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Dokumentenidentifikation DE10027886B4 07.07.2005
Titel Schneideinheit, Vorrichtung und Schneidmaschine zum Schneiden eines komprimierbaren Materials
Anmelder Gerber Technology, Inc., Tolland, Conn., US
Erfinder Bogan, Christopher C., Charlestown, Mass., US
Vertreter Flügel Preissner Kastel Schober, 80335 München
DE-Anmeldedatum 06.06.2000
DE-Aktenzeichen 10027886
Offenlegungstag 14.12.2000
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 07.07.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.07.2005
IPC-Hauptklasse B26D 7/26
IPC-Nebenklasse B26D 7/01   B26D 1/00   D06H 7/24   B26F 1/38   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schneideinheit zum Trennen eines komprimierbaren Materials, das auf einer Stützfläche angeordnet ist und eine unkomprimierte Anfangsdicke aufweist. Die Schneideinheit ist mit einem Radschneider versehen, der gegenüber der Stützfläche beweglich ist. Zudem ist die Schneideinheit mit einer zusammen mit dem Radschneider bewegbaren Komprimierführung versehen, durch welche die Anfangsdicke des komprimierbaren Materials verringerbar ist. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zum Schneiden eines komprimierbaren Materials gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 9 und auf eine Schneidmaschine für komprimierbares Material gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 13.

Viele isolierte Kleidungsstücke, Schlafsäcke, Fußbekleidungen und dergleichen sind mit Daunen gefüllt, während andere Baumwollwattierungen, Pflanzendaunen, verschiedene synthetische Fasern und dergleichen als Isoliermaterialien verwenden. Diese Isoliermaterialien werden oft in der Form von dicken, komprimierbaren Bögen oder Matten hergestellt oder verkauft, die auf eine bestimmte Größe und Form zugeschnitten werden müssen, ehe sie zwischen zwei Lagen von Geweben eingenäht oder auf andere Weise befestigt werden, die letztendlich die Materialien sowohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite bedecken.

Polyester-Faserfüllstoffmaterial, manchmal als Polyesterfüllung bezeichnet, ist mittlerweile gut akzeptiert als vergleichsweise kostengünstiger Füllstoff und/oder Isoliermaterial, insbesondere für Kissen und auch für Polster und andere Isoliermaterialien, darunter auch Bettmaterialien wie Schlafsäcke, Matratzenpolster, Steppdecken und Deckbetten, darunter Daunendecken, und in Bekleidungsstücken wie Parkas und anderen isolierenden Bekleidungsstücken wegen seiner Fähigkeit, Volumen zu füllen, seiner ästhetischen Vorzüge und verschiedener Vorteile gegenüber anderen Füllmaterialien, so daß es nunmehr in großen Mengen kommerziell hergestellt und verwendet wird.

Die gefüllten Gegenstände umfassen Kleidungsstücke wie Parkas und andere isolierte oder isolierende Kleidungsstücke, andere Bettmaterialien als Kissen, manchmal auch als Schlafprodukte bezeichnet, darunter Matratzenpolster, Deckbetten und Steppdecken, darunter Daunendecken, und Schlafsäcke und andere für das Camping geeignete Gegenstände, beispielsweise Möblierungsgegenstände wie Polster, Dekorations- oder Sitzkissen, die nicht unbedingt für die Verwendung als Bettmaterialien gedacht sind, und gefüllte Möbel selbst, Spielzeuge und tatsächlich jeden Gegenstand, der mit einer Wattierung wie Polyester-Faserfüllstoff gefüllt werden kann. Obwohl diese Gegenstände ein zusätzliches Füllmaterial verwenden können, beruhen sie teilweise auf der Wattierung.

Zusätzlich zu diesen Isoliermaterialien werden häufig verschiedene Schäume zur Polsterung genutzt, wobei der Schaum in Blöcken hergestellt wird, die vor der Benutzung zugeschnitten werden müssen.

Das Schneiden dieser dicken, komprimierbaren Matten, insbesondere mehr als einer Matte auf einmal, wirft gewisse Probleme auf, die eine einfache Lösung nicht zulassen. Übliche unabhängige, elektrische angetriebene Werkzeuge zum Schneiden von Gewebe sind im allgemeinen nicht in der Lage, einen einzigen Bogen oder einen Stapel von derartigem komprimierbaren Material zu schneiden, da im allgemeinen die Einrichtung, die zum Andrücken des Musters gegen den Bogen oder Stapel verwendet wird, die Bewegung des Schneidwerkzeugs stört.

Ein anderes Problem bei einem derartigen Vorgang ist die übermäßig lange Rüstzeit, die im allgemeinen für das Einrichten und Befestigen der Muster zum Schneiden unterschiedlich geformter Teile benötigt wird. Es ist nicht unüblich, beispielsweise genug Teile zur Herstellung von einem Dutzend bis zu hundert fertiger Artikel in einem einzigen Vorgang zu schneiden, der möglicherweise nur wenige Minuten dauert. Bei diesem Verhältnis kann ein großes Inventar zu einem vorgegebenen Teil in einer kurzen Zeitspanne aufgebaut werden, und es wird daher erforderlich, die Einrichtung zu ändern, so daß eine andere Größe desselben Teils oder ein vollständig anderes Teil geschnitten werden kann. Es wird häufig festgestellt, daß die zum Umrüsten auf ein anderes Teil oder sogar eine andere Größe desselben Teils erforderliche Rüstzeit die Schneidzeit übersteigt.

Bekannte Systeme verwenden häufig einen Vakuumtisch zum Festhalten der Wattierung. Da allerdings die Wattierung keinen ausreichenden Druckabfall bereitstellt, wird eine Plastikfolie (luftundurchlässig) über die Wattierung gelegt. Das Vakuum zieht die Plastikfolie nach unten, komprimiert hierbei die Wattierung und ermöglicht ein Schneiden des Materials. Dieses Vorgehen erfordert zusätzliche Zeit zum Ablegen der Plastikfolie über die Wattierung vor dem Schneiden. Weiter wird die Plastikfolie verbraucht und erhöht die Prozeßkosten. Sobald eine Plastikfolie verwendet worden ist, muß sie weggeworfen oder recycelt werden.

Es besteht daher das Bedürfnis an einer Vorrichtung zum effizienten Schneiden einer Wattierung. Es besteht ebenfalls ein Bedürfnis am Schneiden einer Wattierung ohne das Erfordernis umfassender Auslegungen oder Niederhalteverfahren. Weiter besteht ein Bedürfnis an einer Vorrichtung, die eine vergleichsweise große Variation in der Dicke der Wattierung ermöglicht und gleichzeitig ein rasches Umrüsten zum Aufnehmen wesentlich unterschiedlicher Dicken von Wattierungen erlaubt.

Eine Maschine und ein Verfahren zum Schneiden von Flachmaterial wird in der DE 36 16 483 A1 beschrieben. Bei der bekannten Maschine dient ein Borstenbett als Stützfläche für das Flachmaterial. Ein Radschneider ist an einem Anpreßfuß derart angeordnet, daß sich nur ein kleiner Teil einer Schneide des Radschneiders in das Borstenbett erstreckt. Der Anpreßfuß dient in erster Linie dazu, eine nach unten gerichtete Kraft auf das Flachmaterial auszuüben, um auf diese Weise das Flachmaterial an die zugespitzten Enden von Borsten des Borstenbetts zu drücken.

Weiterhin offenbart die DE 42 09 778 A1 ein Schneidwerkzeug, mit dem sich ein Flachmaterial linear schneiden läßt. Das Schneidwerkzeug weist ein drehbares Schneidblatt auf, das an einem linear verfahrbaren Schlitten angeordnet ist. Der Schlitten ist an einem schwenkbar angeordneten Führungsbalken, der eine Unterkante aufweist, verfahrbar. Im Bereich der Unterkante liegt die Rotationsachse des Schneidblatts, unterhalb der die oberste Fläche des zu trennenden Flachmaterials verläuft. Eine sinnvolle Anwendung des Schneidwerkzeugs ergibt sich aus diesem Grund nur dann, wenn die Dicke des zu zerschneidenden Flachmaterials maximal dem Radius des Schneidblatts entspricht.

Aus der US 3,777,604 ist ferner eine Stützfläche für Flachmaterial bekannt, die bei einer Schneidmaschine Anwendung findet. Die Schneidmaschine weist im Bereich eines Messers endlose Riemen auf, die dazu dienen, eine ein Vakuum erzeugende Abdeckung zu glätten und durch das Messer in die Abdeckung eingebrachte Einschnitte abzudichten. Eine Komprimierung des zu zerschneidenden Flachmaterials durch die Riemen findet hingegen nicht statt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schneideinheit der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß sich kommerzielle Radschneider mit einem vergleichsweise geringen Durchmesser zum Schneiden eines verhältnismäßig dicken oder in mehreren Lagen geschichteten komprimierbaren Materials verwenden lassen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Schneideinheit mit den oben genannten Merkmalen in Übereinstimmung mit Anspruch 1 erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Radschneider einen Durchmesser aufweist, der geringer ist als die Anfangsdicke des komprimierbaren Materials. Darüber hinaus ist die Komprimierführung mit einer zu dem Radschneider beabstandeten Vorderseite und einer neben dem Radschneider angeordneten und von der Stützfläche um weniger als den Durchmesser des Radschneiders entfernten Druckseite versehen. Zur lokalen Komprimierung des komprimierbaren Materials im Bereich des Radschneiders verläuft zudem die Vorderseite von einer um wenigstens die Anfangsdicke von der Stützfläche entfernten Höhe zu der Druckseite hin geneigt gegenüber der Stützfläche.

Die erfindungsgemäße Schneideinheit beruht auf der Erkenntnis, daß eine lokale Komprimierung von beispielsweise einer Wattierung im Bereich des Radschneiders ermöglicht, einen kommerziellen Radschneider zu verwenden, der über einen vergleichsweise geringen Durchmesser verfügt und in wirtschaftlicher Hinsicht günstig zu erhalten ist. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Komprimierführung trägt dazu bei, einen vergleichsweise hohen Druck auf das zu zerschneidende Material in einem lokal begrenzten Bereich um den Radschneider auszuüben. Im Unterschied zum Stand der Technik ist auf diese Weise sichergestellt, daß auch ein Radschneider mit einem relativ kleinen Durchmesser beispielsweise eine Wattierung zuverlässig auf einem geraden und beliebig gekrümmten Schneidpfad durchtrennt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schneideinheit stellen die Gegenstände der Ansprüche 2 bis 8 dar.

Eine Vorrichtung zum Schneiden eines komprimierbaren Materials und eine Schneidmaschine, die zur Lösung der oben genannten Aufgabe die erfindungsgemäße Komprimierführung aufweisen, werden durch die Ansprüche 9 und 13 definiert. Weiterbildungen der Vorrichtung zum Schneiden und der Schneidmaschine stellen die Gegenstände der Ansprüche 10 bis 12 und 14 bis 19 dar.

So ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Abstand der Komprimierführung zur Stützfläche einstellbar. Daher kann die Schneideinheit Wattierungen mit unterschiedlicher Dicke oder eine Wattierung mit wechselnder Dicke schneiden. Vorteilhaft ist die Komprimierführung als Komprimierrad ausgeführt, das exzentrisch zu dem Radschneider und drehbar an der Schlitteneinheit befestigt ist. In einer weiteren Ausgestaltung weist die Komprimierführung ein Paar von Komprimierrädern auf, die drehbar an der Schlitteneinheit angebracht sind und den Radschneider zwischen sich aufnehmen.

Im Einsatz komprimiert die erfindungsgemäße Schneideinheit die Wattierung vor der Vorderseite des Radschneiders auf eine Dicke, die kleiner ist als der Radius des Radschneiders. Während der Bewegung des Radschneiders hat die Wattierung dann eine Dicke, die geringer ist als der Radius des Radschneiders. Der Radschneider kann dann die komprimierte Wattierung effektiv zerteilen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, die in schematischer Weise in der Zeichnung dargestellt sind. Für gleiche oder funktionsidentische Bauteile werden hierbei dieselben Bezugszeichen verwendet. Dabei zeigt:

1 eine perspektivische Darstellung eines Schneidsystems;

2 eine perspektivische Darstellung einer Schlitteneinheit und einer Schneideinheit;

3 eine Seitenansicht der Schneideinheit;

4 eine Frontansicht der Schneideinheit;

5 eine perspektivische Darstellung der Anordnung eines Komprimierrades und eines Radschneiders;

6 eine Seitenansicht der Anordnung des Komprimierrades beim Komprimieren einer Wattierung;

7 eine Frontansicht des Komprimierrades beim Komprimieren der Wattierung;

8 eine Seitenansicht einer Riemenanordnung beim Komprimieren der Wattierung;

9 eine Frontansicht der Riemenanordnung von 8 beim Komprimieren der Wattierung und

10 eine Frontansicht des Komprimierrades.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schneiden eines komprimierbaren Materials wie einer Wattierung 8 bereit. Die Wattierung 8 erstreckt sich hierbei auf Isoliermaterialien wie Pflanzendaunen, Glaswolle, synthetische Fasern und dergleichen und umfaßt auch dicke, komprimierbare Bögen von Isoliermaterial und auch Schaum, der typischerweise zur Polsterung verwendet wird, ist aber nicht auf diese Materialien beschränkt. Die Wattierung 8 ist im allgemeinen elastisch komprimierbar und weist in unkomprimiertem Zustand einen relativ großen prozentualen Luftanteil auf. Unter einer „Wattierung" wird hierbei ein komprimierbares Material verstanden, das in entspanntem Zustand eine entspannte Dicke aufweist und zerstörungsfrei in einen komprimierten Zustand zusammengedrückt werden und anschließend zur entspannten Dicke zurückkehren kann. Die Wattierung 8 nimmt typischerweise ihre entspannte, unkomprimierte Dicke an, sobald sie von einer Rolle abgewickelt oder ausgepackt wird.

Unter Bezugnahme auf 1 kann die vorliegende Erfindung in einer automatisierten Schneidstation 10 zum Schneiden der Wattierung 8 eingesetzt werden. Die Schneidstation 10 umfaßt im allgemeinen einen Tisch 20, eine Schlitteneinheit 30, eine Schneideinheit 60 und eine Steuerung 100.

Tisch

Weiter bezugnehmend auf 1 stellt der Tisch 20 eine Stützfläche 22 zum Abstützen der zu schneidenden Wattierung 8 bereit. Obwohl die Stützfläche 22 als im wesentlichen ebenes, horizontal angeordnetes Bauteil dargestellt ist, kann sie auch geneigt, gekrümmt oder trommelförmig ausgebildet werden. Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausgestaltung beschränkt.

Weiter kann die Stützfläche 22 aus einem elastischen oder leicht durchdringbaren Material wie Plastikmaterial oder Wegwerfmaterial bestehen. Alternativ kann die Stützfläche 22 als Riemen 24 ausgebildet werden, der auf Wunsch zum Transportieren der Wattierung 8 bewegt werden kann. Die Stützfläche 22 kann weiter mit einem Vakuumsystem zusammenwirken, um ein Vakuum zum Zurückhalten der Wattierung 8 bereitzustellen. Eine nützliche Ausgestaltung der Stützfläche 22 weist eine Vielzahl von vorstehenden Fasern auf, die die Wattierung 8 lösbar ergreifen und sie ausreichend gegenüber der Stützfläche 22 fixieren. Die vorstehenden Fasern und die Wattierung 8 wirken nach Art von Haken und Ösen zusammen.

Schlitteneinheit

Die Schlitteneinheit 30 ist gegenüber dem Tisch 20 für eine Bewegung der Schneideinheit 60 in Längs- und Querrichtung gegenüber der Stützfläche 22 in Abhängigkeit von Signalen der Steuerung 100 in bekannter Weise angeordnet. Wie in den 2 bis 4 dargestellt, ist die Schneideinheit 60 mit der Schlitteneinheit 30 für eine Winkelbewegung um eine im wesentlichen vertikale Schwenkachse A-A in Abhängigkeit von Signalen der Steuerung 100 verbunden. Die Schlitteneinheit 30 weist einen Andrückmechanismus wie einen Hydraulik- oder Pneumatikzylinder, eine Nocke, einen Motor oder eine Feder zum Bewegen der Schneideinheit 60 zur Stützfläche 22 auf.

Der Andrückmechanismus stellt eine ausreichende vertikale Verschiebung der Schneideinheit 60 bereit, um das Zuführen, Schneiden und Entfernen der Wattierung 8 von der Stützfläche 22 zu ermöglichen. Die Schneideinheit 60 ist hierbei zwischen einer Zuführposition und einer Schneidposition bewegbar. In der Zuführposition kann die Wattierung 8 einfach zwischen der Stützfläche 22 und der Schneideinheit 60 angeordnet werden. In der Schneidposition ist die Schneideinheit 60 für ein Zusammenwirken mit der Stützfläche 22 angeordnet, um die Wattierung 8 lokal zu durchtrennen. Daher stellt die Schlitteneinheit 30, die Schneideinheit 60 oder die Kombination hiervon einen ausreichenden vertikalen Hub für eine Bewegung zwischen der Zuführposition und der Schneidposition bereit. Die Schneideinheit wird hierbei auf einer oder mehreren Schienen 32 der Schlitteneinheit 30 geführt.

Schneideinheit

Wie in den 2 bis 5 dargestellt, ist die Schneideinheit 60 an der Schlitteneinheit 30 derart angebracht, daß die Schneideinheit 60 um die Schwenkachse A-A drehbar ist. Die Schneideinheit 60 weist einen Bolzen 62, eine Komprimierführung 70 und einen Radschneider 80 auf.

Der Bolzen 62 ist mit der Schlitteneinheit 30 verbunden und von der Größe her zum Halten des Radschneiders 80 und der Komprimierführung 70 eingerichtet. Der Bolzen 62 läuft in ein unteres Ende 64 aus und ist um die Schwenkachse A-A verdrehbar und für eine vertikale Verstellung gegenüber der Stützfläche 22 beweglich. Der Bolzen 62 kann unterschiedlich ausgebildet werden, ist aber als im wesentlichen vertikal verlaufende Stange dargestellt. Er weist eine ausreichende Steifigkeit auf, um eine Verbiegung oder Verformung unter Betriebsbedingungen des Schneidsystems 10 im wesentlichen zu verhindern.

Der Radschneider 80 ist an dem Bolzen 62 nahe an dessen unterem Ende 64 drehbar angebracht und weist eine Drehachse B-B auf. Der Umfang des Radschneiders 80 erstreckt sich über das untere Ende 64 des Bolzens 62 hinaus. Der Radschneider 80 weist eine umlaufende Schneidkante für einen örtlichen Kontakt und ein örtliches Trennen der Wattierung 8 auf.

Die umlaufende Schneidkante umgibt die Drehachse B-B in einer Ebene senkrecht zu dieser Achse. Die Drehachse B-B des Radschneiders 80 kann um die Schwenkachse A-A verdreht werden, so daß der Radschneider 80 gegenüber der Stützfläche 22 in beliebiger Richtung innerhalb der Ebene der Stützfläche 22 ausgerichtet werden kann.

Weiter schneidet die Schwenkachse A-A die Drehachse B-B nicht. Die Drehachse B-B ist daher gegenüber der Schwenkachse A-A versetzt, so daß die Schwenkachse A-A der Bewegung der Drehachse B-B während des Schneidens in Kontakt mit der Schneidfläche vorauseilt, während der Radschneider 80 einem Schneidpfad entlang der Stützfläche 22 folgt.

Der Radschneider 80 hat typischerweise einen Durchmesser von etwa 50,8 bis 63,5 mm (2 bis 2,5 Inch). Derartige Radschneider sind kommerziell erhältliche Produkte mit nachgewiesener Lebensdauer. Die Lebensdauer ist allerdings für Radschneider mit größeren Durchmesser wesentlich kürzer, und auch die Leistung ist beeinträchtigt. Es werden daher erhebliche Anstrengungen unternommen, um die vergleichsweise kostengünstigen, bewährten und zuverlässigen Radschneider mit einem Durchmesser von etwa 63,5 mm (2,5 Inch) oder weniger zu verwenden.

Die Komprimierführung 70 ist mit dem Bolzen 62 verbunden und weist eine Vorderseite 72 und eine Druckseite 74 auf. Die Vorderseite 72 ist zum Radschneider 80 beabstandet und während des Schneidens der Wattierung 8 vor diesem angeordnet. Die Vorderseite 72 ist auch von der Stützfläche 22 um einen Abstand entfernt, der wenigstens der Ausgangsdicke oder entspannten Dicke der Wattierung 8 entspricht. Vorteilhaft ist die Vorderseite 72 gegenüber der Stützfläche 22 geneigt und verläuft von einer Höhe, die wenigstens der Dicke der entspannten Wattierung 8 entspricht, zu einer verringerten Höhe.

Die Druckseite 74 verläuft von der Vorderseite 72 bis neben den Radschneider 80. Die Druckseite 74 verringert die Dicke der Wattierung 8. In einer Ausgestaltung ist die Druckseite 74 von der Stützfläche 22 um einen Abstand beabstandet, der kleiner ist als der Durchmesser des Radschneiders 80 und vorteilhaft kleiner als der Radius des Radschneiders 80. Obwohl die Vorderseite 72 und die Druckseite 74 wie dargestellt ineinander übergehen, kann auch eine Ecke, Kante oder eine andere Diskontinuität zwischen der Vorderseite und der Druckseite vorliegen. Vorteilhaft behindert diese Diskontinuität die Bewegung der Wattierung 8 gegenüber der Komprimierführung 70 nicht.

Die Komprimierführung 70 kann auch eine vorstehende Oberfläche aufweisen, die parallel zur Drehachse B-B verläuft. Diese vorstehende Oberfläche ist in 10 dargestellt und derart ausgebildet, daß sie die Schneideinheit 60 bei gebogenen Schneidpfaden und auch bei der Herstellung sich kreuzender Schneidpfade unterstützt.

Die Komprimierführung 70 kann mit dem Bolzen 62 in einer Reihe unterschiedlicher Vertikalpositionen verbunden werden und hierdurch an eine Vielzahl von Dicken der Wattierung 8 angepaßt werden. Die Komprimierführung 70 kann mit dem Bolzen 62 oder der Schlitteneinheit 30 über eine schwimmende Lagerung 84 verbunden werden, um eine Auf- und Abbewegung der Komprimierführung 70 gegenüber der Stützfläche 22 zu ermöglichen. Dies bedeutet, daß die Komprimierführung 70 sich zur Stützfläche 22 hin und von dieser weg bewegt, während der Radschneider 80 einem Schneidpfad folgt.

Die schwimmende Lagerung 84 erlaubt daher eine Veränderung des Abstandes zwischen der Komprimierführung 70 und der Stützfläche 22, während die Wattierung 8 geschnitten wird. Die schwimmende Lagerung 84 weist eine Schiene in dem Bolzen 62 auf, in der ein mit der Komprimierführung 70 verbundener Vorsprung gleiten kann. Zwischen den Bolzen 62 und der Komprimierführung 70 verläuft eine Feder, die die Komprimierführung 70 zur Stützfläche 22 drückt. Eine dickere Wattierung 8 wird daher einer größeren Komprimierkraft durch die Druckseite 74 ausgesetzt, und eine dünnere Wattierung 8 erhält eine verringerte Komprimierkraft. Die genauen Eigenschaften der Feder können in Abhängigkeit von der vorgesehenen, zu schneidenden Wattierung 8 ausgewählt werden.

Alternativ kann die schwimmende Lagerung 84 ein Hydraulik- oder Pneumatikkolben sein, der zwischen dem Bolzen 62 und der Komprimierführung 70 verläuft. Es wird ein Drucksensor für eine Rückkopplung zur Steuerung 100 verwendet, um die von der Komprimierführung 70 ausgeübte Kraft beizubehalten oder zu verändern.

Die schwimmende Lagerung 84 kann auch mit unterschiedlichen Stellen der Komprimierführung 70 verbunden werden, so daß der Abstand der Vorderseite 72 gegenüber der Druckseite 74 verändert werden kann. Alternativ können beide Seiten 72, 74 gegenüber der Stützfläche 22 bewegt werden.

Die Komprimierführung 70 kann in einer Reihe von Ausgestaltungen realisiert werden. Wie beispielsweise in den 8 und 9 dargestellt, kann ein Riemen 76, ein Streifen, eine Kette, ein flexibles Band oder eine oder mehrere Litzen als Komprimierführung 70 verwendet werden. Bei der Ausgestaltung mit einem Riemen 76 wird dieser entlang eines Pfades bewegt, der eine Vorderseite 72 und eine Druckseite 74 ausbildet. Der Pfad kann rund, oval, dreieckig oder in einer anderen Form sein, die die Funktionen der Komprimierführung 70 erfüllt. Der Pfad des Riemens 76 kann durch eine Anzahl von Rollen 78 gebildet werden. Diese Rollen 78 können die gleiche Größe oder unterschiedliche Größen aufweisen, wie von dem gewünschten Pfad des Riemens 76 vorgegeben. In Abhängigkeit von der zu schneidenden Wattierung 8 kann der Riemen 76 eine Reihe von Breiten aufweisen. Der Pfad des Riemens 76 kann so gewählt werden, daß die Vorderseite 72 sich in einem vorgegebenen Abstand zum Radschneider 80 befindet. In ähnlicher Weise kann die Druckseite 74 in beliebiger gegenseitiger Lage zu dem Radschneider 80 angeordnet werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Komprimierführung 70 ein Komprimierrad 86, das um eine Drehachse drehbar an dem Bolzen 62 angebracht ist. Das Komprimierrad 86 stellt die Vorderseite 72 und die Druckseite 74 bereit. Diese Oberflächen werden von unterschiedlichen Abschnitten des Komprimierrades 86 gebildet und gehen ineinander über.

Das Komprimierrad 86 und der Radschneider 80 sind exzentrisch an dem Bolzen 62 angebracht. Dies bedeutet, daß die Drehachse des Radschneiders 80 und die Drehachse des Komprimierrades 86 nicht zusammenfallen. In erster Ausgestaltung ist die Drehachse des Komprimierrades 86 gegenüber der Drehachse des Radschneiders 80 vertikal versetzt. Das Ausmaß des Versatzes wird wenigstens teilweise durch die Dicke der zu schneidenden Wattierung 8, den Durchmesser des Radschneiders 80 und den Durchmesser des Komprimierrades 86 festgelegt.

Die Größe der Komprimierführung 70 (Komprimierrad 86) wird wenigstens teilweise durch die Dicke der zu schneidenden Wattierung 8 festgelegt. Im allgemeinen ist die Wattierung 8 auf eine Dicke komprimierbar, die nicht größer ist als der Radius des Radschneiders 80. Bei der Ausgestaltung mit einem Komprimierrad 86 wird dessen Durchmesser so festgelegt, daß die Summe der Radien des Komprimierrades und des Radschneiders 80 wenigstens etwas größer sind als die entspannte Dicke der Wattierung 8.

Im Regelfall ist das Komprimierrad 86 gegenüber dem Radschneider 80 derart versetzt, daß der Radius des Komprimierrades 86 die Drehachse des Radschneiders 80 überstreicht, und die Drehachse des Komprimierrades 86 ist so von der Stützfläche 22 beabstandet, daß es sich etwas oberhalb der unkomprimierten Dicke der Wattierung 8 befindet. Der Radius des Komprimierrades 86 ist vorteilhaft so, daß die Drehachse des Komprimierrades 86 sich nicht näher an der Stützfläche 22 befindet als die unkomprimierte Dicke der Wattierung 8.

Dies bedeutet, daß die gemeinsame Höhe aus dem Radius des Radschneiders 80 und dem Radius des Komprimierrades 86 im wesentlichen der Dicke der zu schneidenden Wattierung 8 entspricht. Allerdings kann diese gemeinsame Höhe auch wesentlich größer sein als die Dicke der Wattierung 8.

Obwohl das Komprimierrad 86 wie dargestellt an einer einzigen Stelle an dem Bolzen 62 befestigt ist, kann es an einer Vielzahl von Stellen entlang des Bolzens 62 befestigt werden, um das Komprimierrad 86 gegenüber der Stützfläche 22 in Vertikalrichtung zu verstellen. Dies bedeutet, daß das Komprimierrad 86 an einer Vielzahl von Stellen entlang des Bolzens 62 angebracht werden kann, um den Umfang des Komprimierrades 86 in einer Vielzahl von Höhen gegenüber der Stützfläche 22 anzubringen. Hierdurch kann sowohl eine Vielzahl von Dicken der Wattierung 8 aufgenommen als auch eine Vielzahl von Größen des Komprimierrades 86 verwendet werden. Daher können Komprimierräder unterschiedlicher Größen einfach verwendet werden.

Wie in den 4 und 5 dargestellt, weist das Komprimierrad 86 einen im wesentlichen angerundeten Umfang 88 auf. Anders als der Radschneider 80, der eine spitze Umfangskante 82 aufweist, hat das Komprimierrad 86 einen breiten, abgeflachten Umfang. Der angerundete Umfang 88 verringert das Rupfen oder Mitreißen der Wattierung 8, während er gleichzeitig eine ausreichende Komprimierkraft zum Komprimieren der Wattierung 8 auf weniger als den Radius des Radschneiders 80 bereitstellt. Eine Außenfläche des Komprimierrades 86, der Bereich, der während des Rollens die Wattierung 8 berührt, kann mit einer Oberflächentextur wie einer Rändelung oder einer elastischen Kontaktschicht aus einem thermoplastischen oder thermisch aushärtbaren Material versehen sein, um eine Rotation des Komprimierrades 86 einzuleiten, wenn eine Relativbewegung zwischen der Wattierung 8 und dem Komprimierrad 86 vorliegt.

Der Umfang 88 des Komprimierrades 86 ist vorteilhaft ausreichend nahe am Radschneider 80 angebracht, um eine Ausdehnung oder Verschiebung der Wattierung 8 in der Nähe des Radschneiders 80 zu verhindern. Dies bedeutet, daß der Abstand zwischen der Druckseite 74 und dem Radschneider 80 kleiner ist als der Abstand, den die Wattierung 8 benötigt, um ihre entspannte Dicke einzunehmen. Die Wattierung 8 kann insbesondere stärker als erforderlich von dem Komprimierrad 86 komprimiert werden und sich etwas über den Abstand zwischen dem Komprimierrad 86 und dem Radschneider 80 auf eine größere Dicke ausdehnen, die immer noch kleiner ist als der Radius des Radschneiders 80.

Das Komprimierrad 86 kann gegenüber dem Bolzen 62 frei drehbar sein. Alternativ kann das Komprimierrad 86 angetrieben werden, um die Bewegung der Wattierung 8 gegenüber dem Radschneider 80 zu unterstützen. Es wird allerdings angenommen, daß eine freie Drehung die Wattierung 8 ausreichend komprimieren und die Komplexität und Kosten des Systems 10 verringern wird. In jeder der Ausgestaltungen kann der Umfang 88 des Komprimierrades 86 mit oder ohne Oberflächentextur oder elastische Kontaktschicht ausgebildet werden.

Obwohl das Komprimierrad 86 aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden kann, hat es sich als wünschenswert herausgestellt, das Komprimierrad 86 aus einem möglichst leichtgewichtigen Material herzustellen, um die Abnutzung und die Antriebsleistung der Schneideinheit 60 und der Schlitteneinheit 30 möglichst zu verringern. Das Komprimierrad 86 ist daher aus Hartplastik wie einem Thermoplast hergestellt. Es können allerdings auch Verbundwerkstoffe, Metalle oder andere Kunststoffe ohne Einschränkung der Erfindung verwendet werden.

Wie in den 2 bis 7 dargestellt, weist die vorliegende Ausgestaltung ein erstes und ein zweites Komprimierrad 86 neben dem Radschneider 80 auf, wobei der größte Radius des Umfangs 88 jedes Komprimierrades 86 sich neben dem Radschneider 80 befindet.

Die Komprimierführung 70 und der Radschneider 80 können auch an unterschiedlichen Bolzen angebracht werden. Der Radschneider 80 kann dann aus dem Schneideingriff mit der Stützfläche 22 gebracht werden, während die Wattierung 8 weiterhin lokal komprimiert bleibt. Der Radschneider 80 kann dann verdreht und in erneuten Kontakt mit der Wattierung 8 gebracht werden, ohne daß hierfür eine Bewegung der Komprimierführung 70 erforderlich ist.

Steuerung

Die Steuerung 100 ist ein gängiger Desktop-Computer wie ein IBM, ein kompatibles Gerät oder ein Macintosh. Die Steuerung 100 weist eine Benutzerschnittstelle zur Eingabe von Anweisungen bezüglich der Wattierung 8 und der zu schneidenden Muster auf.

In der Steuerung 100 läuft ein Schneidprogramm zum Festlegen der Orientierung der Schneideinheit 60 gegenüber den gewünschten Schnittmustern ab. Das Schneidprogramm kann den gewünschten Schneidpfad festlegen. Es schließt Instruktionen zum Steuern des Radschneiders 80 entlang des gewünschten Schneidpfades ein und hält die Drehachse senkrecht zu jedem Krümmungsradius im Schneidpfad. Zum Bereitstellen erforderlicher Randstücke oder Toleranzen kann ein Anordnungsprogramm eine bestimmte Anordnung der zu schneidenden Teile vorgeben.

Betrieb

Im Betrieb wird die Wattierung 8 auf der Stützfläche 22 angeordnet und kann durch das Anlegen eines Vakuums, eines ablösbaren Klebmittels, mechanische Klemmen oder eine andere chemische Bindung gehalten werden. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, eine Stützfläche 22 zu verwenden, die mit vorstehenden Fasern zum Festhalten der Wattierung 8 versehen ist.

Die Schneideinheit 60 wird von ihrer Zuführposition in ihre Schneidposition verbracht, in der der Radschneider 80 gegen die Stützfläche 22 gedrückt ist und das Komprimierrad 86 die Wattierung 8 im Bereich des Radschneiders 80 lokal komprimiert. Die relative Komprimierung der Wattierung 8 ist in den 6 und 7 dargestellt.

Während sich die Schneideinheit 60 entlang eines Schneidpfades bewegt, kommt die Vorderseite 72 der Komprimierführung 70 (der vordere Bereich des Komprimierrades 86) in Kontakt mit der Wattierung 8 und drückt diese zur Stützfläche 22, wodurch die Wattierung 8 lokal komprimiert wird. Bei der weiteren Bewegung der Schneideinheit 60 berührt die Wattierung 8 die Vorderseite 72 und danach die Druckseite 74, und die Wattierung 8 wird weiter komprimiert. Bei der Ausgestaltung mit einem Komprimierrad 86 drückt dieses die Wattierung 8 weiter zusammen, während es sich verdreht. Daher wird die Wattierung 8, während sie sich der Vorderkante des Radschneiders 80 nähert, auf eine Dicke zusammengedrückt, die kleiner ist als der Radius des Radschneiders 80.

Da die Wattierung 8 auf eine Dicke komprimiert ist, die kleiner ist als der Radius des Radschneiders 80, kann dieser die Wattierung 8 einfach durchtrennen, während sie zwischen dem Radschneider 80 und der Stützfläche 22 aufgenommen ist. Der Radschneider 80 kann daher einem geraden oder gebogenen Schneidpfad folgen.

In Abhängigkeit von den Erfordernissen kann die Schneideinheit 60 von der Schneidposition in der Nähe der Stützfläche 22 in die Zuführposition oberhalb des Niveaus der unkomprimierten Wattierung 8 angehoben und zu einem anderen Bereich der Wattierung bewegt werden. Alternativ kann die Schneideinheit 60 wahlweise in erneuten Kontakt mit der Wattierung 8 gebracht werden, um sich kreuzende Schneidpfade zu ermöglichen.

Es ist festgestellt worden, daß relativ große Radschneider, die einen Radius aufweisen, der im wesentlichen der unkomprimierten Dicke der Wattierung 8 entspricht, zum Schneiden der Wattierung 8 verwendet werden können. Diese relativ großen Radschneider können häufig die Wattierung 8 schneiden, ohne daß eine Komprimierführung erforderlich ist. Allerdings sind diese Radschneider mit einem Durchmesser von 101,6 mm (4 Inch) oder mehr im Vergleich zu den kleineren Radschneidern extrem teuer und erhöhen daher die Kosten des Systems 10. Es ist daher als vorteilhaft erkannt worden, die kommerziell erhältlichen Radschneider von 50,8 bis 63,5 mm (2 bis 2,5 Inch) zusammen mit der Komprimierführung 70 zum Schneiden der Wattierung 8 zu verwenden.


Anspruch[de]
  1. Schneideinheit (60) zum Trennen eines komprimierbaren Materials (8), das auf einer Stützfläche (22) angeordnet ist und eine unkomprimierte Anfangsdicke aufweist, mit einem Radschneider (80), der gegenüber der Stützfläche (22) beweglich ist, und mit einer zusammen mit dem Radschneider (80) bewegbaren Komprimierführung (70), durch welche die Anfangsdicke des komprimierbaren Materials (8) verringerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Radschneider (80) einen Durchmesser aufweist, der geringer ist als die Anfangsdicke des komprimierbaren Materials (8), und daß die Komprimierführung (70) mit einer zu dem Radschneider (80) beabstandeten Vorderseite (72) und einer neben dem Radschneider (80) angeordneten und von der Stützfläche (22) um weniger als den Durchmesser des Radschneiders (80) entfernten Druckseite (74) versehen ist, wobei zur lokalen Komprimierung des komprimierbaren Materials (8) im Bereich des Radschneiders (80) die Vorderseite (72) von einer um wenigstens die Anfangsdicke von der Stützfläche (22) entfernten Höhe zu der Druckseite (74) hin geneigt gegenüber der Stützfläche (22) verläuft.
  2. Schneideinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckseite (74) von der Stützfläche (22) um weniger als den Radius des Radschneiders (80) entfernt ist.
  3. Schneideinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseite (72) und die Druckseite (74) eine kontinuierlich gekrümmte Fläche ausbilden.
  4. Schneideinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Komprimierführung (70) ein Komprimierrad (86) aufweist.
  5. Schneideinheit nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein zweites Komprimierrad, das zu dem ersten Komprimierrad beabstandet ist, wobei zwischen dem ersten Komprimierrad und dem zweiten Komprimierrad ein Teil des Radschneiders (80) aufgenommen ist.
  6. Schneideinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Komprimierrad und das zweite Komprimierrad konzentrisch angeordnet sind.
  7. Schneideinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine mit einem Bolzen (62) und der Komprimierführung (70) verbundene schwimmende Lagerung (84), durch welche die Komprimierführung (70) gegenüber der Stützfläche (22) auf- und abbewegbar ist.
  8. Schneideinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Komprimierführung (70) einen Riemen (74) aufweist.
  9. Vorrichtung zum Schneiden eines komprimierbaren Materials (8), das eine unkomprimierte Anfangsdicke aufweist, mit einer Stützfläche (22), auf der das komprimierbare Material (8) angeordnet ist, einer gegenüber der Stützfläche (22) bewegbaren Schlitteneinheit (30), einem drehbar mit der Schlitteneinheit (30) verbundenen Radschneider (80) und einer mit der Schlitteneinheit (30) für eine Bewegung zusammen mit dem Radschneider (80) verbundenen Komprimierführung (70), dadurch gekennzeichnet, daß der Radschneider (80) einen Durchmesser aufweist, der geringer ist als die Anfangsdicke des komprimierbaren Materials (8), und daß die Komprimierführung (70) mit einer zu dem Radschneide (80) beabstandeten Vorderseite (72) und einer neben dem Radschneider (80) angeordneten und von der Stützfläche (22) um weniger als den Durchmesser des Radschneiders (80) entfernten Druckseite (74) versehen ist, wobei zur lokalen Komprimierung des komprimierbaren Materials (8) im Bereich des Radschneiders (80) die Vorderseite (72) von einer um wenigstens die Anfangsdicke von der Stützfläche (22) entfernten Höhe zu der Druckseite (74) hin geneigt gegenüber der Stützfläche (22) verläuft.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Komprimierführung (70) ein Komprimierrad (86) ist, das bezüglich des Radschneiders (80) exzentrisch an der Schlitteneinheit (30) angeordnet ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Komprimierrad (86) durch eine schwimmende Lagerung (32) mit der Schlitteneinheit (30) verbunden ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1, gekennzeichnet durch eine zweite Komprimierführung (70), die mit der Schlitteneinheit (30) verbunden ist, wobei der Radschneider (80) zwischen der ersten Komprimierführung (70) und der zweiten Komprimierführung (70) angeordnet ist.
  13. Schneidmaschine für komprimierbares Material (8), das über eine unkomprimierte Anfangsdicke verfügt, mit einer Komprimierführung (70) zum Komprimieren des komprimierbaren Materials (8) auf eine Dicke, die geringer ist als die Anfangsdicke, und mit einem Radschneider (80) zum Schneiden des komprimierbaren Materials (8), dadurch gekennzeichnet, daß der Radschneider (80) einen Durchmesser aufweist, der geringer ist als die Anfangsdicke des komprimierbaren Materials (8), und daß die Komprimierführung (70) zur lokalen Komprimierung des komprimierbaren Materials (8) im Bereich des Radschneiders (80) auf eine Dicke, die geringer ist als der Durchmesser des Radschneiders (80), einen zu dem Radschneider (80) beabstandeten und das komprimierbare Material (8) gegen eine Stützfläche (22) für das komprimierbare Material (8) drückenden Abschnitt aufweist, der geneigt gegenüber der Stützfläche (22) verläuft.
  14. Schneidmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Radschneider (80) das komprimierbare Material (8) gegen die Stützfläche (22) schneidet.
  15. Schneidmaschine nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Komprimierführung (70) eine glatte Oberfläche für eine Gleitbewegung auf dem komprimierbaren Material (8) aufweist.
  16. Schneidmaschine nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Komprimierführung (70) ein bewegliches Element aufweist.
  17. Schneidmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Komprimierführung (70) ein bewegliches Element auf jeder Seite des Radschneiders (80) aufweist.
  18. Schneidmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element ein Komprimierrad (86) umfaßt.
  19. Schneidmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element einen Riemen (74) umfaßt.
Es folgen 6 Blatt Zeichnungen






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