DE69908551T2

DE69908551T2 - Maschine und verfahren zum herstellen von polsterelementen

Info

Publication number: DE69908551T2
Application number: DE69908551T
Authority: DE
Inventors: J. Joseph HARDING; O. Richard RATZEL; E. Thomas MANLEY; Theo Corthout; P. Roger RINKENS; Pieter Fennema
Original assignee: Ranpak Corp
Current assignee: Ranpak Corp
Priority date: 1998-01-12
Filing date: 1999-01-12
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2019-01-13
Also published as: EP2052850A1; AU2223699A; US20030195102A1; DE69908551D1; WO1999034968A2; US6200251B1; EP2052850B1; WO1999034968A3; EP1047545A2; US6758801B2; DE69940790D1; EP1047545B1; US6610001B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen, wie dargestellt ist, auf eine Polsterumwandlungsmaschine und ein Polsterumwandlungsverfahren. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Trennvorrichtung, eine Konstant-Zubringer-Vorrichtung und/oder ein Formungselement zur Verwendung in einer Polsterumwandlungsmaschine oder in einem Polsterumwandlungsverfahren.
Hintergrund der Erfindung
In dem Vorgang des Transportierens eines Gutes von einem Ort zum anderen wird typischerweise ein schützendes Packmaterial in der Transportkiste oder Box platziert, um jegliche Leerräume zu füllen und/oder um das Gut während des Transportvorganges zu polstern. Einige konventionelle und allgemein verwendete schützende Packmaterialien sind Kunststoffschaumteilchen und Kunststoffluftpolsterfolien. Während diese konventionellen Kunststoffmaterialien als adäquate Polsterprodukte erscheinen, sind sie nicht ohne Nachteile. Der vielleicht ernsteste Nachteil des Kunststoffluftpolsterfolien und/oder der Kunststoffschaumteilchen ist ihr Einfluss auf unsere Umwelt. Diese Kunststoffpackmaterialien sind ganz einfach nicht biologisch abbaubar und sie können daher nicht eine weitere Vervielfachung des bereits kritischen Abfallbeseitigungsproblems unseres Planeten verhindern. Die nicht-biologische Abbaubarkeit dieser Verpackungsmaterialien ist angesichts vieler Industrien zunehmend wichtig geworden, die fortschrittlicheren Verfahren im Hinblick auf die Verantwortung für die Umwelt anwenden.
Diese und andere Nachteile von konventionellen Kunststoffpackmaterialen hat Papier als schützendes Packmaterial zu einer sehr populären Alternative gemacht. Papier ist biologisch abbaubar, recyclebar und erneuerbar, was es zu einer ökologisch verantwortlichen Wahl für gewissenhafte Industrien macht. Während Papier in Lagenform möglicherweise als ein schützendes Packmaterial verwendet werden kann, ist es gewöhnlich bevorzugt, die Lagen des Papiers in ein kissenähnliches polsterndes Packprodukt mit relativ niedriger Dichte umzuwandeln. Diese Umwandlung kann durch eine Polsterumwandlungsmaschine erzielt werden, wie jene, die in dem US-Patent mit der Nr. 5,322,477 offenbart ist. Dieses Patent ist dem Inhaber der vorliegenden Anmeldung zugeordnet und seine vollständige Offenbarung wird hierbei durch Bezugnahme hierin aufgenommen.
Die Polsterumwandlungsmaschine, die in dem US-Patent mit der Nr. 5,322,477 offenbart ist, umfasst eine Umwandlungsanordnung, die mehrlagiges Ausgangsmaterial in ein dreidimensionales Polsterprodukt umwandelt, und eine Ausgangsmaterialzufuhranordnung, die das mehrlagige Ausgangsmaterial der Umwandlungsanordnung zuführt. Die Umwandlungsanordnung beinhaltet die Formungsanordnung, die die seitlichen Regionen des Ausgangsmaterials einwärts dreht, wenn es sich stromabwärts dort hindurch bewegt. Dieses Einwärtsdrehen resultiert darin, dass die seitlichen Regionen des Ausgangsmateriales Randspannungen erfahren, die manchmal in ein Aufreißen oder Zerreißen des Ausgangsmaterials resultieren.
Es verbleibt daher eine Notwendigkeit für weitere Verbesserungen, um die übermäßigen Randspannung und/oder das Zerreißen im Zusammenhang damit zu verhindern. Diese Notwendigkeit ist insbesondere kritisch für die Umwandlung von Papier geringerer Qualität und/oder für kurzfaseriges Papier. Zusätzlich oder alternativ ist die Notwendigkeit für andere Verbesserungen der Polsterumwandlungsmaschine vorhanden, um in Verbindung mit spannungsverteilenden Vorrichtungen zu arbeiten oder ansonsten den Umwandlungsprozess zu verbessern oder zu steigern.
Das US-Patent mit der Nr. 3,799,039 offenbart einen Mechanismus zum Herstellen eines Polsterpackmaterials, der von kompakter Bauart ist und eine einzelne Rolle von Ausgangsmaterial verwendet, die eine Vielzahl von lagenartigem Material, wie beispielsweise Rohpapier, aufweist, die getrennt werden, wenn sie von der Verbundrolle gezogen werden, die an ihren seitlichen Kanten und in eine im allgemeinen übereinander angeordnete Stellung einwärts gerollt oder gezwängt werden und die in einen Knüllabschnitt gegeben werden, wo ineinander greifende Zahnräder die gegenüberliegenden Abschnitte der gerollten Kanten des Ausgangsmaterials zusammenheften oder prägen im Allgemeinen mittig in einer Längsrichtung davon, um das Packprodukt in einer leichten, hochkompressiblen kissenähnlichen Konfiguration zu halten.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt eine Ausgangsmaterialzufuhranordnung bereit, die verhindert, dass das Ausgangsmaterial abrupt einwärts gedreht wird direkt stromabwärts von der Ausgangsmaterialzufuhranordnung oder spezieller von der Trennvorrichtung. Die Ausgangsmaterialzufuhranordnung der vorliegenden Erfindung gestattet einen graduelleren Übergang zwischen der Zufuhr des Ausgangsmaterials zur Umwandlungsanordnung und dem Einwärtsdrehen der seitlichen Regionen des Ausgangsmaterials durch die Umwandlungsanordnung. Es wird angenommen, dass ein derartiger gradueller Übergang die Randspannung in dem Ausgangsmaterial reduziert und/oder ansonsten den Umwandlungsprozess verbessert.
Spezieller stellt die vorliegende Erfindung eine Polsterumwandlungsmaschine bereit, umfassend eine Umwandlungsanordnung, die ein mehrlagiges Ausgangsmaterial in ein dreidimensionales Polsterprodukt umwandelt, und eine Ausgangsmaterialzufuhranordnung, die das mehrlagige Ausgangsmaterial der Umwandlungsanordnung zuführt. Die Umwandlungsanordnung umfasst eine Formungsan ordnung, die die seitlichen Regionen des Ausgangsmaterials nach innen dreht, wenn sich das Ausgangsmaterial dort hindurch in einer stromabwärtigen Richtung bewegt. Bevorzugt umfasst die Formungsanordnung eine Rutsche und ein Formungselement, das zumindest teilweise innerhalb der Rutsche positioniert ist, wobei das Ausgangsmaterial durch die Rutsche und um das Formungselement herum läuft, wenn es sich durch die Formungsanordnung bewegt.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird eine Polsterumwandlungsmaschine bereitgestellt, wie sie in Anspruch 1 beansprucht ist.
Die Ausgangsmaterialzufuhranordnung kann eine Ausgangsmaterialausgabevorrichtung umfassen, die das mehrlagige Ausgangsmaterial von einer kontinuierlichen Lage oder von Rollen davon ausgibt, und eine Trennvorrichtung, die die Lagen des ausgegebenen Ausgangsmaterials stromaufwärts von der Formungsanordnung trennt. Die Trennvorrichtung kann eine Mehrzahl von sich quererstreckenden Trennelementen umfassen, die derart positioniert sind, um mit den jeweiligen Lagen des mehrlagigen Ausgangsmaterials in Eingriff zu gelangen. Zumindest einige der Trennelemente (und bevorzugt alle) sind derart geformt, um ein anfängliches Einwärtsdrehen der seitlichen Regionen des Ausgangsmaterials in der gleichen Richtung wie die Formungsanordnung zu erlauben. In dieser Weise wird ein graduellerer oder allmählicherer Übergang zwischen der Zufuhr des Ausgangsmaterials zu der Umwandlungsanordnung der Maschine und dem Einwärtsdrehen der seitlichen Regionen durch die Umwandlungsanordnung erzielt.
Die bevorzugten Trennelemente sind derart geformt, dass die Spannung im Wesentlichen gleichmäßig verteilt ist über die vollständige Breite des Ausgangsmaterials. Zumindest einige (und bevorzugt alle) der Trennelemente haben eine gewölbte oder gekrümmte Konfiguration und folgen daher nicht einem linearen Querpfad rechtwinklig zu der Stromaufwärts-Stromabwärts-Richtung. Die Richtung der Konkavität der gewölbten Trennelemente entspricht der Richtung, in die die seitlichen Regionen des Ausgangsmaterials einwärts gedreht werden. Der Wert der Konkavität der gewölbten Trennelemente ist derart ausgebildet, dass ein gradueller Übergang zwischen der Krümmung des Ausgangsmaterials von der Trennvorrichtung zu der Formungsanordnung vorhanden ist.
In der bevorzugten Polsterumwandlungsmaschine ist die Ausgangsmaterialzufuhranordnung derart angepasst, dass sie Ausgangsmaterial zuführt, das zwischen 25 bis 35 Inch breit und bevorzugter zwischen 27 und 30 Inch breit ist. Die Umwandlungsanordnung wandelt dieses Ausgangsmaterial in ein Polsterprodukt um, welches ungefähr 8 bis 9 Inch breit ist. In einer derartigen Polsterumwandlungsmaschine sind die Krümmungsradien der gewölbten Trennelemente bevorzugt zwischen 26 und 34 Inch und weiter bevorzugt zwischen 27 und 33 Inch und noch mehr bevorzugt zwischen 28 und 32 Inch. Die Krümmungsradien variieren bevorzugterweise zwischen den gewölbten Trennelementen und nehmen bevorzugterweise zu von dem Trennelement, das in Eingriff ist mit der Lage des Ausgangsmaterials, das die innere Lage in dem Polsterprodukt bildet, zu dem Trennelement, das mit der Lage des Ausgangsmaterials in Eingriff ist, dass die äußere Lage in dem Polsterprodukt bildet. Zusätzlich sind die Krümmungsradien der Trennelemente bevorzugt konzentrisch, um eine mittige ("bull's eye") Anordnung zu erzeugen.
Die Trennelemente, die einwärts verjüngte seitliche Endabschnitte umfassen, weisen bevorzugt eine nicht drehbare Stange und eine Buchse bzw. Hülse auf. Die Buchse bzw. Hülse ist drehbar um die Stange befestigt und definiert zumindest den Mittelbereich des Trennelements. In einer Ausführungsform der Erfindung definiert die Buchse bzw. Hülse nur den Mittelbereich und das Trennelement umfasst Endaufsätze, die die sich einwärts verjüngenden Endbereiche definieren. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung definiert die Buchse bzw. Hülse sowohl den Mittelbereich als auch die sich einwärts verjüngenden Endbereiche des Trennelements.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die sich quer erstreckenden Elemente mit den sich einwärts verjüngten Endbereichen in die Trennvorrichtung der Maschine eingebaut. Der Einbau eines derartigen Elements in eine Polsterumwandlungsmaschine, die keine Trennvorrichtung umfasst, ist jedoch möglich und wird durch die vorliegende Erfindung mit umfasst. Die Ausgangsmaterialzufuhranordnung einer derartigen Maschine würde eine Ausgangsmaterialausgabevorrichtung umfassen, die das mehrlagige Ausgangsmaterial von einer kontinuierlichen Lage davon ausgibt, und das sich quererstreckende Elemente würde positioniert sein, um zumindest mit einer der Lagen des ausgegebenen mehrlagigen Ausgangsmaterials in Eingriff zu gelangen.
Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls ein Verfahren zur Polsterumwandlung bereit umfassend die Schritte des Ausgehens eines mehrlagigen Ausgangsmaterials und des Umwandelns des Ausgangsmaterials in ein dreidimensionales Polsterprodukt. Der Umwandlungsschritt umfasst das Einwärtsdrehen der seitlichen Bereiche des Ausgangsmaterials, wenn sich das Ausgangsmaterial in einer stromabwärtigen Richtung bewegt. Der Ausgabeschritt umfasst das Ausgeben des Ausgangsmaterials von einer kontinuierlichen Lage des mehrlagigen Ausgangsmaterials und das in Eingriffbringen von zumindest einer Schicht des ausgegebenen Ausgangsmaterials mit einem sich quererstreckenden Element, dass das Einwärtszwängen der seitlichen Endbereiche der zumindest einen Lage in die gleiche Richtung wie der Einwärtsdrehschritt des Umwandlungsschrittes gestattet. Der Zufuhrschritt umfasst ebenfalls bevorzugt den Schritt des Trennens der Lagen des Ausgangsmaterials und der Eingriffschritt wird gleichzeitig mit dem Trennschritt durchgeführt.
Die vorhergehenden und anderen Merkmale der Erfindung werden hiernach vollständig beschrieben und insbesondere durch die Ansprüche hervorgehoben. Die folgende Beschreibung und die anhängenden Zeichnungen legen im Detail eine bestimmte beschreibende Ausführungsform der Erfindung dar, die ein Beispiel für jedoch nur einige der verschiedenen Wege ist, in denen die Prinzipien der Erfindung ausgenutzt werden können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Seitenansicht der Polsterumwandlungsmaschine, die in dem US-Patent mit der Nr. 5,322,477 offenbart ist, wobei die Maschine positioniert in einer horizontalen Weise und geladen mit Ausgangsmaterial gezeigt ist, und wobei eine Seitenwand des äußeren Gehäuses für die Klarheit der Darstellung entfernt ist.
2 ist eine entgegengesetzte Seitenansicht der Polsterumwandlungsmaschine, die in 1 gezeigt ist.
3 ist eine obere Draufsicht der Polsterumwandlungsmaschine der 1, ohne dass Ausgangsmaterial geladen ist und wie sie entlang der Linie 3-3 aus der 1 gesehen wird.
Die 4, 5 und 6 sind jeweils Draufsicht, Stromaufwärtsendansicht und Seitenansicht eines Formungselements, dass in der Polsterumwandlungsmaschine verwendet wird, die in 1 gezeigt ist.
7 ist eine schematische Seitenansicht einer Ausgangsmaterialzufuhranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Ausgangsmaterialzufuhranordnung eine Trennvorrichtung mit einem inneren Trennelement, einem äußeren Trennelement und einem zwischengeordneten Trennelement umfasst.
8 ist eine Draufsicht des äußeren oder inneren Trennelements.
9 ist eine Draufsicht des Endaufsatzes des äußeren Trennelements.
10 ist eine Draufsicht eines anderen äußeren oder inneren Trennelements, das in der Ausgangsmaterialzufuhranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
11 ist eine Seitenansicht einer Komponente einer Konstant-Zubringer-Vorrichtung der Ausgangsmaterialzufuhranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die 12, 13 und 14 sind jeweils eine Draufsicht, eine Stromaufwärtsendansicht und eine Seitenansicht eines Formungselements gemäß der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung
Die Polsterumwandlungsmaschine, die in dem US-Patent mit der Nr. 5,322,477 offenbart ist, ist in den 1 bis 3 gezeigt und sie ist allgemein mit 20 bezeichnet. In den 1 und 2 ist die Maschine 20 positioniert in einer horizontalen Weise dargestellt und mit einer Rolle 21 von lagenartigem Ausgangsmaterial 22 geladen. Das Ausgangsmaterial 22 kann aus drei überlagerten Bahnen oder Lagen 24, 26 und 28 des biologisch abbaubaren, recycelbaren und wiederverwendbaren Dreißig-Pfund Kraftpapiers bestehen, dass auf ein hohlzylindrisches Rohr 29 gerollt ist. Eine Dreißig-Inch-Rolle dieses Papiers, das ungefähr 250-Fuss lang ist, wird ungefähr 35 Pfund wiegen und wird eine Polsterung ungefähr gleich zu vier 15 ft³-Säcken von Kunststoffschaumteilchen bereitstellen, während es gleichzeitig weniger als ein Dreißigstel des Lagerraumes erfordert.
Wie unten im größeren Detail erklärt ist, umfasst die Maschine 20 Umwandlungsanordnungen (auf die hiernach zusammenfassend als die Umwandlungsanordnung 30 Bezug genommen wird), die das Ausgangsmaterial 22 in einen kontinuierlichen unverbundenen Streifen mit seitlichen kissenähnlichen Bereichen getrennt durch ein dünnes mittiges Band umwandeln. Dieser Streifen ist entlang eines mit tigen Bandes verbunden, um einen verbundenen Streifen zu bilden, der in Abschnitte 32 von einer gewünschten Länge geschnitten wird. Die geschnittenen Abschnitte 32 umfassen jeweils seitliche kissenartige Bereiche 33, die durch ein dünnes mittiges Band getrennt sind, und sie stellen ein exzellentes kissenähnliches Produkt mit relativ geringer Dichte bereit, das anstelle von konventionellen, schützenden Kunststoffpackmaterialen verwendet werden kann.
Die Maschine 20 umfasst ein Gehäuse, dass im Allgemeinen durch das Bezugszeichen 36 gekennzeichnet ist mit einem stromaufwärtigen oder "Zufuhr"-Ende 38 und einem stromabwärtigen oder "Entlade"-Ende 40. Die Begriffe "stromaufwärts" und "stromabwärts" sind in diesem Zusammenhang charakteristisch für die Richtung des Flusses des Ausgangsmaterials 22 durch die Maschine 20. Das Gehäuse 36 ist in einer im Wesentlichen horizontalen Weise positioniert, wodurch eine imaginäre Längslinie oder Längsachse 42 von dem stromaufwärtigen Ende 38 zu dem stromabwärtigen Ende 40 im Wesentlichen horizontal sein würde. Das Gehäuse 36 umfasst Seitenwände 37, eine obere oder Abdeckungswand 39, eine Grundplatte oder eine Basiswand 43 und zwei Endwände 44 und 46. Die Rahmenbasiswand 43 ist allgemein rechtwinklig und erstreckt sich von dem stromaufwärtigen Ende 38 zu dem stromabwärtigen Ende 40 des Gehäuses 36 in einer allgemein horizontalen Ebene. Obwohl aus den Darstellungen nicht perfekt ersichtlich, kann die erste oder die stromaufwärtige Wand 44 spezieller als eine dünne rechtwinklige Wand mit einer rechteckigen Ausgangsmaterialeinlassöffnung 47, die dort hindurch läuft, beschrieben werden. Alternativ können die Seiten- und Basiswände 37 und 43 anstelle der Endwand 44 stromaufwärts einwärts gedrehte Endabschnitte aufweisen, die eine rechteckige Begrenzung um die Ausgangsmaterialeinlassöffnung 47 bilden. Die zweite oder die stromabwärtige Endwand 46 ist im Allgemeinen rechteckig und eben und umfasst eine relativ kleine rechteckige Auslassöffnung.
Die erste Rahmenendwand 44 erstreckt sich im Allgemeinen rechtwinklig in einer Richtung von dem stromaufwärtigen Ende der Rahmenbasiswand 43. In der illu strierten Ausführungsform der 1 und 2 ist diese Richtung aufwärts. Die zweite Endwand 46 ist bevorzugt aus Aluminium und erstreckt sich im Allgemeinen in der gleichen rechtwinkligen Richtung von dem stromabwärtigen Ende der Rahmenbasiswand 43. In dieser Weise weist das Gehäuse 36 grundsätzlich eine "C"-Form auf und eine Seite der Rahmenbasiswand 43, die in dieser Ausführungsform die untere Seite ist, ist eine flache ununterbrochene Oberfläche. Das Gehäuse 36 umfasst ebenfalls eine kastenähnliche Erweiterung 49, die entfernbar an einem stromabwärtigen Abschnitt der Basiswand 43 befestigt ist. Obwohl nicht in allen Zeichnung gezeigt, kann der Rahmen durch ein Metallplattengehäuse eingeschlossen sein umfassend die Seitenwände 37 und eine obere Wand oder Abdeckung 39.
Die Maschine 20 umfasst weiterhin eine Ausgangsmaterialzufuhranordnung 50, eine Formungsanordnung 52, eine Zufuhranordnung 54 angetrieben durch einen Zufuhrmotor 55, eine Schneidanordnung 56 angetrieben durch einen Schneidmotor 57 und eine Nachschnittanordnung 58. Während des Betriebes der Maschine 20 führt die Ausgangsmaterialzufuhranordnung 50 das Ausgangsmaterial 22 der Formungsanordnung 52 zu. Die Formungsanordnung 52 bewirkt ein Einwärtsrollen der seitlichen Regionen des lagenartigen Ausgangsmaterials 22, um die seitlichen kissenähnlichen Bereiche 33 des kontinuierlichen Streifens zu bilden. Die Zufuhranordnung 54 zieht das Ausgangsmaterial 22 von der Ausgangsmaterialrolle 21 durch die Ausgangsmaterialzufuhranordnung 50 und durch die Formungsanordnung 52 und verbindet ebenfalls oder heftet das zentrale Band des Streifens, um den verbundenen Streifen zu bilden. Wenn sich der verbundene Streifen stromabwärts von der Zufuhranordnung 54 bewegt, schneidet die Schneidanordnung 56 den Streifen in Abschnitte 32 einer gewünschten Länge. Diese geschnittenen Abschnitte 32 bewegen sich dann durch die Nachschnittanordnung 58.
Wenden wir uns nun den Details der verschiedenen Anordnungen zu, wobei die Ausgangsmaterialzufuhranordnung 50 zwei seitlich beabstandete Träger 62 um fasst. Die Träger 62 sind im Allgemeinen jeweils wie ein seitwärtiges "U" geformt und umfassen zwei Wände 64 und 65, die sich rechtwinklig auswärts von einer flachen verbindenden Wand 66 erstrecken (s. 1 und 2). Für jeden Arm 62 ist die verbindende Wand 66 passend an der stromabwärtigen Seite der Rahmenendwand 44 befestigt, beispielsweise mit Bolzen. In der dargestellten Ausführungsform ist die Wand 64 im Allgemeinen mit der Rahmenbasiswand 43 ausgerichtet. Die Positionierung der Träger 62 ist jedoch manchmal abgesenkt, so dass die Wand 64 unterhalb der Basiswand 43 angeordnet ist (in der dargestellten Orientierung). Zum Beispiel kann ein zwischengeordneter Bereich der Verbindungswand 66 auf dem gleichen Niveau wie die Basiswand 43 angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine diagonale Verstärkung verwendet werden, die sich zwischen der Verbindungswand 66 und der Wand 64 erstreckt.
Beide Wände 64 umfassen offene Schlitze 70 in ihren entfernten Enden, um eine Zufuhrstange 72 aufzunehmen, wodurch eine Ausgangsmaterialausgabevorrichtung definiert wird. Die Zufuhrstange 72 ist konstruiert, um sich relativ lose durch das Hohlrohr 29 der Ausgangsmaterialrolle 21 zu erstrecken. Wenn das Ausgangsmaterial 22 mit Hilfe der Zufuhranordnung 54 durch die Maschine 20 gezogen wird, wird das Rohr 29 frei rotieren, wodurch das Ausgangsmaterial 22 ausgegeben wird. Ein Stift (nicht gezeigt) durch ein oder beide Enden der Zufuhrstange 72 kann bereitgestellt werden, um die Rotation der Zufuhrstange 72 selbst zu begrenzen oder zu verhindern. Die Schlitze 70 und die Zufuhrstange 72 können derart angesehen werden, dass sie die Ausgangsmaterialausgabevorrichtung der Ausgangsmaterialzufuhranordnung 50 bilden.
Die anderen Wände 65 der U-Träger 62 erstrecken sich von einem zwischengeordneten Bereich der Rahmenendwand 44 und wirken zusammen, um eine Trennvorrichtung 74 zu befestigen. Die Trennvorrichtung 74 umfasst ein Paar Befestigungsträger 75 und drei Trennelemente 76, 77 und 78. Einer der Stab-befestigenden Träger 75 ist beispielsweise durch Schweißen oder mittels Bolzen an der inneren Oberfläche einer der Wände 65 an einem entfernten Bereich davon (aber nicht am Ende) befestigt. Der andere der stabbefestigenden Träger 75 ist an der inneren Oberfläche der anderen der Wände 65 in der gleichen Weise befestigt, so dass die Träger seitlich ausgerichtet sind. Die gegenüberliegenden Enden der Trennelemente 76, 77 und 78 sind nicht-drehbar befestigt an den Trägern 75 und die Elemente erstrecken sich zwischen den stabbefestigenden Trägern 75. Die Anzahl der Trennelemente, nämlich drei, entspricht der Anzahl der Papierlagen oder Bahnen des Ausgangsmaterials 22.
In der Trennvorrichtung 74 sind die Trennelemente 76, 77 und 78 horizontal beabstandete relativ dünne zylindrische Trennstäbe, die sich entlang eines linearen Querpfades in einer Richtung rechtwinklig zu der Stromaufwärts-Stromabwärts-Richtung erstrecken. Die Stäbe können Buchsen bzw. Hülsen umfassen, die drehbar um die Stangen befestigt sind, die an den Wänden 65 der Träger 62 befestigt sind. Derartige Buchsen bzw. Hülsen sind zylindrisch und so groß, dass sie sich axial über die gesamte Querdimension (d. h. die Breite) des mehrlagigen Ausgangsmaterials 21 erstrecken. Jede der Buchsen bzw. Hülsen hat ebenfalls eine zirkulare Querschnittsform, die den gleichen Durchmesser entlang ihrer axialen Dimension aufweist. Die Buchsen bzw. Hülsen und/oder Stäbe können alle im Wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweisen oder das Trennelement 76, das im Eingriff ist mit der äußeren Lage des mehrlagigen Ausgangsmaterials, kann alternativ von einem größeren Durchmesser sein. Details eines Trennmechanismus ähnlich der Trennvorrichtung 74 sind in dem US-Patent mit der Nr. 4,750,896 dargestellt. (Dieses Patent ist dem Inhaber der vorliegenden Anmeldung zugeordnet und seine vollständige Offenbarung ist hierdurch durch Referenz aufgenommen).
Die Trägerwände 65 wirken ebenfalls zusammen, um eine Konstant-Zubringer-Vorrichtung 80 zu halten. Die Konstant-Zubringer-Vorrichtung 80 umfasst eine Stange 82, die fest an den entfernten Enden der Trägerwände 65 befestigt ist, und eine Buchse bzw. Hülse 84, die sich über die Entfernung zwischen den Wänden 65 erstreckt und drehbar um die Stange angeordnet ist. Obwohl nicht sofort aus den Zeichnungen ersichtlich, kann die Buchse bzw. Hülse 84 seitliche Flansche umfassen, um Ausgangsmaterial geeignet zu zentrieren. Details eines "Rollerelements" oder eines "Stabelements" ähnlich der Konstant-Zubringer-Vorrichtung 80 sind in dem US-Patent mit der Nr. 4,750,896 dargestellt.
Nachdem das Ausgangsmaterial 22 von der Ausgangsmaterialrolle 21 über die Konstant-Zubringer-Vorrichtung 80 und durch die Trennvorrichtung 74 gezogen worden ist, wird es durch die Ausgangsmaterialeinlassöffnung 47 zu der Formungsanordnung 52 gezogen. Die Formungsanordnung 52 umfasst ein dreidimensionales Stab-ähnliches Formungselement 90 (oder einen Formungsrahmen), eine zusammenlaufende Rutsche 92, eine Querführungsstruktur 93 und eine Führungsablage 94. Das Ausgangsmaterial 22 bewegt sich zwischen dem Formungselement 90 und der Rahmenbasiswand 43, bis es die Führungsablage 94 erreicht. An diesem Punkt führen die Querführungsstruktur 93 und die Führungsablage 94 das Ausgangsmaterial 22 in Längsrichtung und in Querrichtung in die zusammenlaufende Rutsche 92. Während dieser Stromabwärtsbewegung dreht die Formungsanordnung die seitlichen Regionen des Ausgangsmaterials 22 einwärts, um die seitlichen kissenähnlichen Abschnitte 33 zu bilden. Wenn der Streifen aus der zusammenlaufenden Rutsche 92 austritt, führt die Führungsablage 94 den Streifen in die Zufuhranordnung 54.
Das dargestellte Formungselement 90 ist ein dreidimensionaler Formungsrahmen, der im Detail in den 4–6 gezeigt ist. Das Formungselement 90 hat einen Körper 95 und Rippen 96 und 97, die aus einem Stabähnlichen Material, wie beispielsweise eine Metallstange, hergestellt sind. Der Körper 95 ist V-förmig (wenn man ihn von oben betrachtet) und umfasst ein Paar Beinbereiche 98, die miteinander durch einen abgerundeten Nasenbereich 99 verbunden sind (Siehe 4). Diese Komponenten des Körpers 95 sind in einer gemeinsamen Ebene positioniert, die in der stromabwärtigen Richtung in der Polsterumwandlungsmaschine 20 geneigt ist (Siehe 1 und 2). Die Beinbereiche 98 und der Nasenbereich 99 sind derart dimensioniert, dass der Körper 95 ungefähr 14 Inch breit (an seinem Punkt maximaler Breite) und ungefähr 24 Inch lang ist.
Die stromaufwärtige Rippe 96 ist im Allgemeinen U-förmig, wenn man sie von dem stromabwärtigen Ende betrachtet, und sie umfasst ein Paar seitlicher Beinbereiche 100, die miteinander durch einen unteren Beinbereich 101 verbunden sind. (Siehe 5.) Der untere Beinbereich 101 ist im Allgemeinen linear und erstreckt sich seitlich ungefähr 8 Inch. Die seitlichen Beinbereiche 100 sind ebenfalls im Allgemein linear und erstrecken sich ungefähr 5 3/4 Inch. Das untere Ende jedes seitlichen Beinbereiches 100 sind mit jeweiligen Seiten des unteren Beinbereichs 101 verbunden über eine abgerundete Ecke. (Siehe 5.) Die oberen Enden jedes seitlichen Beinbereiches 100 ist über eine abgerundete Ecke mit dem stromaufwärtigen Ende der jeweiligen Beinbereiche 98 des Körpers 95 verbunden. (Siehe 6) In der dargestellten Ausführungsform werden der Körper 95 und die Rippe 96 aus einem kontinuierlichen Stück eines stangenähnlichen Materials gebildet.
Die stromabwärtige Rippe 97 ist ebenfalls im Allgemeinen U-förmig, wenn man sie von dem stromabwärtigen Ende betrachtet, und sie umfasst ein Paar seitliche Beinbereiche 102, die miteinander durch einen unteren Beinbereich 103 verbunden sind. (Siehe 5.) Der untere Beinbereich 103 ist im Allgemeinen linear und erstreckt sich ungefähr 3 Inch. Die seitlichen Beinbereiche 102 sind ebenfalls im Allgemeinen linear und erstrecken sich ungefähr 2 3/4 Inch. Das untere Ende jedes seitlichen Beinbereiches 102 ist über eine abgerundete Ecke mit der jeweiligen Seite des unteren Beinbereiches 103 verbunden. (Siehe 5.) Die oberen Enden jedes seitlichen Beinbereiches 102 sind mit ausgerichteten Abschnitten der Beinbereiche 98 des Körpers 95 verbunden, wobei diese Abschnitte ungefähr 13 1/8 Inch entfernt von der stromaufwärtigen Rippe 96 angeordnet sind. (Siehe 6.) Das Formungselement 90 kann zusätzlich Kopplungskomponenten 104 umfassen, die beim Befestigen des Formungselements an dem Maschinenrahmen 36 verwendet werden. In der dargestellten Ausführungsform sind diese Verbindungskomponenten röhrenähnliche Aufnahmen, die in der Mitte der unteren Beinbereiche 101 und 103 der Rippen 96 und 97 befestigt sind. In der zusammengebauten Maschine 20 würden Befestigungsstäbe an diese Komponenten gekoppelt werden, so dass das Formungselement 90 in seiner korrekten Orientierung aufgehängt werden könnte, wie beispielsweise an einem Band (nicht gezeigt), das sich zwischen dem stromaufwärtigen und dem stromabwärtigen Ende des Maschinenrahmens 36 erstreckt.
Alternativ kann die Formungsanordnung 52 eine Rutsche und/oder das Formungselement, offenbart in der US-Patentanmeldung 08/487,179, aufweisen. (Diese Anmeldung ist dem Inhaber der vorliegenden Anmeldung zugeordnet und seine vollständige Offenbarung wird durch Referenz hierin aufgenommen.) Eine derartige Rutsche umfasst ein Einlassende, das in einer Trompetenart nach Außen erweitert ist, um den Durchgang des Ausgangsmaterials in die Formungsrutsche zu erleichtern. (Der trompetenähnliche Einlass kann die Notwendigkeit für die Querführungsstruktur 93 eliminieren.) Ein derartiges Formungselement ist länglich in eine U-Form geformt umfassend einen ersten Beinbereich befestigt an einer oberen Wand der Rutsche und einen zweiten Beinbereich, der sich in die Rutsche im Allgemeinen parallel mit der unteren Wand der Rutsche erstreckt.
Die Führungsablage 94 ist direkt an der Rahmenbasiswand 43 befestigt, während die Querführungsstruktur 93 und die zusammenlaufende Rutsche 92 an der Führungsablage 94 befestigt sind. Die Führungsablage 94 ist in der Ebene gesehen Trapezförmig mit einer breiten stromaufwärtigen Seite 105 und einer parallelen schmalen stromabwärtigen Seite 106. Die breite Seite 105 ist stromabwärts von zumindest einem Bereich des Formungselements 90 positioniert. Die schmale Seite 106 ist angrenzend an die Auslassöffnung in der Rahmenendwand 46 positioniert und umfasst einen rechteckigen Schlitz 107, um die Zufuhranordnung 54 aufzunehmen. Die Führungsablage 94 ist nicht parallel mit der Rahmenbasiswand 43 positioniert sondern neigt sich weg (aufwärts in den 1 und 2) von der Rahmenbasiswand 43 zu der Zufuhranordnung 54. Die zusammenlaufende Rutsche 92 ist an der Führungsablage 94 stromaufwärts von zumindest einem Bereich des Formungselements 90 und etwas stromabwärts von der breiten Seite 105 der Führungsablage 94 befestigt. Die Querführungsstruktur 93 ist an der Führungsablage 94 direkt stromaufwärts des Eingangsmundes der zusammenlaufenden Rutsche 92 befestigt. Die Querführungsstruktur 93 umfasst Rollen 108, die drehbar an einem dünnen U-Träger 109 befestigt sind. Die entfernten Enden des U-Trägers 109 sind an der Führungsablage 94 befestigt. Ausgenommen diese Befestigungsanordnung ist die Querführungsstruktur 93 ähnlich den "Rollen und dem Drahtrahmen", die in dem US-Patent mit der Nr. 4,750,896 offenbart sind.
Mit der in dieser Weise befestigten Führungsablage 94 und der Querführungsstruktur 93 bewegt sich das Ausgangsmaterial 22 über die Führungsablage 94, unter die unteren Beinbereiche 101 und 103 der Rippen 96 und 97 des Formungselements 90, zwischen die Rollen 108 der Querführungsstruktur 93 und in die zusammenlaufende Rutsche 92.
Das Ausgangsmaterial 22 wird als der kontinuierliche unverbundene Streifen aus der Rutsche 92 austreten. Der austretende Streifen wird zu der Zufuhranordnung 54 geführt durch das schmale stromabwärtige Ende 106 der Führungsablage 94, die sich von der Auslassöffnung der Rutsche zu der Auslassöffnung in der Rahmenendwand 46 erstreckt. Die Zufuhranordnung 54 umfasst rotierende Zufuhrelemente, zwischen denen sich das Ausgangsmaterial 22 bewegt, insbesondere ein loses ineinandergreifendes horizontal angeordnetes Antriebszahnrad 124 und einen Mitläufer 126. Wenn die Zahnräder 124 und 126 in die geeignete Richtung gedreht werden, die in 2 für das Zahnrad 124 im Uhrzeigersinn und für das Zahnrad 126 entgegen dem Uhrzeigersinn wäre, wird das zentrale bzw. mittige Band des Streifens durch die Zahnradzähne gegriffen und stromabwärts durch die Berührungsstelle der Zahnräder 124 und 126 gezogen. Die gleiche "Greifbewe gung", die durch die ineinandergreifenden Zähne an den entgegengesetzten Zahnrädern 124 und 126 bewirkt wird, komprimiert gleichzeitig oder "prägt" die Schichten des zentralen Bandes zusammen, wodurch selbige verbunden werden und den verbundenen Streifen bilden.
Das Antriebszahnrad 124 ist zwischen der Rahmenbasiswand 43 und der Führungsablage 94 positioniert und ragt durch den rechteckigen Schlitz 107 der Führungsablage 94 hervor. Das Zahnrad 124 ist fest an einem Schaft 130 befestigt, der drehbar an der stromaufwärtigen Seite der Rahmenendwand 46 durch Lagerstrukturen 131 befestigt ist. Ein Kettenrad 132 an einem Ende des Schaftes nimmt eine Kette 133 auf, die den Schaft 130 mit einem Geschwindigkeitsverminderer 136 verbindet. Der Geschwindigkeitsverminderer 136 wirkt als eine Schnittstelle zwischen der Zufuhranordnung 54 und dem Zufuhrmotor 55 zum Steuern der Rate des "Ziehens" des Ausgangsmaterials 22 durch die Maschine 20. Wie es am besten in 1 zu sehen ist, sind der Zufuhrmotor 55 und der Geschwindigkeitsverminderer 136 an der Rahmenbasiswand 43 auf ungefähr gleichem Niveau wie die Formungsanordnung 52 befestigt.
Das Mitläuferzahnrad 126 ist an der gegenüberliegenden Seite der Führungsablage 94 positioniert und es ist drehbar befestigt an dem Schaft 140. Die Schaftträger 142, die an einer stromaufwärtigen Seite der Rahmenendwand 46 befestigt sind, unterstützen die Enden des Schaftes 140 in federvorgespannten Schlitzen 144. Die Schlitze 144 gestatten dem Schaft 140 und daher dem Mitläuferzahnrad 126 sich relativ zu dem Führungszahnrad 124 zu "bewegen", wodurch ein automatisches Einstellungssystem für die Zufuhranordnung 54 erzeugt wird.
Alternativ kann das automatische Einstellungssystem für die Zufuhranordnung 54 von dem Typ sein, der in der US-Patentanmeldung mit der Nr. 08/487,179 offenbart ist. In einem derartigen Einstellungssystem würden erste und zweite Verbindungselemente bewegbar mit dem Schaft 140 verbunden sein und sie würden sich quer im Hinblick auf den Schaft 140 erstrecken. Jedes der Verbindungselemente würde ein Ende in einer festen Querposition relativ zu dem Maschinengehäuse 36 sowie einen einstellbaren Stopper aufweisen, wobei der einstellbare Stopper gezielt zu oder von dem Schaft 140 weg eingestellt werden kann. Ein Federelement würde zwischen dem Schaft 140 und dem einstellbaren Stopper angeordnet sein, um den Schaft 140 zu dem Schaft 130 federnd vorzuspannen. In dieser Weise könnte die auf die rotierenden Zufuhrelemente 124 und 126 aufgebrachte Klemmkraft eingestellt werden, ohne eine minimale Einstellungsdistanz zwischen den Schäften 130 und 140 zu verändern.
Zusätzlich oder alternativ können die rotierenden Zufuhrelemente 124 und 126 von dem Typ sein, der in der Heftanordnung enthalten ist, die in der US-Patentanmeldung mit der Nr. 08/607,607 offenbart ist. (Diese Anmeldung ist dem Inhaber der vorliegenden Anmeldung zugeordnet und ihre vollständige Offenbarung ist hiermit durch Referenz aufgenommen.) In einer derartigen Heftanordnung würde das erste rotierende Zufuhrelement eine Mehrzahl von radial sich auswärts erstreckenden Vorsprüngen um seinen Umfang aufweisen und die Vorsprünge würden axial beabstandete Segmente aufweisen, die eine Vertiefung dazwischen definieren. Das zweite rotierende Zufuhrelement würde axiale Standsegmente aufweisen, wobei jedes einen peripheren Randbereich zur Aufnahme in den Vertiefung des ersten Elements umfasst. Die peripheren Randbereiche würden entgegengesetzte Ecken aufweisen, die mit den Vorsprüngen des ersten Elements zusammenwirken, um eine Reihe von Schlitzen in die überlappenden Bereiche des Ausgangsmaterials zu schneiden, um diese überlappenden Bereiche zu verbinden bzw. zu verriegeln.
In jedem Fall wandelt die Zufuhranordnung 54 den unverbundenen Streifen in den verbundenen Streifen um und dieser Streifen bewegt sich durch die Auslassöffnung in der Rahmenendwand 46. Der verbundene Streifen wird dann durch die Schneidanordnung 56 in geschnittene Abschnitte 32 der gewünschten Länge geschnitten. Die Schneidanordnung 56 kann von jedem passenden Typ sein, wie beispielsweise die Typen, die in dem US-Patent mit der Nr. 5,123,899 offenbart sind, dem Typ, der in der US-Patentanmeldung mit der Nr. 08/110,349 offenbart ist und/oder dem Typ, der in der US-Patentanmeldung mit der Nr. 08/188,305 offenbart ist. (Dieses Patent und diese Anmeldungen sind dem Inhaber der vorliegenden Erfindung zugeordnet und ihre gesamten Offenbarungen werden hierdurch durch Referenz aufgenommen.) Welcher Typ einer Schneid- oder Trennanordnung jedoch auch immer verwendet wird, der verbundene Streifen wird in geschnittene Abschnitte 32 der gewünschten Länge unterteilt und diese geschnittene Abschnitte 32 bewegen sich dann stromabwärts zu der Nachschnittanordnung 58. Ein geschnittener Abschnitt 32, der aus der Nachschnittanordnung 58 austritt, kann zu einem gewünschten Ort zum Packen geführt werden, wobei die Umwandlung des Ausgangsmaterials 22 in geschnittene Abschnitte 32 eines kissenähnlichen Polsterpackproduktes mit relativ niedriger Dichte nun abgeschlossen ist.
Daher kann die Polsterumwandlungsmaschine 20 derart angesehen werden, dass sie eine Umwandlungsanordnung 30 umfasst (d. h. die Formungsanordnung 52, die Zufuhranordnung 54, etc.), die mehrlagiges Ausgangsmaterial 22 in ein dreidimensionales Polsterprodukt 32 umwandelt, und dass sie eine Ausgangsmaterialzufuhranordnung 50 umfasst, die das mehrlagige Ausgangsmaterial der Umwandlungsanordnung zuführt. Die Umwandlungsanordnung umfasst die Formungsanordnung 52, die die seitlichen Regionen des Ausgangsmaterials 22 nach innen dreht, wenn es sich stromabwärts dort hindurch bewegt.
Nehmen wir kurz Bezug auf die Zufuhranordnung 50, umfasst diese die Trennvorrichtung 74, die die einzelnen Lagen 24, 26 und 28 des Ausgangsmaterials 22 stromaufwärts von der Formungsanordnung 52 trennt. Wie es am besten in den 1 und 2 zu sehen ist, beginnt das Einwärtsdrehen des Ausgangsmaterials genau stromabwärts von der Trennvorrichtung 74. Wie oben bemerkt wurde, erstrecken sich die Trennelemente 76, 77 und 78 der Trennvorrichtung 74 zwischen den Ausgangsmaterialzufuhrträgern 62 und sie erstrecken sich in einem linearen Pfad in einer Richtung rechtwinklig zu der Stromaufwärts-Stromabwärts- Richtung. Auf diese Weise werden die Lagen 24, 26 und 28 des Ausgangsmaterials 22, die sich über die Trennelemente 76, 77 und 78 bewegen, gezwungen, einem geraden Querpfad zu folgen, und ein Einwärtsdrehen in der gleichen Richtung wie durch die Formungsanordnung 52 wird verhindert. Dem gemäß müssen in der Ausgangsmaterialzufuhranordnung 50 die seitlichen Regionen des Ausgangsmaterials abrupt ihr Einwärtsdrehen beginnen, nachdem sie mit den Trennelementen in Eingriff gelangen. Diese Plötzlichkeit kann den Umwandlungsprozess beeinflussen, beispielsweise durch das Resultieren in übermäßige Spannungen in den seitlichen Regionen, die manchmal zu einem Einreißen oder Zerreißen des Papiers führen.
Wenden wir uns nun der 7 zu, ist dort eine Ausgangsmaterialzufuhranordnung 350 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Ausgangsmaterialzufuhranordnung 350 kann in eine Polsterumwandlungsmaschine eingebaut werden, wie beispielsweise die Polsterumwandlungsmaschine 20, die oben beschrieben ist, oder in jede andere Polsterumwandlungsmaschine oder in jedes andere Polsterumwandlungsverfahren, das in den Rahmen der Ansprüche fällt. Wie unten im größeren Detail erklärt ist, gestattet die Ausgangsmaterialzufuhranordnung 350 einen graduelleren Übergang zwischen der Zufuhr des Ausgangsmaterials zu der Umwandlungsanordnung der Maschine und dem Einwärtsdrehen der seitlichen Kanten durch die Umwandlungsanordnung. Es wird angenommen, dass durch eine derartige Anordnung die Randspannungen in dem Ausgangsmaterial reduziert werden und/oder anderenfalls der Umwandlungsprozess verbessert wird.
Die Ausgangsmaterialzufuhranordnung 350 umfasst genauso wie die Ausgangsmaterialzufuhranordnung 50, die oben diskutiert worden ist, zwei seitlich beabstandete Träger 362, die im Wesentlichen die gleichen sind, wie die Träger 62. Daher umfassen die Träger 362 zwei Beine 364 und 365, die sich rechtwinklig auswärts von einer flachen verbindenden Basiswand 366 erstrecken. Die Beine 364 umfassen offene Schlitze 370 in ihren entfernten Enden, die eine Zufuhrstange 372, wie beispielsweise die oben diskutierte Zufuhrstange 372, stützen, die derart konstruiert ist, dass sie sich relativ lose durch das hohle Rohr 29 der Ausgangsmaterialrolle 21 erstreckt, wodurch, wenn das Ausgangsmaterial 22 mittels der Zufuhranordnung 54 durch die Maschine 20 gezogen wird, sich das Rohr 29 frei drehen wird, wodurch das Ausgangsmaterial 22 ausgegeben wird. Die Trägerbeine 364 können durch andere Trägerbereiche ersetzt werden, wenn dies gewünscht ist, wie beispielsweise der Unterstützungsträger mit Mehrfachpositionen für Ausgangsmaterialrollen, der in der vorläufigen US-Anmeldung mit der Nr. 60/051,355 gezeigt ist, die am 30. Juni 1997 eingereicht worden ist und den Titel trägt "Polsterumwandlungsmaschine/Polsterumwandlungsverfahren und Packsystem". (Diese Anmeldung ist dem Inhaber der vorliegenden Anmeldung zugeordnet und ihre vollständige Offenbarung ist hiermit durch Referenz aufgenommen.) In jedem Fall können die offenen Schlitze 370 und die Zufuhrstange 372 derart angesehen werden, dass sie die Ausgangsmaterialausgabevorrichtung der Ausgangsmaterialzufuhranordnung 350 bilden.
Die anderen Beine 365 der U-Träger 362 erstrecken sich von einem mittleren Bereich der Rahmenendwand 54 und wirken zusammen, um eine Trennvorrichtung zu befestigen, die im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 374 gekennzeichnet ist. Die Trennvorrichtung 374 umfasst drei sich quer erstreckende Elemente 376, 377 und 378. Die Anzahl der Trennelemente, nämlich drei, entsprechen der Anzahl der Papierlagen oder Bahnen oder Schichten des Ausgangsmaterials 22. Die Trennvorrichtung 374 trennt die Lagen 24, 26 und 28 des Papiers, bevor sie durch die Formungsanordnung 52 laufen.
Die Trägerbeine 365 wirken ebenfalls zusammen, um ein Konstant-Zubringer-Element 380 zu lagern, das drehbar an den entfernten Enden der Beine befestigt ist. Das Element 380 kann im Wesentlichen von der gleichen Konstruktion sein und im Wesentlichen die gleiche Funktion ausführen wie der Konstant-Zubringer-Balken 80, der oben diskutiert ist. Insbesondere stellt das Konstant-Zubringer-Element 380 einen nicht-variierenden Punkt der Zufuhr für das Ausgangsmaterial 22 in die Trennvorrichtung 374 und in die Formungsanordnung 52 bereit unge achtet des Durchmessers der Ausgangsmaterialrolle 21. Das Element 380 kann ebenfalls eine andere als eine zylindrische Form aufweisen und es kann eine gewölbte oder konvexe Form haben. Das heißt, dass das Konstant-Zubringer-Element zunehmend von seiner Mitte zu seinen Enden in seinem Durchmesser abnehmen kann bevorzugt in einer Weise, dass eine abgerundete oder konvex gekrümmte äußere Oberfläche ähnlich zu der, die in der 10 gezeigt ist, bereitgestellt wird. In Übereinstimmung mit der Erfindung kann ein derartiges abgerundetes Konstant-Zubringer-Element, bevorzugt eine Rolle, in einer Polsterumwandlungsmaschine eingebaut werden, wie jene, die in den 1 bis 3 in Kombination mit oder getrennt von den anderen neuen Merkmalen der vorliegenden Erfindung gezeigt ist.
Obwohl in den Zeichnungen nicht speziell gezeigt, kann die Ausgangsmaterialzufuhranordnung 350 zusätzlich eine Tänzerrolle umfassen, wie beispielsweise eine durch Gravitation vorgespannte oder eine federvorgespannte Tänzerrolle, die den Pfad des Ausgangsmaterials von der Ausgangsmaterialausgabevorrichtung zu der Konstant-Zubringer-Rolle 380 definiert.
Das äußere Trennelement 376 umfasst Endbereiche 400 und einen mittigen Bereich 402, der sich dazwischen erstreckt. Die Endbereiche 400 sind nach innen verjüngt relativ zu dem mittigen Bereich 402 in Richtung der jeweiligen Enden des Elements 376. Die nach innen verjüngten seitlichen Endbereiche 400 des Elements 376 sind derart positioniert, dass sie mit den Enden der seitlichen Bereiche der äußeren Lage 24 des Ausgangsmaterials in Eingriff gelangen. In dieser Weise wird die äußere Lage 24 des Ausgangsmaterials, die mit dem äußeren Trennelement 376 in Eingriff ist, nicht gezwungen, einem geraden Querpfad zu folgen. Stattdessen werden die seitlichen Bereiche der äußeren Lage 24 des Ausgangsmaterials einwärts gezwungen in der gleichen Richtung, wie die Formungsanordnung die seitlichen Ränder des Ausgangsmaterials einwärts dreht. Dies gestattet einen graduellen anstellen eines abrupten Übergangs zwischen der Trennvorrichtung 374 und der Formungsanordnung 52, wodurch die Möglichkeit exzes siver Randspannungen reduziert wird und/oder anderenfalls der Umwandlungsprozess verbessert wird.
Die Endbereiche 400 belegen jeder bevorzugt zwischen 2% bis 6% der gesamten axialen Länge des Trennelements 376, wobei der mittige Bereich 402 die anderen 96% bis 98% der axialen Länge des Elements 376 belegt. Weiter bevorzugt belegen die Endbereiche 400 jeweils 3% bis 5% und mehr bevorzugt ungefähr 4% der axialen Länge des Elements. Wenn daher die Polsterumwandlungsmaschine konstruiert ist, um Ausgangsmaterial umzuwandeln, das ungefähr 30 Inch breit ist, werden die Endbereiche 400 bevorzugt jeder die äußeren 1,2 Inch des Elements 376 belegen, wobei der mittige Bereiche 402 die mittigen 27,6 Inch des Elements 376 belegt.
Das dargestellte äußere Trennelement 376 umfasst eine Stange 404, eine Buchse bzw. ein Rohr bzw. eine Hülse 406 und ein Paar von Endaufsätzen 408, die mit jedem Ende der Buchse bzw. Hülse 406 verbunden sind. Die Stange 404 ist nicht drehbar zwischen den Trägerbeinen 376 befestigt und die Buchse bzw. Hülse 406 und die Aufsätze 408 sind drehbar um die Stange 404 befestigt. Die Buchse bzw. Hülse 406 bildet den Mittelbereich 402 des Trennelements 376 und sie ist bevorzugt zylindrisch mit einer konstanten zirkularen radialen Querschnittsform entlang ihrer axialen Dimension ausgebildet.
Die Aufsätze 408 umfassen jeder einen Kopf 410 und einen Bolzen bzw. Stecker 412, der mit dem Kopf 410 verbunden ist. Der Kopf 410 bildet die sich einwärts verjüngenden Endbereiche 400 des Trennelements 376. Der Kopf 410 umfasst bevorzugt eine zirkulare radiale Querschnittsform, die in ihrer Größe entlang seiner axialen Ausdehnung abnimmt, und eine axiale Querschnittsform, die einer oben abgestumpften Parabel ähnelt. (8.) Die Bolzen bzw. Stecker 412 erstrecken sich von dem axialen inneren Ende des jeweiligen Kopfes 410 und sie sind für ein festsitzendes einsetzendes Aufnehmen in den Enden der Hülse 406 dimensioniert, wodurch die Hülse 406 nicht relativ zu den Endaufsätzen 408 rotie ren wird. Die Endaufsätze 408 sind bevorzugt aus geeignetem Material, wie beispielsweise Kunststoff hergestellt, so dass sie eine Lageroberfläche relativ zu der Stange 404 bilden.
Das äußere Trennelement 376 kann zusätzlich ein Paar Federn 414 umfassen, die um die Stange 404 an gegenüberliegenden Seiten der Endaufsätze 408 positioniert sind, um eine vorgespannte mittige Querausrichtung der Hülse 406 und der Aufsätze 408 auf der Stange 404 bereitzustellen. Ein anderes äußeres Trennelement 476 ist in 10 gezeigt, dass sich einwärts verjüngende Endbereiche 490 und einen mittigen Bereich 492 umfasst, der sich dazwischen erstreckt. Das Trennelement 476 umfasst eine Stange 494, die nicht drehbar zwischen den Trägerbeinen 365 befestigt ist, und eine Buchse bzw. Hülse 496, die für die Drehung um die Stange 494 befestigt ist. Die Hülse 496 bildet den mittleren Bereich 492 des Elements und ebenfalls die nach innen verjüngten seitlichen Endbereiche 490 des Elements. In der dargestellten Ausführungsform ist die Hülse 496 zylindrisch und umfasst eine zirkulare radiale Querschnittsform, die ihre Größe entlang ihrer axialen Ausdehnung ändert. Die radiale Querschnittsgröße der Hülse 496 verändert sich bevorzugt graduell entlang des mittigen Bereiches 492 des Trennelements und stärker entlang der seitlichen Endbereiche 492 des Trennelements 476. Obwohl in den Zeichnung nicht speziell gezeigt, kann das äußere Trennelement 476 zusätzlich ein Paar Federn 614 umfassen, die um die Stange 494 an gegenüberliegenden Seiten der Hülse 496 positioniert sind, um eine mittige, vorgespannte Querausrichtung der Hülse 496 bereitzustellen.
Das mittige Trennelement 377 ist derart positioniert, dass es mit der zwischengeordneten Lage 26 des mehrlagigen Ausgangsmaterials in Eingriff gelangt, und es ist bevorzugt von der gleichen Konstruktion wie das zwischengeordnete Element 77, das oben in Verbindung mit der Trennvorrichtung 76 der Maschine 20 diskutiert worden ist. Aus diesem Grund umfasst das zwischengeordnete Element 376 eine Hülse oder einen Stab mit dem gleichen Durchmesser entlang seiner gesamten axialen Länge, wobei es nicht sich einwärts verjüngende seitliche Endbereiche umfasst. Diese wirtschaftlichere, nicht-verjüngte Konstruktion ist bevorzugt, weil die zwischengeordnete Lage 26 weniger starker Randspannungsprobleme erfährt als die äußere Lage 24 und/oder die innere Lage 28. Das Querschnittsgebiet (oder der Durchmesser) des zwischengeordneten Elements 377 ist bevorzugt kleiner als das Querschnittsgebiet des mittleren Bereiches 402 des äußeren Elements 376 oder des mittleren Bereiches 502 des äußeren Elements 476.
Das innere Trennelement 378 ist derart positioniert, dass es mit der innere Lage 28 des mehrlagigen Ausgangsmaterials in Eingriff gelangt. Das Element 378 ist bevorzugt von im wesentlich der gleichen Konstruktion wie das äußere Trennelement 377 oder das äußere Trennelement 504. In dieser Weise wird die innere Lage 28 des Ausgangsmaterials, die mit dem inneren Trennelement 378 im Eingriff ist, nicht dazu gezwungen, einem geraden Querpfad zu folgen. Statt dessen werden die seitlichen Bereiche der inneren Lage 28 einwärts gezwungen in der gleichen Richtung wie die Formungsanordnung 52 die seitlichen Kanten des Ausgangsmaterials einwärts dreht. Dies gestattet einen graduellen anstellen eines abrupten Übergangs zwischen der Trennvorrichtung 376 und der Formungsanordnung 52, wodurch die Möglichkeit exzessiver Randspannungen reduziert wird und/oder andererseits der Umwandlungsprozess verbessert wird.
Bevorzugt ist die axiale Gesamtlänge des inneren Trennelements 378 nicht die gleiche wie die axiale Gesamtlänge des äußeren Trennelements 376. Mehr bevorzugt ist das innere Trennelement 378 etwas länger als das äußere Trennelement; in dem Bereich von 1,5% bis 5% und mehr bevorzugt in dem Bereich von 2,6%. Diese Längenanordnung ist bevorzugt, da das innere Trennelement 378 mit der inneren Lage 28 im Eingriff ist, die die äußere Lage in dem Polsterprodukt 32 bildet und dadurch die äußeren Lagen 24 und 26 umgeben oder einschließen muss.
Daher umfassen in der bevorzugten Ausführungsform zwei der Trennelemente, nämlich das innere und äußere Trennelement 376 und 378, die sich einwärts ver jüngenden Endbereiche. Es ist jedoch auch eine Ausgangsmaterialzufuhranordnung mit der vorliegenden Erfindung möglich und wird durch die vorliegende Erfindung umfasst, wobei nur das äußere Trennelement die sich einwärts verjüngenden Endbereiche umfasst, wobei nur das innere Trennelement die sich einwärts verjüngenden Endbereiche umfasst oder jede andere Anordnung, wobei zumindest eins der Trennelemente die sich einwärts verjüngenden Endbereiche umfasst. Weiterhin ist der Einbau eines sich derart quer erstreckenden Elements in eine Polsterumwandlungsmaschine, die nicht eine Trennvorrichtung umfasst, mit der vorliegenden Erfindung möglich und wird durch die vorliegende Erfindung umfasst.
Wenn eine Polsterumwandlungsmaschine, die eine Ausgangsmaterialzufuhranordnung 350 enthält, verwendet wird, wird das resultierende Verfahren die Schritte aufweisen: die Schritte des Zuführens eines mehrlagigen Ausgangsmaterials und des Umwandelns des Ausgangsmaterials in ein dreidimensionales Polsterprodukt. Der Umwandlungsschritt umfasst den Schritt des Einwärtsdrehens der seitlichen Bereiche des Ausgangsmaterials, wenn sich das Ausgangsmaterial in einer stromabwärtigen Richtung bewegt. Der Zufuhrschritt umfasst die Schritte des Ausgehens des Ausgangsmaterials von einer kontinuierlichen Bahn des mehrlagigen Ausgangsmaterials und das in Eingriff Gelangens von zumindest einer Lage des ausgegebenen Ausgangsmaterials mit einem sich quer erstreckenden Element, dass die lateralen Endbereiche von der zumindest einen Lage einwärts zwängt in der gleichen Richtung wie der Schritt des Einwärtsdrehens des Umwandlungsschrittes.
Man wird nun erkennen, dass die vorliegende Erfindung eine Polsterumwandlungsmaschine und ein Polsterumwandlungsverfahren bereitstellt, in denen die Ausgangsmaterialzufuhranordnung oder der Ausgangsmaterialzufuhrschritt einen graduelleren Übergang zwischen der Zufuhr des Ausgangsmaterials zu der Umwandlungsanordnung der Maschine und dem Einwärtsdrehen der seitlichen Kanten durch die Umwandlungsanordnung gestattet.
Kurz zurückgehend bezugnehmend auf die Konstant-Zubringer Vorrichtung 80 stellt diese einen nicht-variierenden Punkt des Eintritts des Ausgangsmaterials 22 in die Trennvorrichtung 74 und in die Formungsanordnung 52 dar unabhängig von dem Durchmesser der Ausgangsmaterialrolle 21. Daher bleibt der Punkt des Eintritts des Ausgangsmaterials 22 in die Trennvorrichtung 74 konstant, auch wenn eine Rolle mit einem anderen Durchmesser verwendet wird und/oder wenn durch das Ausgeben des Ausgangsmaterials 22 von der Rolle 21 ihr Durchmesser abnimmt. Es wird davon ausgegangen, dass diese Konsistenz die Produktion gleichförmiger Polsterprodukte erleichtert.
Wenn das Ausgangsmaterial in die Umwandlungsanordnung 30 von der Ausgangsmaterialrolle 21 gezogen wird, wird es eine Abwärtskraft auf die Buchse bzw. Hülse (oder die Führungsrolle) 84 der Konstant-Zubringer-Vorrichtung 80 aufgrund der Zugkraft ausüben, die benötigt wird, um die Ausgangsmaterialrolle 21 zu drehen. Die Hülse bzw. Buchse 84 ist an dem optimalen Eintrittspunkt für das Ausgangsmaterial positioniert, wenn sie den normalen Abwärtskräften ausgesetzt ist, die mit dem Betrieb der Maschine im Dauerzustand über den normalen Durchmesserbereich der Ausgangsmaterialrolle 21 verbunden ist. Während des Starts, bei dem die Ausgangsmaterialrolle von einem Ruhezustand auf eine Rotationsgeschwindigkeit beschleunigt werden muss, die durch die Zufuhrrate der Zufuhranordnung 54 bestimmt wird, kann jedoch die Zugkraft und konsequenterweise die Spannung des Ausgangsmaterials bis zu einem Punkt ansteigen, der ein Zerreißen des Papiers bewirkt.
Kurz zurückgehend bezugnehmend auf das Formungselement 90 ist dieses teilweise innerhalb der Rutsche 92 positioniert. Das Ausgangsmaterial 22 bewegt sich um das Formungselement 90 und durch die Rutsche 92, wenn es die Formungsanordnung 52 passiert. Wenn das Ausgangsmaterial 22 durch die Formungsanordnung 52 läuft, werden die seitlichen Bereiche des Ausgangsmaterials 22 einwärts gedreht über die Beinbereiche 98 des V-förmigen Körpers 95 des Formungselements. In diesem Fall können die Beinbereiche 98 des Körpers 95 derart angesehen werden, dass sie eine drehende äußere Begrenzung für die seitlichen Regionen des Ausgangsmaterials 22 bilden. Da diese Beinbereiche 98 in einer gemeinsamen Ebene positioniert sind, sind alle Bereiche der drehenden äußeren Begrenzung des Formungselements 90 in einer gemeinsamen Ebene positioniert. Daher sind in dem Formungselement 90 keine Vorsprünge vorhanden, die über die koplanaren Bereiche (die Beine 98) der drehenden äußeren Begrenzung hinausragen.
Ebenfalls wenn sich das Ausgangsmaterial 22 durch die Formungsanordnung bewegt, halten die untere Wand 98 der Rippe 96, die untere Wand 100 der Rippe 97 und der Nasenbereich 99 des Körpers 95 die. mittleren Regionen des Ausgangsmaterials 22, wenn seine seitlichen Regionen einwärts gedreht werden. In dem Formungselement 90 sind die Rippen Bodenwände 98 und 100 und der Nasenbereich 99 in der gleichen Ebene in einer dreieckigen Konfiguration angeordnet. (Siehe 10.) Wenn insbesondere eine Linie von einem der Enden des Bodenbeinbereichs 101 der stromaufwärtigen Rippe 96 zu dem Scheitelpunkt des Nasenbereiches 99 des Körpers 95 gezogen wird, läuft sie durch das entsprechende Ende des Bodenbeinbereiches 103 der stromabwärtigen Rippe 96. Wenn eine Linie von dem anderen Ende des Bodenbeinbereiches 101 der stromaufwärtigen Rippe 96 zu dem Scheitelpunkt des Nasenbereichs 99 des Körpers gezogen wird, läuft sie durch das andere Ende des Bodenbeinbereichs 103 der stromabwärtigen Rippe. In dieser Weise bilden die Bereiche 99, 98 und 100 des Formungselements eine "Halteoberfläche", die die mittleren Bereiche des Ausgangsmaterials halten, um die "Höhe" oder die "Nachgiebigkeit" (fluff) des Polsterproduktes zu erhöhen. Daher sind alle Bereiche dieser Halteoberfläche koplanar und die Halteoberfläche umfasst keine Vorsprünge, die über diese gemeinsame Ebene hinausragen.
Wie bereits oben bemerkt worden ist, ist der Nasenbereich 99 des Körpers 95 des Formungselements 90 der stromabwärtige Rand des Formungselements 90. Der Nasenbereich 99 ist im Wesentlichen eine "abgerundete Ecke" oder ein "ge krümmter Scheitelpunkt" zwischen den seitlichen Beinbereichen 98 des Formungselements 90. Wenn dies so ist, umfasst der Nasenbereich 99 nicht eine querverlaufende Linearkomponente.
Das Formungselement 590 gemäß der vorliegenden Erfindung ist isoliert im Detail in den 12 bis 14 gezeigt. In der dargestellten Ausführungsform ist das Formungselement 590 hergestellt durch Modifizieren oder Umrüsten des Formungselements 90, das oben diskutiert worden ist. Wie jedoch unten erklärt wird, kann das Formungselement 590 ebenfalls unabhängig ausgebildet sein, eher als eine Umrüstung.
Das Formungselement 590 ist ein dreidimensionaler Formrahmen mit einem Körper 595 und Rippen 596 und 597. Der Körper 595 ist im Wesentlichen ähnlich zu dem Körperelement 95 des Formungselements 90 und er ist daher V-förmig (wenn man ihn von oben betrachtet) und umfasst ein Paar Beinbereiche 598, die durch einen Nasenbereich 599 miteinander verbunden sind. (Siehe 15.) Wenn sie in die Polsterumwandlungsmaschine 20 eingebaut sind, würden diese Komponenten des Körpers 595 in einer gemeinsamen Ebene positioniert sein, die in der stromabwärtigen Richtung geneigt ist. Die Beinbereiche 598 sind die gleichen wie die Beinbereiche 98 des Formungselements 90, wodurch der Körper 595 ungefähr 24 Inch lang ist. Die Breite des Nasenbereiches 599 ist um zwei Inch vergrößert, wenn man ihn mit dem Nasenbereich 99 des Formungselements 80 vergleicht. Die Vergrößerung in der Breite des Nasenbereiches 599 resultiert darin, dass sie eine mehr abgeflachte U-Form gegenüber der abgerundeten Eckform des Nasenbereiches 99 des Formungselements 90 aufweist. Die Steigerung in der Breite des Nasenbereiches 599 resultiert ebenfalls darin, dass der Körper 595 ungefähr 16 Inch breit ist verglichen mit dem Körper 95, der ungefähr 14 Inch breit ist.
Die stromaufwärtige Rippe 596, die ebenfalls in ihrer Breite um zwei Inch vergrößert ist, ist im Allgemeinen U-förmig, wenn man sie von dem stromabwärtigen Ende betrachtet, und sie umfasst ein Paar seitlicher Beinbereiche 600, die miteinander über einen unteren Beinbereich 601 verbunden sind. (Siehe 13.) Die seitlichen Beinbereiche 600 sind im Wesentlichen die gleichen wie die seitlichen Beinbereich 100 des Formungselements 90 und sie sind daher im Allgemeinen linear und erstrecken sich ungefähr 5 3/4 Inch. Der untere Beinbereich 601 ist ähnlich dem unteren Beinbereich 101 des Formungselements 90, ausgenommen, dass seine Breite um die genannten zwei Inch vergrößert ist, wodurch es sich ungefähr zehn Inch erstreckt verglichen zu dem unteren Beinbereich 101, der sich acht Inch erstreckt. Wie in dem Formungselement 90 sind die oberen Enden jedes seitlichen Beinbereiches 600 über eine abgerundete Ecke mit dem stromaufwärtigen Ende der jeweiligen Beinbereiche 598 des Körpers 595 verbunden. (Siehe 14.)
Die stromabwärtige Rippe 597 ist ebenfalls im Allgemeinen U-förmig, wenn sie von dem stromabwärtigen Ende betrachtet wird, und sie umfasst ein Paar von seitlichen Beinbereichen 602, die durch einen unteren Beinbereich 603 miteinander verbunden sind. (Siehe 13.) Die seitlichen Beinbereiche 602 sind im Wesentlichen die gleichen wie die seitlichen Beinbereiche 102 des Formungselements 90 und sie sind daher im Allgemeinen linear und erstrecken sich ungefähr 2 3/4 Inch. Der untere Beinbereich 603 ist im Wesentlichen der gleiche wie der untere Beinbereich 103 des Formungselements 90, ausgenommen, dass seine Breite um zwei Inch vergrößert ist, wodurch er sich ungefähr fünf Inch erstreckt verglichen mit dem unteren Beinbereich 101, der sich drei Inch erstreckt. Das untere Ende jedes der seitlichen Beinbereiche 602 ist über eine abgerundete Ecke mit den jeweiligen Seiten des unteren Beinbereiches 603 verbunden. (Siehe 13.) Die oberen Enden jedes der seitlichen Beinbereiche 602 sind mit ausgerichteten Abschnitten der Beinbereiche 598 des Körpers 595 verbunden, wobei diese Abschnitte ungefähr 13 1/8 Inch von ihrem stromaufwärtigen Ende entfernt sind. (Siehe 14.)
In der dargestellten umgerüsteten Ausführungsform wird die Steigerung in der Breite des Nasenbereiches 599 durch ein zwei Inch Ausdehnungsstück erreicht, das mittig darin eingesetzt wird. Zum Beispiel könnte der Nasenbereich 599 mittig aufgeschnitten werden und dann das Ausdehnungsstück zwischengeordnet werden zwischen den Schnitten und durch Schweißen in der Position befestigt werden. Gleichermaßen wird die Steigerung der Breite der unteren Beinbereiche 601 und 603 in der Rippe 596 und 597 durch Erweiterungsstücke erzielt, die zwei Inch lang sind und zentral darin eingesetzt werden. Wenn jedoch das Formungselement 590 nicht durch Umrüsten hergestellt wird, können die Bereiche 595, 596 und 597 in der gleichen Weise wie die Bereiche 95, 96 und 97 des Formungselements 90 gebildet werden, um die Steigerung in der Breite zu erzielen.
Das Formungselement 590 kann zusätzlich Kopplungskomponenten 604 von im Wesentlichen der gleichen Konstruktion und für den gleichen Zweck wie die Kopplungskomponenten 104 des Formungselements 90 umfassen.
Das Formungselement 590 umfasst zusätzlich ein Paar von Flügelbereichen 610. In der dargestellten Ausführungsform bestehen die Flügelbereiche 610 aus dem gleichen stabähnlichen Material wie der Rest des Formungselements 590. Jeder Flügelbereich 610 ist im Allgemeinen L-förmig mit einem langen Beinbereich 612 und einem kürzeren Beinbereich 614, der sich von einem Ende davon erstreckt. Die Verbindung zwischen den Beinbereichen 612 und 614 ist eine abgerundete Ecke, die einen leicht geringeren als einen rechtwinkligen Winkel bildet (d. h. 75° bis 80°). Der Beinbereich 612 erstreckt sich ungefähr neun Inch und der Beinbereich 614 erstreckt sich ungefähr 11/2 Inch.
Die Flügelbereiche 610 sind an der Oberseite der seitlichen Beinbereiche 598 des Körpers 595 befestigt und erstrecken sich aufwärts davon. Spezifischer ist das entfernte Ende des Beinbereiches 612 des einen der Flügelbereiche 610 mit einer der seitlichen Beinbereiche 598 gerade stromabwärts von dem Verbindungspunkt für die stromabwärtigen Rippen 597 und 610 befestigt. Zu diesem Zweck umfasst der Beinbereich 612 bevorzugt einen konturierien Rand, so dass er im Wesentlichen bündig an der oberen Oberfläche des Beinbereiches 598 anliegen kann. (Siehe 15 und 17.) Das entfernte Ende des Beinbereiches 614 des Flügelbereiches ist an diesem gleichen Beinbereich 598 gerade stromaufwärts von der Ecke befestigt, die den Übergang zu dem Nasenbereich 599 bildet. Daher werden in der modifizierten Formungsanordnung 52 die Flügelbereich 610 innerhalb der Rutsche 92 positioniert sein.
Das Formungselement 590 umfasst weiterhin eine stromabwärtige Rippe 620, die ein Paar seitliche Beinbereiche 622 und einen unteren Beinbereich 623 umfasst, der sich dazwischen erstreckt. (Siehe 13.) Der untere Beinbereich 623 ist im Allgemeinen linear und erstreckt sich ungefähr sechs Inch verglichen mit dem unteren Beinbereich 603 der Rippe 597, die sich ungefähr fünf Inch erstreckt. Die seitlichen Beinbereiche 622 erstrecken sich ungefähr 3 3/16 Inch verglichen mit den seitlichen Beinbereichen 602 der Rippe 597, die sich 2 3/4 Inch erstrecken.
Das untere Ende jedes seitlichen Beinbereiches 622 ist über eine abgerundete Ecke mit der jeweiligen Seite des unteren Beinbereiches 623 verbunden. (Siehe 13.) Man sollte bemerken, dass, während die seitlichen Beinbereiche 602 der Rippe 597 sich einwärts neigen, um den unteren Beinbereich 603 zu treffen, sich die seitlichen Beinbereiche 622 der Rippe 620 im Allgemeinen rechtwinklig von der Ebene des Körpers 595 erstrecken. Die oberen Enden jedes seitlichen Beinbereiches 622 sind mit ausgerichteten Abschnitten der Beinbereiche 598 des Körpers 595 verbunden, wobei diese Abschnitte ungefähr 13 1/8 Inch von ihrem stromaufwärtigen Ende entfernt sind und daher an dem gleichen Punkt wie die seitlichen Beinbereiche 602 der Rippe 597 mit dem Körper verbunden sind. (Siehe 14.)
Wenn das Ausgangsmaterial 22 durch die Formungsanordnung 52 läuft, werden die seitlichen Regionen des Ausgangsmaterials 22 einwärts gedreht über die oberen Bereiche des Formungselements 590, insbesondere die Beinbereiche 598 des V-förmigen Körpers 595 und die Flügelbereiche 610. In diesem Fall kann man die Beinbereiche 598 und die Flügelbereiche 610 derart betrachten, dass sie eine drehende äußere Begrenzung für die seitlichen Regionen des Ausgangsmaterials 22 bilden. Obwohl die Beinbereiche 598 des Körpers 595 in einer gemeinsamen Ebene positioniert sind, ragen die Flügelbereiche 610 über diese Ebene hinaus. In dieser Weise bilden die Flügelbereiche 610 Vorsprünge, die über die koplanaren Bereiche der drehenden äußeren Begrenzung hinausragen (und noch spezieller, die sich rechtwinklig von den koplanaren Bereichen der drehenden äußeren Begrenzung erstrecken). Diese Vorsprünge, die durch die Flügelbereiche 610 gebildet werden, resultieren in einer Steigerung des federnden Bereiches des Polsterproduktes, dass durch die Polsterumwandlungsmaschine 20 produziert wird. Die Geometrie der Flügelbereiche 610 resultiert ebenfalls in den Vorsprung, der sich in der stromabwärtigen Richtung vergrößert, im Gegensatz zu der Gesamtgeometrie des Formungselements 590, die in der stromabwärtigen Richtung abnimmt.
In dem Formungselement 590 halten der untere Beinbereich 601 der Rippe 596, der untere Beinbereich 623 der Rippe 620 und der Nasenbereich 599 des Körpers 595 die mittigen Regionen des Ausgangsmaterials 22, wenn seine seitlichen Regionen einwärts gedreht werden. In dieser Weise bilden die Bereiche 601, 623 und 599 eine "Halteoberfläche", die die mittigen Regionen des Ausgangsmaterials hält, während seine seitlichen Regionen einwärts gedreht werden.
In dem Formungselement 590 sind der untere Beinbereich 601 der Rippe 596, der untere Beinbereich 603 der Rippe 596 und der Nasenbereich 599 in der gleichen Ebene in einer dreieckigen Konfiguration positioniert. (Siehe 13.) Insbesondere wenn eine Linie von einem der Enden des unteren Beinbereiches 601 der stromaufwärtigen Rippe 596 zum Scheitelpunkt des Nasenbereiches 599 des Körpers 595 gezogen wird, läuft sie durch das entsprechende Ende des unteren Beinbereiches 603 der stromabwärtigen Rippe 596. Wenn eine Linie von dem anderen Ende des unteren Beinbereiches 601 der stromaufwärtigen Rippe 596 zu dem Scheitelpunkt des Nasenbereiches 599 des Körpers gezogen wird, läuft sie durch das andere Ende des unteren Beinbereiches 603 der stromabwärtigen Rippe. Der untere Beinbereich 603 der Rippe 596 erstreckt sich jedoch unterhalb dieser Linie, wodurch der untere Beinbereich 623 der Rippe 596 einen Vorsprung bildet, der über eine Ebene hinausragt, die sich von dem stromabwärtigen Rand der Oberfläche (der Beinbereich 601) zu dem stromaufwärtigen Rand der Oberfläche (der Nasenbereich 599) erstreckt. Stattdessen erstreckt sich der untere Beinbereich 623 unterhalb dieser Ebene, wodurch die mittleren Regionen des Ausgangsmaterials 22 gezwungen werden, in einer gesteigerten Entfernung um die Rippe 620 zu laufen. Dieser vergrößerte Bewegungspfad in einer mittleren Region des Formungselements 590 für die mittigen Regionen des Ausgangsmaterials resultiert darin, dass weniger Ausgangsmaterial einwärts gedreht wird, um den zentralen Bereich des Polsterproduktes zu bilden.
Die Rippe 620 erstreckt sich daher seitlich darüber hinaus und sie erstreckt sich ebenfalls unterhalb der Rippe 597, wodurch sie die Rippe 597 "überschattet" oder "ersetzt", wobei sie nicht das Ausgangsmaterial 22 während des Formungsprozesses kontaktiert. Wenn das Formungselement 590 nicht als eine Umrüstung des Formungselements 90 hergestellt worden ist, könnte aus diesem Grund die Rippe 597 aus dem Formungselement 590 eliminiert werden. In einem solchen Fall könnte die Kopplungskomponente 104 stattdessen an einer mittigen Region der Rippe 610 befestigt werden.
Der Nasenbereich 599 des Körpers 595 bildet den stromabwärtigen Rand des Formungselements 590. Wie oben erklärt worden ist, erstreckt sich der Nasenbereich 599 des Körpers 595 des Formungselements 590 zwei Inch quer dazu, wenn es mit dem Nasenbereich 99 des Körpers 95 des Formungselements 90 verglichen wird. Der Nasenbereich 99 des Formungselements 90 ist im Wesentlichen eine "abgerundete Ecke" oder ein "gekrümmter Scheitelpunkt" zwischen den seitlichen Beinbereichen 98 des Körpers 95 und er umfasst nicht eine lineare Querkomponente. Im Gegensatz dazu umfasst der Nasenbereich 599 des Körperbereiches 595 des Formungselements 590 eine lineare Querkomponente, die sich in einer Richtung rechtwinklig zu der Stromaufwärts-Stromabwärts-Richtung erstreckt.
Wie oben angegeben worden ist, kann das Formungselement 590 mit der Trennvorrichtung 574 und der Konstant-Zubringer-Vorrichtung 580 verwendet werden. Das Formungselement 590 kann jedoch vorteilhaft in eine Polsterumwandlungsmaschine ohne diese Vorrichtungen eingebaut werden oder in Verbindung mit jeder anderen Polsterumwandlungsmaschine oder jedem anderen Polsterumwandlungsverfahren, das in den Rahmen der Ansprüche fällt, verwendet werden. Bestimmte Bereiche des Formungselements 590 können ebenfalls vorteilhaft sein, wenn es gewünscht ist, bestimmte Merkmale eines Polsterproduktes zu verändern. Wenn es zum Beispiel gewünscht wäre, die Federung (loft) eines Polsterproduktes zu steigern, könnten die Flügelbereiche 610 zu einem Formungselement hinzugefügt werden. Wenn es gewünscht wäre, den Betrag an Ausgangsmaterial, der zum Bilden des zentralen Bereiches des Polsterproduktes einwärts gedreht wird, zu verringern, könnte zusätzlich oder alternativ die Rippe 620 zu einem Formungselement hinzugefügt werden. Eine weitere Zugabe oder Alternative besteht darin, das stromabwärtige Ende eines Formungselements zu modifizieren, um eine lineare Querkomponente einzufügen.
Obwohl die Erfindung in Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden ist, werden äquivalente Änderungen und Modifikationen anderen Fachleuten beim Lesen und Verstehen dieser Beschreibung und der anhängenden Zeichnungen in den Sinn kommen. In spezieller Hinsicht auf die verschiedenen Funktionen, die durch die oben beschriebenen Elemente (Komponenten, Anordnungen, Geräte, Zusammensetzungen etc.) ausgeführt werden, geht man bei den Begriffen (umfassend eine Bezugnahme auf ein "Mittel"), die zum Beschreiben derartiger Elemente verwendet werden, davon aus, dass sie, sofern es nicht anders angezeigt ist, jedem Element entsprechen, dass die spezifizierte Funktion des beschriebenen Elements ausführt (d. h., dass es funktionell äquivalent ist), entspricht, selbst wenn es nicht strukturell äquivalent ist zu der offenbar ten Struktur, die die Funktion in dem hierin illustrierten exemplarischen Ausführungsbeispiel oder den Ausführungsformen der Erfindung ausführt. Während in Ergänzung dazu ein spezielles Merkmal der Erfindung oben mit Bezugnahme auf nur eine der verschiedenen dargestellten Ausführungsformen beschrieben worden ist, kann ein derartiges Merkmal mit einem oder mehreren anderen Merkmalen der anderen Ausführungsformen kombiniert werden, wie es für jede gegebene oder spezielle Anwendung gewünscht oder vorteilhaft sein kann.

Claims

Eine Polsterumwandlungsmaschine (20) umfassend eine Umwandlungsanordnung (30), die eine kontinuierliche Lage von mehrlagigem Ausgangsmaterial (22) in ein dreidimensionales Polsterprodukt (32) umwandelt, und eine Ausgangsmaterialzufuhranordnung (350), die mehrlagiges Ausgangsmaterial (22) der Umwandlungsanordnung (30) zuführt; wobei die Umwandlungsanordnung (30) eine Formungsanordnung (52) umfasst, die seitliche Bereiche des Ausgangsmaterials (22) nach innen bewegt, wenn sich das Ausgangsmaterial (22) in einer Stromabwärtsrichtung dort hindurch bewegt; wobei die Ausgangsmaterialzufuhranordnung (350) ein Ausgangsmaterialausgabegerät (370, 372) umfasst, welches das mehrlagige Ausgangsmaterial (22) von einer kontinuierliche Lage davon ausgibt, und wobei die Ausgangsmaterialzufuhranordnung (350) zumindest ein sich quer erstreckendes Element (376/476, 378) umfasst, das derart positioniert ist, um mit zumindest einer der Lagen (24, 28) des ausgegebenen mehrlagigen Ausgangsmaterials (22) in Eingriff zu gelangen; wobei das zumindest eine, sich quer erstreckende Element (376/476, 378) Endbereiche (400/490) aufweist, die radial einwärts verjüngt sind relativ zu einem Mittelbereich (402/492) des Elements und in Richtung auf die angrenzenden Enden des Elements; und wobei die sich einwärts verjüngenden seitlichen Endbereiche (400/490) derart positioniert sind, um mit den Enden der seitlichen Bereiche der zumindest einen Lage des Ausgangsmaterials (22) in Eingriff zu gelangen und dadurch ein Einwärtszwingen dieser Bereiche in gleicher Richtung wie das Einwärtsdrehen bewirkt durch die Formungsanordnung (52) zu gestatten.
Eine Polsterumwandlungsmaschine (20), wie in Anspruch 1 dargelegt, wobei die einwärts verjüngten äußeren Endbereiche (400/490) des zumindest einen sich quer erstreckenden Elements (376/476, 378) ein gekrümmtes Profil aufweisen.
Eine Polsterumwandlungsmaschine (20), wie sie in einem der vorhergehenden Ansprüche dargestellt ist, wobei die einwärts verjüngten Endabschnitte (400/492) zwischen 2% und 6% der kombinierten axialen Länge der Endbereiche (400/492) und des Mittelbereichs (402/492) einnehmen.
Eine Polsterumwandlungsmaschine (20), wie sie in irgendeinem vorhergehenden Anspruch dargestellt ist, wobei die seitlichen Endbereiche (400/490) eine abgestumpfte parabolische Form aufweisen.
Eine Polsterumwandlungsmaschine (20), wie sie in irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche dargestellt ist, wobei das zumindest eine sich quer erstreckende Element (376/476, 378) um eine sich quer erstreckende Achse drehbar ist.
Eine Polsterumwandlungsmaschine (20), wie sie in irgendeinem der Ansprüche 1–4 dargestellt ist, wobei das zumindest sich quer erstreckende Element (376/476, 378) mit den einwärts verjüngten seitlichen Endbereichen (400/490) eine nicht-drehbare Stange (404/494) und eine Buchse (406/496), die drehbar um die Stange (404/494) befestigt ist, umfasst, wobei die Buchse (406/496) zumindest einen Mittelbereich (402/492) des zumindest einen sich quer erstreckenden Elements definiert.
Eine Polsterumwandlungsmaschine (20), wie sie in Anspruch 6 dargestellt ist, wobei das zumindest eine sich quer erstreckende Element (376/378) mit den einwärts verjüngten seitlichen Endbereichen (400/490) ein paar Endaufsätze (408) umfasst, das mit jedem Ende der Buchse (406) verbunden ist, die die einwärts verjüngten seitlichen Endbereiche (400) des Elements bilden.
Eine Polsterumwandlungsmaschine (20), wie sie im Anspruch 6 oder 7 dargestellt ist, wobei die Buchse (406) zylindrisch ist und eine zirkulare, radiale Querschnittsform aufweist, die von im Wesentlichen der gleichen Größe entlang ihrer axialen Ausdehnung ist.
Eine Polsterumwandlungsmaschine (20), wie sie in irgendeinem der Ansprüche 6–8 dargestellt ist, wobei jeder Endaufsatz (408) einen Kopf (410) mit einer zirkularen radialen Querschnittsfläche aufweist, die entlang seiner axialen Ausdehnung in der Größe abnimmt.
Eine Polsterumwandlungsmaschine (20), wie sie in irgendeinem der Ansprüche 6–8 dargestellt ist, wobei der Aufsatz (496) ebenfalls die einwärts verjüngten seitlichen Endbereiche (490) des Elements (476, 376) bildet.
Eine Polsterumwandlungsmaschine (20), wie sie in irgendeinem der Ansprüche 6 oder 7 oder 9 dargestellt ist, wenn sie nicht von dem Anspruch 8 abhängig sind, wobei die Buchse (496) eine zirkulare radiale Querschnittsform aufweist, die ihre Größe entlang der axialen Ausdehnung verändert.
Eine Polsterumwandlungsmaschine (20), wie sie in irgendeinem vorhergehenden Anspruch dargestellt ist, weiterhin aufweisend eine Mehrzahl von Trennelementen, die positioniert sind, um jeweils mit Lagen des mehrlagigen Aus gangsmaterials in Eingriff zu gelangen, wobei die Mehrzahl der Trennelemente zumindest ein sich quer erstreckendes Element umfasst, wobei die Mehrzahl der Trennelemente eine Trennvorrichtung bildet, die die Lagen des ausgegebenen Ausgangsmaterials stromaufwärts von der Formungsanordnung trennt.
Ein Polsterumwandlungsverfahren umfassend die Schritte des Zuführens eines mehrlagigen Ausgangsmaterials (22) und des Umwandelns des Ausgangsmaterials (22) in ein dreidimensionales Polsterprodukt (32); wobei der Umwandlungsschritt den Schritt des Einwärtsdrehens seitlicher Bereiche des Ausgangsmaterials (22) umfasst, wenn sich das Ausgangsmaterial (22) in einer Stromabwärtsrichtung bewegt; wobei der Zuführschritt das Ausgeben des Ausgangsmaterials (22) von einer kontinuierlichen Lage des mehrlagigen Ausgangsmaterials (22) und das in Eingrifibringen von zumindest einer Lage (24, 28) des ausgegebenen Ausgangsmaterials (22) mit zumindest einem sich quer erstreckenden Element (376/476, 378) umfasst, wobei das sich quer erstreckende Element (376/476, 378) Endbereiche aufweist, die im Verhältnis zu den Mittelbereichen des Elements und in Richtung der jeweiligen Enden des Elements einwärts verjüngt sind und die positioniert sind, um mit den Enden der seitlichen Bereiche von zumindest einer der Lagen des Ausgangsmaterials in Eingriff zu gelangen und dadurch das Einwärtszwingen der seitlichen Endbereiche der zumindest einen Lage in der gleichen Richtung wie der Einwärtsdrehschritt des Umwandlungsschrittes zu gestatten.
Ein Polsterumwandlungsverfahren, wie es in Anspruch 13 dargestellt ist, wobei der Zufuhrschritt den Schritt des Trennens der Lagen des Ausgangsmaterials umfasst und wobei der Eingriffsschritt gleichzeitig mit dem Trennschritt ausgeführt wird.