der deutschen Patentanmeldung 10 2013 015 875.3 mit Anmeldetag 23. September 2013 ausgeführt.

[0022] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungen gemäß den beiliegenden Figuren deutlich, in denen zeigen:

Figur 1

eine perspektivische Ansicht des Innenaufbaus der Fertigungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; und

Figur 2

eine Schnittdarstellung der Fertigungsvorrichtung gemäß Figur 1.

[0023] In den Figuren 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum maschinellen Fertigen eines Füllmaterialerzeugnisses im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 10 versehen. In den Darstellungen ist die Fertigungsvorrichtung 10 ohne Gehäuse dargestellt, so dass der Blick frei auf den Gehäuseträger 13 und die erfindungsrelevanten Bauteile der Fertigungsvorrichtung 10 ist. Die Fertigungsvorrichtung 10 umfasst eine Zuförderung 2, die eine nicht näher dargestellte Papierbahn, die in Rollen- oder Stapelform vorliegt, von einer Papieraufnahme abfördert, z.B. von einer Rolle wickelt oder einem Stapel abträgt, und in einer Förderrichtung F in die Fertigungsvorrichtung 10 zieht.

[0024] Die Zuförderung 2 umfasst einen Zuführtrichter 21, der sich von einer nicht näher dargestellten Papieraufnahme hin zu einem den Gehäuseträger in dessen Erstreckungsrichtung durchlaufenden Förderkanal verjüngt, der an einer Ausgabeöffnung 9 mündet. Die Zuförderung umfasst außerdem ein unmittelbar an den Zuführtrichter 21 anschließendes Räderwerk 23, das in dem Gehäuseträger 11 drehbar gelagert ist und der Papierbahn tangential zu den Rädern Förderkräfte mitteilt. Bei der Zuführung der Papierbahn durch den Trichter 21 wird die schlauch- oder bahnförmig abgewickelte Papierbahn in deren Volumenausdehnung radial zur Förderrichtung F komprimiert, so dass durch Knicken und Falten einzelner Papierbahnabschnitte Lufthohlräume entstehen, welche eine Polsterwirkung des zu fertigenden Füllmaterialerzeugnisses bestimmen.

[0025] Das Räderwerk 23 der Zuförderung 2 wird durch zwei gegenüberliegend entlang des Förderkanals angeordnete Förderräder 23a, 23b gebildet, von denen insbesondere nur eines drehangetrieben ist (nicht näher dargestellt). Der Drehantrieb kann über ein nicht näher dargestelltes Getriebe oder ein Zahnriemensystem von einer Antriebsgetriebeeinheit 120 abgegriffen sein. Das zweite Förderrad 23b des Räderwerks 23 ist im Wesentlichen frei drehend gelagert. Die Förderräder 23a, 23b stehen in gegenseitigem Eingriff, so dass die Antriebskräfte von dem angetriebenen Förderrad 23a dem Förderrad 23b mitgeteilt werden. Wie in Figur 2 zu erkennen ist, sind die Drehwelle 25b des freidrehenden Förderrads 23b und die Drehwelle 25a des Förderrads 23a bezogen auf die maximalen Außendurchmesser der Förderräder in einem unterdimensionierten radialen Abstand zueinander in dem Gehäuseträger 13 angeordnet, so dass sich eine Förderradüberschneidung und somit ein Förderkontaktbereich 26 zwischen den Förderrädern 23a, 23b ergibt. Die Förderräder 23a, 23b sind elastisch gegeneinander vorgespannt.

[0026] Das angetriebene Förderrad 23a ist mit einem elastisch deformierbaren Abrollbereich 24 versehen, wie einer Schaumstofflauffläche, der sich im Kontaktbereich 24 relativ zu dem mitangetriebenen Förderrad 23b elastisch verformt. Beide Förderräder 23a, 23b können überwiegend oder vollständig aus einem elastischen Material, wie Schaumstoff, gefertigt sein, oder wie das Förderrad 23a einen elastischen Abrollbereich 24 oder eine elastische Lauffläche, zum Beispiels aus Schaumstoff, aufweisen. Alternativ sind die Förderräder 23a, 23b als Zahnräder ausgeführt, die ineinander und in die Papierbahn eingreifen und zudem eine Verprägung der Lufteinschlüsse in die Papierbahn zu einem Füllmaterialerzeugnisstrang erreichen.

[0027] Das Räderwerk 23 ergreift die durch den Trichter 21 vorgeformte Papierbahn und formt mittels der zwischen den Förderrädern 23a, 23b auf die vorgeformte Papierbahn wirkenden Druckkraft Knicke und Falten in die Papierbahn ein, so dass ein dreidimensionaler Füllmaterialerzeugnisstrang mit polsternden Lufteinschlüssen vorgeformt wird. Die Förderrichtung F ist im Speziellen durch eine gemeinsame Tangente an die beiden Förderräder 23a, 23b der Zuförderung 2 definiert. Alternativ bestimmt sich die Förderrichtung F aus Strangdurchlauferstreckung der Papierbahn bzw. des Füllmaterialstrangs bei Durchlaufen der Vorrichtung 10. Der Trichter 21 und das Räderwerk 23 der Zuförderung 2 bilden gemeinsam eine Vorformstation. Ein Beispiel für eine Zuförderung, die Vorformarbeit leitet, ist durch die Vorformstation gemäß DE 10 2012 018 941 A1 gegeben, deren Inhalt in die Figurenbeschreibung einfließen soll.

[0028] In Förderrichtung F schließt an die Zuförderung ein ebenfalls im Gehäuseträger die Ablängeinrichtung 4 an. Die Ablängeinrichtung weist ein Perforationswerkzeug der Art auf, das beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung 10 2013 015 875.3 mit Anmeldetag 23.09.2013 bekannt ist, deren Inhalt in die Figurenbeschreibung einfließen soll.

[0029] Das Perforationswerkzeug umfasst zwei gegenüberliegend im Wesentlichen symmetrisch zur Förderrichtung angeordnete Werkzeugteile 127, 129. Die Werkzeugteile 127, 129 sind jeweils auf einer Welle 27, 27' drehend im Gehäuseträger 13 gelagert. Ein Werkzeugteil weist eine Schneide 37 auf, die im Laufe einer Umdrehung um die Welle 27 einen in Förderrichtung F transportierten Füllmaterialstrang durchtrennt. Das zweite Werkzeugteil, das sich synchron zum ersten um die Welle 27' dreht, weist ein Schneidkissen 183 auf. Das Schneidkissen 183 und die Schneide 37 kommen zum Abtrennen des Füllmaterialerzeugnisses vom Füllmaterialstrang in Schneidkontakt. Die Wellen 27, 27' werden durch ein jeweiliges Antriebszahnrad 161, 161' drehangetrieben, die den durch die Schneide 37 und das Schneidkissen 183 gebildeten Rotationsschneider drehantreiben. Die Zahnräder 161, 161' weisen jeweils rotationssymmetrisch entlang des Umfangs gleichmäßig verteilte insbesondere kreisförmige Materialausnehmungen 163 auf. Mittels der Materialausnehmungen 163 wird das Gewicht der Antriebszahnräder 161, 161' reduziert und die Rotationsträgheit verringert.

[0030] In Förderrichtung F schließt unmittelbar an die Ablängeinrichtung 4 eine Abfördereinrichtung 6 an. Die Abfördereinrichtung 6 weist zwei Förderräder 61, 63 auf, deren Drehwellen 69, 69' auf gegenüberliegenden Seiten eines entlang der Förderrichtung F verlaufenden Förderkanals des Gehäuseträgers 13 angeordnet sind. Das Förderrad 61 weist einen größeren Durchmesser als das Förderrad 63 auf. Die Welle 69' des Förderrads 63 ist in Förderrichtung in geringerem Abstand zur Welle 27' der Ablängeinrichtung 4 angeordnet als die Welle 69 zur Welle 27. Der Abstand der Wellen 69, 69' der Abfördereinrichtung ist relativ zu dem maximalen Außendurchmessern der Förderräder 61, 63 unterdimensioniert, so dass ein unter Kompressionsvorspannung stehender Kontaktbereich 66 zwischen den Förderrädern 61, 63 gebildet ist. Aufgrund der nicht exakt senkrecht zur Förderrichtung F gegenüber liegenden Anordnung oder in Förderrichtung F versetzten Anordnung der Wellen 69, 69' resultiert eine Abförderrichtung D zwischen den Förderrädern 61, 63, welche die durch die Zuförderung und/oder die Gehäuseträgererstreckung definierte Förderrichtung F kreuzt. Die Abförderrichtung D ist durch eine gemeinsame Tangente an die Förderräder 61, 63 festgelegt. Die Förderräder 61, 63 weisen eine elastische Lauffläche auf oder sind überwiegend oder vollständig aus einem elastischen Material, wie einem Schaumstoff, gefertigt.

[0031] Die Ausgabeöffnung 9 der Vorrichtung 10 ist von einer schwenkbar gelagerten Klappe 91 verdeckt. Die Klappe 91 ist nach Art eines Rückschlagventils ausgeführt. Insbesondere ist die Klappe 91 derart in der Ausgabeöffnung 9 gelagert, dass die Abförderrichtung D durch die Förderräder 61, 63 im Wesentlichen senkrecht zur geschlossenen Klappe 91 steht.

[0032] Die Welle 69 des Förderrads 61 weist einen Abtriebsritzel 68 auf. Die Antriebsgetriebeeinheit 120 treibt ein Antriebsritzel 121 an, das über einen Zahnriemen 123 Drehantriebskräfte auf das Abtriebsritzel 68 der Abfördereinrichtung 6. Eine Spannrolle 28 ist in dem Gehäuseträger 13 relativ zu dem Antriebsritzel 121 und dem Zahnriemen 123 derart angeordnet, dass diese eine Vorspannung senkrecht zur Laufrichtung des Zahnriemens 123 auf den Zahnriemen aufbringt. Die Spann- oder Umlenkrolle 28 kontaktiert die ungezahnte Außenfläche des Zahnriemens 123, um den Zahnriemen umzulenken. Die Antriebsgetriebeeinheit 120 erzeugt außerdem Drehantriebskräfte für die Ablängeinrichtung 4. Die Antriebskräfte werden über die Zahnräder 161, 161' auf die Ablängeinrichtung 4 übertragen, was für eine bessere Übersichtlichkeit in den Figuren nicht näher dargestellt ist.

[0033] Die Drehgeschwindigkeit des Räderwerks 23 der Zuförderung 2 ist auf die Drehgeschwindigkeit der Förderräder 61, 63 der Abfördereinrichtung 6 sowie auf die Drehgeschwindigkeit der Ablängeinrichtung 4 derart abgestimmt, dass die Ablängeinrichtung 4 eine Schnittposition erst dann erreicht, wenn ein durch die Zuförderung 2 bereitgestellter Füllmaterialstrang in Eingriff mit den Förderrädern 61, 63 der Abfördereinrichtung 6 kommt. Die Schnittposition ist dadurch definiert, dass die Schneide 37 in Kontakt mit dem Schneidkissen 183 steht und insbesondere parallel zu diesem ausgerichtet ist. Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine vorbestimmte Wartungsposition für eine Erstinbetriebnahme aufweist, um eine vordefinierte Stellung von Ablängeinrichtung 6, insbesondere des Rotationsschneiders festzulegen.

[0034] Die Räderwerke 23, 62 der Zuförderung 2 und der Abfördereinrichtung 6 sowie die Zahnräder 161, 161' der Ablängeinrichtung 4 sind arbeiten insbesondere mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten synchron. Das heißt, dass die sich die Förderräder 23a, 23b, 61, 63 und die Zahnräder 161 ,161' in einem vorbestimmten Zeit- und Geschwindigkeitsverhältnis zueinander drehen.

[0035] Die Antriebsgetriebeeinheit 120 kann über eine nicht näher dargestellte Sensorik oder Zeitsteuerung derart ausgelegt sein, dass nach dem Ablängen eines Füllmaterialerzeugnisses von einem Füllmaterialstrang zumindest die Zuförderung 2 solange nachläuft, bis der dem Füllmaterialerzeugnis nachlaufende Vorderrand des Füllmaterialstrangs in Eingriff mit der Abfördereinrichtung 6 kommt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Anlage in einem vordefinierten Betriebszustand anhält und beim Wiederauflauf kein Fördermaterialstau auftreten kann.

[0036] Vorzugsweise ist die Drehgeschwindigkeit der Ablängeinrichtung 4 derart auf die Drehgeschwindigkeit der Zuförderung 2 und der Abfördereinrichtung 6 abgestimmt, dass innerhalb einer Umdrehung zwischen Schneidposition und Schneidposition eine vordefinierte Länge des Füllmaterialstrangs entlang der Förderrichtung F die Vorrichtung 10 durchläuft. Vorzugsweise ist die Geschwindigkeit der Ablängeinrichtung relativ zu der Fördergeschwindigkeit der Zuförderung 2 und der Abfördereinrichtung 6 einstellbar, um die Länge des zu fertigenden Füllmaterialerzeugnisses einzustellen. Vorzugsweise sind die Drehgeschwindigkeiten in einem vorbestimmten Verhältnis zueinander synchronisiert. Diese Aufgabe wird durch ein Getriebe des Antriebsgetriebeeinheit 120 sowie durch die von dem Antriebsritzel 121, einem Getriebe der Zuförderung, dem Abtriebsritzel 68 und den Zahnrädern 161, 161' bereitgestellte Übersetzung erreicht.

[0037] Der Fertigungsablauf eines Füllmaterialerzeugnisses gestaltet sich wie folgt: Die Papierbahn wird durch die Zuförderung 2 in die Vorrichtung 10 in Förderrichtung F entlang der Längserstreckung des Gehäuseträgers 13 eingezogen und beim Durchlaufen des Räderwerks 23 der Zuförderung 2 in einen dreidimensionaler Füllmaterialerzeugnisstrang vorgeformt. Die Zufördergeschwindigkeit der Zuförderung 2 ist dabei auf die Drehgeschwindigkeit des Rotationsschneiders der Ablängeinrichtung 4 und dessen vordefinierter Initialdrehposition derart synchron abgestimmt, dass das Räderwerk 62 der Abfördereinrichtung 6, das die Förderräder 61, 63 umfasst, in einen Fördereingriff mit dem Füllmaterialstrang kommt, bevor die Schneide 37 der Ablängeinrichtung 4 die Schnittposition erreicht, um von dem Füllmaterialstrang das Füllmaterialerzeugnis abzuschneiden.

[0038] Die Abfördereinrichtung 6 bringt auf das Füllmaterialerzeugnis eine Abfördergeschwindigkeit auf, die größer oder gleich der von der Zuförderung 2 auf den Füllmaterialstrang aufgebrachten Zufördergeschwindigkeit ist. Dadurch wird sichergestellt, dass kein Papierstau auftreten kann. Vorzugsweise wird durch eine zwischen 0,1 % und 20 %, insbesondere zwischen 0,1 % und 10 %, vorzugsweise zwischen 0,1 % und 5 % höhere Abfördergeschwindigkeit der Füllmaterialstrang im Moment des Abtrennens unter Zugspannung innerhalb der Vorrichtung geführt.

[0039] Das Füllmaterialerzeugnis wird im Anschluss durch die Abfördereinrichtung 6 in Richtung der Abgabeöffnung 9 transportiert, wobei die Fördergeschwindigkeit hoch genug ist, um die Verschlussklappe 91 aufzustoßen. Alternativ öffnet die Antriebsgetriebeeinheit 120 synchronisiert mit der Ablängeinrichtung 4 und/oder der Abfördereinrichtung 6 die Verschlussklappe 91 intervallweise oder in einem vordefinierten Zeitabstand zum Abtrennen.

[0040] Die Schneide 37 der Ablängeinrichtung 4 ist in einem Perforationswerkzeug mit einem Nasenwerkezugteil 127 und einem Aufnahmewerkzeugteil 129 integriert, welche beim Abtrennen des Füllmaterialerzeugnisses Formerhaltungsperforationen am nachlaufenden Füllmaterialerzeugnisrand und dem vorläufigen Füllmaterialrand fertigen. Das Aufnahmewerkzeugteil 129 weist ein Schneidkissen 183 und Schlitzaussparungen 177a, 177b auf, in die Perforationsnasen 45a, 45b des gegenüberliegenden Nasenwerkzeugteils 127 eindringen. In dem Nasenwerkzeugteil 129 ist ein Abstreifer 57 vorgesehen, der als PU-Schaumbalken ausgeführt ist, um nach der Perforation den Füllmaterialstrang aus dem Perforationswerkzeug zu entfernen.

[0041] Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können einzeln als auch in ihrer Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Bezugszeichenliste

[0042] 

2

Zuförderung

4

Ablängeinrichtung

6

Abfördereinrichtung

9

Ausgabeöffnung

10

Fertigungsvorrichtung

13

Gehäuseträger

21

Zuführtrichter

23, 62

Räderwerk

23a, 23b, 61, 63

Förderräder

24

Abrollbereich

25a, 25b

Drehwelle

26, 66

Förderkontaktbereich

27, 27', 69, 69'

Welle

28

Spannrolle

37

Schneide

45a, 45b

Perforationsnasen

57

Abstreifer

68

Abtriebsritzel

91

Klappe

120

Antriebsgetriebeeinheit

121

Antriebsritzel

123

Zahnriemen

127

Nasenwerkzeugteil

129

Aufnahmewerkzeugteil

161, 161'

Zahnräder

183

Schneidkissen

177a, 177b

Schlitzaussparungen

163

Materialausnehmungen

D

Abförderrichtung

F

Förderrichtung

Ansprüche

1. Vorrichtung (10) zum maschinellen Fertigen eines Füllmaterialerzeugnisses aus einer ein- oder mehrlagigen kontinuierlichen Papierbahn, umfassend

- eine Zuförderung (2) zum Einziehen der Papierbahn in die Vorrichtung, wodurch eine Förderrichtung (F) definiert ist, und

- eine Ablängeinrichtung (4) zum Abtrennen des Füllmaterialerzeugnisses von einem in der Vorrichtung (10) aus der Papierbahn umgeformten dreidimensionalen Füllmaterialstrang,

dadurch gekennzeichnet, dass an die Ablängeinrichtung (4) in Förderrichtung (F) eine Abfördereinrichtung (6) anschließt, die das abgetrennte Füllmaterialerzeugnis von der Ablängeinrichtung (4) wegtransportiert.

2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der Abfördereinrichtung (6) dem Füllmaterialerzeugnis und/oder dem Füllmaterialstrang mitgeteilte Fördergeschwindigkeit größer oder gleich einer von der Zuförderung (2) der Papierbahn mitgeteilten Fördergeschwindigkeit ist.

3. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuförderung (2) und/oder die Abfördereinrichtung (6) mit der Ablängeinrichtung (4) derart synchronisiert sind, dass vor und/oder beim Abtrennen des Füllmaterialerzeugnisses die Zuförderung (2) und die Abfördereinrichtung (6) dem Füllmaterialstrang Förderkräfte mitteilen.

4. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuförderung (2) und/oder die Abfördereinrichtung (6) und die Ablängeinrichtung (4) derart aufeinander abgestimmt sind, dass der Füllmaterialstrang insbesondere beim Abtrennen unter Zugspannung gebracht wird.

5. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Antriebsgetriebeeinheit (120) aufweist, welche die Zuförderung (2) und/oder die Abfördereinrichtung (6) derart ansteuert, dass nach dem Abtrennen eines Füllmaterialerzeugnisses die Förderung des Füllmaterialstrangs fortgesetzt wird, bis ein in Förderrichtung vorlaufender Rand des Füllmaterialstrangs in Eingriff mit der Abfördereinrichtung (6) kommt, wobei insbesondere die Antriebsgetriebeeinheit (120) eine Sensorik zum Erfassen von Antriebskräften und/oder eine Zeitsteuerung aufweist.

6. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuförderung (2) und/oder die Abfördereinrichtung (6) ein Räderwerk (23, 62) aufweist, das insbesondere wenigstens eines von Papierbahn, Füllmaterialstrang und Füllmaterialerzeugnis zwischen zwei Förderrädern (23a, 23b, 61, 63) erfasst und entlang der Förderrichtung (F) und/oder einer durch eine gemeinsame Tangente an einen jeweiligen Außenumfang der Förderräder (23a, 23b, 61, 63) des Räderwerks (23, 62) definierten Durchführrichtung (D) weitertransportiert.

7. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuförderung (2) und/oder die Abfördereinrichtung (6) insbesondere je ein Räderwerk (23, 62) mit je zwei insbesondere lateral gegenüberliegend relativ zu der Förderrichtung (F) angeordneten Förderrädern ((23a, 23b, 61, 63)) umfasst, die insbesondere unterschiedliche Raddurchmesser aufweisen und/oder deren Radachsabstand bezüglich der Raddurchmesser derart unterdimensioniert ist, dass die Förderräder (23a, 23b, 61, 63) gegeneinander elastisch vorgespannt sind.

8. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuförderung (2) und/oder die Abfördereinrichtung (6) je wenigstens ein Förderrad (23a, 23b, 61, 63) aufweist, das vorzugsweise einen elastisch deformierbaren Abrollbereich (24) umfasst, wobei insbesondere das Förderrad (23a, 23b, 61, 63) durch einen Elastomerkörper, wie einen PU-Schaumkörper, gebildet ist, und/oder das eine Verzahnung aufweist, die insbesondere in eine Verzahnung eines jeweiligen gegenüberliegenden Förderrads (23a, 23b, 61, 63) insbesondere antriebskräfteübertragend eingreift.

9. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablängeinrichtung (6) einen insbesondere zwei auf je auf einer Welle (27, 27') gelagerte Werkzeugteile umfassenden Rotationsschneider aufweist, der insbesondere eine Schneide (37) und ein Schneidkissen (73) umfasst, wobei insbesondere die im Wesentlichen geradlinige Schneide (37) sich quer, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Förderrichtung (F) erstreckt und/oder der Schneide (37) in Drehrichtung (R) der Welle (27) vor- und/oder nachlaufend wenigstens einer Perforationsnase (45a, 45b) und/oder Schlitzaufnahme (177a, 177b) angeordnet ist.

10. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine insbesondere der Zuförderung in Förderrichtung nachgeordnete Vorformstation aufweist, welche die Papierbahn in einen dreidimensionalen Füllmaterialstrang umformt, wobei insbesondere die Vorformstation durch einen Trichter (21) zum Umformen der Papierbahn und ein Räderwerk (23) der Zuförderung (2) gebildet ist, das mit der Papierbahn in Förder- und/oder Prägeeingriff steht.

11. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablängeinrichtung (4) ein Perforationswerkzeug zum Einbringen einer Perforation in den Füllmaterialstrang aufweist, das wenigstens eine Perforationsnase (45a, 45b), wenigstens eine Perforationsaufnahme und wenigstens einen Abstreifer (57) umfasst, wobei insbesondere die wenigstens eine Perforationsnase (45a, 45b) und die wenigstens eine Perforationsaufnahme derart einander zugeordnet sind, dass zum Perforieren die wenigstens eine Perforationsnase (45a, 45b) bezüglich der wenigstens einen Perforationsaufnahme ein- und ausfahren kann, und/oder der Abstreifer (57) der wenigstens einen Perforationsnase (45a, 45b) und/oder der wenigstens einen Perforationsaufnahme derart zugeordnet ist, dass beim Ausfahren das perforierte Füllmaterialerzeugnis von der wenigstens einen Perforationsnase (45a, 45b) und/oder von der wenigstens einen Perforationsaufnahme entfernt wird.

Zeichnung