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Zum Verbinden der Enden von thermoplastischen Kunststoffbändern,
die in Form einer Schlaufe um einen zu verpackenden Gegenstand gelegt und gespannt
werden, wurden zunächst die für Stahlbänder bekannten Metallverschlüsse verwendet.
Kunststoffbänder sind wegen ihrer höheren Elastizität und Streckbarkeit sehr gut
zum Verschnüren von Paketen geeignet, die der Ausdehnung oder Schrumpfung unterliegen
oder bei denen die Bandschlaufe bei der Handhabung starken Stößen ausgesetzt ist.
Weiterhin lassen sich Kunststollbänder nach Gebrauch leichter beseitigen.
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Metallverschlüsse haben jedoch bei Kunststoffbändern den Nachteil,
daß sie die Kunststoffbänder leicht beschädigen und daß die Band enden leicht ausreißen,
weshalb eine Reihe von stationären Verschweißvorrichtungen entwickelt wurde.
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Hierbei wurden beispielsweise Heizelemente auf die überstehenden
Bandteile gelegt (japanisches Gebrauchsmuster 35 560/1954), mit deren Hilfe der
gesamte Querschnitt des Bandes erweicht und verschweißt wurde. Ein älterer Vorschlag
(deutsches Patent 1 285 384) betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden
von Gurtbandenden aus orientiertem polymerem Kunststoff, wobei mit Hilfe einer Spanneinrichtung
eine Bandschlaufe um einen zu verpackenden Gegenstand gespannt und die Bandenden
durch ein dazwischengeschobenes Heizelement (heißes Messer) miteinander verschweißt
werden. Auf demselben Prinzip beruht die Vorrichtung nach der britischen Patentschrift
1023120.
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Bei allen diesen Vorrichtungen treten jedoch nachteilige Erhitzungseffekte
auf, die die Eigenschaften und die Festigkeit des Bandes nachteilig beeinflussen.
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Weiterhin oxydiert sich das Heizelement bei längerem Gebrauch, wodurch
es eine rauhe Oberfläche erhält. Beim Herausziehen des Heizelements besteht deshalb
die Gefahr, daß die Bandenden gegeneinander verschoben werden. Weiterhin ist der
Wärmeübergang bei einem oxydierten Heizelement infolge seiner Rauhigkeit nicht gleichmäßig.
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Ein anderes stationäres Verschweißverfahren ist das dielektrische
Hochfrequenzschweißen, wie es beispielsweise in der französischen Patentschrift
1 140798 beschrieben ist. Die hierfür benötigten Vorrichtungen sind aufwendig. Außerdem
wird beim dielektrischen Hochfrequenzschweißen der ganze Bandquerschnitt erhitzt,
wodurch die Orientierung im Band verlorengeht. Schließlich besteht bei diesen Vorrichtungen
die Gefahr von Verbrennungen, wenn man beim unachtsamen Arbeiten mit den Fingern
in das Hochfrequenzfeld gerät. Shnlich kompliziert und nachteilig ist das Verschweißen
mit Ultraschall.
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Außerdem sind die für diese Verfahren benötigten Vorrichtungen für
den Handbetrieb nicht brauchbar.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Umschnüren
eines Gegenstandes mit einer geschlossenen Schlaufe aus thermoplastischem Band,
mit einer Spanneinrichtung zum Spannen der Schlaufe um den zu verpackenden Gegenstand
und mit einer Verschließeinrichtung zur Erzeugung einer Schmelzverbindung zwischen
den Berührungsflächen überlappender Bandteile, die dadurch gekennzeichnet ist, daß
die Verschließeinrichtung einander gegenüberliegende Druckbacken aufweist, von denen
mindestens einer mit Hilfe einer Betätigungseinrichtung gegen den anderen aus einer
zurückgezogenen
Stellung in die Verschließstellung überführbar ist, und daß eine Antriebseinrichtung
vorgesehen ist, durch die bei zusammengepreßten Druckbacken unter Aufrechterhaltung
der durch die Spanneinrichtung in der Schlaufe erzeugten Spannung ein überlappendes
Bandteil gegenüber dem anderen unter Erzeugung einer körperlich gleitenden Reibbewegung
zwischen den Berührungsflächen bis zum Schmelzen derselben bewegbar ist, wobei die
Antriebseinrichtung anschließend ein stationäres Zusammenpressen der geschmolzenen
Bandoberflächen zwischen den Druckbacken ermöglicht.
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Die Antriebsvorrichtung kann hierbei so mit einem der Backen gekoppelt
sein, daß sie eine lineare oder kreisförmige Schwingbewegung dieses Backens gegenüber
dem anderen Backen erzeugt. Im allgemeinen sollen mindestens 500 Schwingungen je
Minute erzeugt werden. Für die meisten Materialien wird eine Frequenz von mindestens
2500 Schwingungen in der Minute vorgezogen. Die bei jeder Schwingung durchmessene
Strecke kann schwanken, beträgt jedoch in den meisten Fällen einen Bruchteil eines
Zentimeters. Die gesamte Strecke über mehrere Schwingungen soll mehrere Zentimeter
betragen.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann in unterschiedlicher Weise
ausgebildet sein. Zum Beispiel kann zur Betätigung der Spanneinrichtung und der
Verschließeinrichtung ein gemeinsamer Motor vorgesehen sein, wobei zwischen dem
Motor und Spanneinrichtung eine Kupplung und eine Bremse eingeschaltet sind und
ein Steuerelement zum Lösen der Kupplung und zur Betätigung der Bremse vorgesehen
ist, um die Schlaufe gespannt zu halten.
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Hierbei kann die Vorrichtung derartig betätigt werden, daß die Schlaufe
gespannt wird, worauf der Antrieb für die Spanneinrichtung gelöst wird, so daß der
Motor auf die Verschließeinrichtung einwirken kann, während die Schlaufe mit Hilfe
der Bremse gespannt bleibt. Vorzugsweise läßt sich der bewegliche Druckbacken mit
Hilfe von Federn in die zurückgezogene Stellung drücken und mit Hilfe des gleichen
Steuerelements, das die Kupplung und die Bremse steuert, in die Betriebsstellung
verschieben.
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Der Druckbacken, dessen Bewegung durch das Steuerelement gesteuert
wird, kann so mit dem Motor verbunden sein, daß er schwingt und durch Reibung ein
Schmelzen der Verbindungsstelle hervorruft, wobei der Schwingbacken mit Hilfe eines
exzentrisch auf einer durch das Steuerelement drehbaren Welle montierten Nockens
in die Betriebsstellung verschoben werden kann; die Betätigungseinrichtung kann
ein von Hand betätigter an der Welle befestigter Hebel sein.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung
kann die Spanneinrichtung mit der Verschließeinrichtung derart kombiniert sein,
daß das Vorschubrad und der Amboß der Spanneinrichtung als gegeneinander bewegliche
Druckbacken ausgebildet sind. Bei dieser Anordnung wird das Vorschubrad kontinuierlich
in einer Drehrichtung bewegt, wodurch die Schlaufe gespannt wird; dann wird das
Vorschubrad in Schwingungen versetzt, wodurch die Verbindungsstelle durch Reibung
verschweißt wird. Die Schwingbewegung des Vorschubrades wird dadurch erzeugt, daß
das Vorschubrad über eine Stoßkupplung mit einem Motor gekoppelt ist, wobei die
Stoßkupplung mehrmals über das Vorschubrad einen Druckimpuls auf die
Schlaufe
ausübt, sobald die durch das Vorschubrad gespannte Schlaufe einen bestimmten Spannungswert
erreicht hat.
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Um eine Verbindungsstelle herzustellen, die nur eine geringe Neigung
hat, sich von den Enden der Verbindung zu lösen, können einer und/oder beide Druckbacken
eine Bandberührungsfläche mit einem stetig gewellten Ende aufweisen, dessen Länge
wesentlich größer ist als die Breite der Bandberührungsfläche, so daß eine entsprechende
Grenzlinie am Verbindungsende erzeugt wird.
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Die Vorrichtung kann eine Bandschneideeinrichtung enthalten, die
in einem festen Abstand zu einem der Backen angeordnet sein kann. Die Bandschneideeinrichtung
ist vorzugsweise so angeordnet, daß sie während des Betriebs nur teilweise in den
mit dem Backen in Berührung stehenden Bandteil eindringt, wobei eine Drucklinie
erzeugt wird, an der sich während der Ausbildung der Verbindung die Wärme staut,
so daß sich der Bandteil an der Schneideeinrichtung abtrennt. Hierbei kann der andere
Backen gegenüber der Schneideeinrichtung einen Absatz aufweisen.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen erläutert.
Es bedeutet Fig. 1 eine schematische Ansicht einer um einen zu verschnürenden Gegenstand
gelegten Bandschlaufe, deren überlappende Enden auf der Oberseite des Gegenstandes
liegen und in eine Spanneinrichtung und eine daran anschließende Verschließeinrichtung
eingelegt sind, F i g. 2 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Vorrichtung
gemäß der Erfindung, F i g. 3 einen Aufriß der Vorrichtung nach F i g. 2, F i g.
4 eine Vorderansicht einer Ausführungsform einer Verschließeinrichtung zur Verwendung
in einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, F i g. 5 einen Teilquerschnitt nach 5-5
von F i g. 4, Fig. 6 einen Seitenaufriß nach 6-6 von Fig.4, F i g. 7 eine Aufsicht
auf eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung, wobei gewisse
Teile weggebrochen und im Schnitt dargestellt sind, Fig. 8 einen Seitenaufriß der
Vorrichtung nach Fig. 7, wobei gewisse Teile weggebrochen und im Schnitt dargestellt
sind, F i g. 9 eine Teilseitenansicht der Vorrichtung nach F i g. 7, teilweise im
Aufriß und teilweise im Schnitt nach 9-9 von Fig. 7, Fig. 10 einen seitlichen Schnitt
durch das Vorgelege der Vorrichtung nach F i g. 7 nach 10-10 von Fig. 7, Fig. 11
einen Schnitt nach 11-11 von Fig. 10, F i g. 12 eine l ; Rückansicht der Vorrichtung
nach F i g. 7 (teilweise im Aufriß und teilweise im Schnitt nach 12-12 von Fig.
10), Fig. 13 eine stark vergrößerte Teilansicht durch das Vorgelege mit der Brems-
und Kupplungsanordnung der Vorrichtung nach F i g. 7, F i g. 14 einenTeilaufriß
der Druckbacken und der Schneideeinrichtung der Vorrichtung nach Fig. 7, Fig. 14A
einen Teilaufriß einer anderen Anordnung der Druckbacken und Schneideeinrichtung
der Vorrichtung nach F i g. 7, Fig. 15 eine stark vergrößerte Ansicht der Anordnung
des beweglichen Druckbackens der Vorrichtung nach F i g. 7, Fig. 16 und 17 Aufsichten
auf den beweglichen
bzw. den stationären Druckbacken der Vornchtung nach Fig. 7,
Fig. 18 und 19 Blockdiagramme von weiteren Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß
der Erfindung.
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In Fig. 1 ist schematisch eine Bandschlaufe S dargestellt, die einen
zu verpackenden Gegenstand P umgibt. Die Bandteile U und L an den Enden der Schlaufe
überlappen sich auf der Oberseite des Gegenstandes. Der untere Bandteil L ist das
freie Ende, während der obere Bandteil U mit einer Vorratsspule (nicht angegeben)
in Verbindung steht. Das Band ist durch die Spanneinrichtung 10 und durch die Verschließeinrichtung
11 geführt.
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Die Spanneinrichtung 10 kann von Hand betätigt werden; sie kann aber
auch halbautomatisch oder vollautomatisch sein. Sie kann auch außerhalb der Schlaufe
liegen.
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Bei der vorliegenden Anordnung hält die Spanneinrichtung 10 die Bandenden
bei der Betätigung der Verschließeinrichtung 11 stationär.
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Häufig ist es zweckmäßig, die Einrichtungen 10 und 11 als Einheit
auszubilden, doch können diese auch getrennte Elemente bilden.
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Nachstehend sind einige spezielle Ausführungsformen der beanspruchten
Vorrichtung beschrieben.
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Eine Vorrichtung, in der die Spanneinrichtung mit der Verschließeinrichtung
kombiniert ist, ist in den F i g. 2 und 3 dargestellt. Die Vorrichtung 20 enthält
eine Auflage 21 mit einem Fuß 21F, der mit dem zu verpackenden Gegenstand P in Berührung
steht. Ein Getriebegehäuse 22 ist entlang der Auflage angeordnet und trägt eine
Schwenkachse 23, die durch eine Wiege 24, eine Torsionsfeder 23 T und ein äußeres
Zwischenstück 25 verläuft. Das Getriebegehäuse 22 trägt weiterhin ein Ende einer
Vorschubradwelle 26, deren anderes Ende im äußeren Zwischenstück 25 gelagert ist.
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Ein Vorschubrad 27 ist kraftschlüssig auf der Vorschubradwelle 26
befestigt und liegt über einem nach oben konkaven stationären Druckbacken oder Amboß
28, der auf dem Fuß 21F der Auflage 21 befestigt ist. Die Bandenden U und L überlappen
sich zwischen dem Vorschubrad 27 und dem Amboß 28, und diese Teile werden bei der
Betätigung der Vorrichtung so zueinander eingestellt, daß die erforderlichen Druckbedingungen
zwischen den Bandenden U und L herrschen.
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An dem Getriebegehäuse 22 ist ein Ende eines Gehäuses 29 für eine
Stoßkupplung angebracht, dessen anderes Ende in die als Luftmotor 30 ausgebildete
Antriebs einrichtung hineinragt und diese trägt. Bei Gebrauch der Vorrichtung wird
der Luftmotor in Gang gesetzt und wirkt über die Stoßkupplung auf das Antriebsgetriebe,
das mit der Welle 26 des Vorschubrades verbunden ist, bis das Vorschubrad 27 eine
bestimmte Spannung auf die Bandschlaufe ausübt. Zu diesem Zeitpunkt übt die Stoßkupplung
mehrmals einen Druckimpuls aus, wodurch sich das Vorschubrad 27 absatzweise in der
Spannrichtung der Schlaufe dreht. Die gespannte Schlaufe stellt das Vorschubrad
ihrerseits wieder zurück, soweit dies durch die Stoßkupplung möglich ist. Es wird
also eine schnelle Schwingbewegung zwischen den Bandenden U und L erzeugt, während
das Vorschubrad 27 und der Amboß 28 in einem geeigneten Abstand zueinander gehalten
werden, um die gewünschten Druckbedingungen zu schaffen.
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Die Steuerung des Gesamtweges bei der von Hand gesteuerten Vorrichtung
nach F i g. 2 und 3 ist nicht so genau, was aber bei Polypropylenband nicht kritisch
ist, solange der vorgeschriebene Mindestwert eingehalten wird. Bei Polyamidband
kann nach schneller Entfernung des Werkzeuges nach dem Verschweißen mit Hilfe der
Betätigungseinrichtung die Spannung des Bandes auf die noch warme Verbindungsstelle
einwirken; in diesem Fall braucht der Gesamtweg nicht so genau kontrolliert zu werden.
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Eine Verschließeinrichtung, die in der Art des Blockbildes von Fig.
1 mit einer Spanneinrichtung kombiniert sein kann, ist in den F i g. 4, 5 und 6
auf der Oberseite eines zu verpackenden Gegenstandes P dargestellt; die Schwingbewegung
verläuft hier nicht linear, sondern in einer Kreisbahn, d. h., ein Punkt auf einem
Bandteil bewegt sich kreisförmig um einen Punkt auf dem anderen Bandteil. Die Verschließeinrichtung
enthält einen unteren stationären Druckbacken 50, der mit dem Gegenstand P in Berührung
steht. Der obere Druckbacken 51 bewegt sich in den einander gegenüberliegenden Führungsschienen
52, die am Gehäuse einer Antriebseinrichtung 53 befestigt sind. Die Antriebseinrichtung
53 hat eine Antriebswelle 54, mit einem exzentrischen Zapfenende 54 E, das kraftschlüssig
in einer Vertiefung im oberen Druckbacken 51 sitzt. Die Antriebseinrichtung 53 ist
an einer Betätigungseinrichtung in Form einer Hebestange 55 befestigt, die den zwischen
den Bakken 50 und 51 herrschenden Druck bestimmt. Die Antriebswelle 54 hat einen
Absatz 54 S, der an die Oberseite des oberen Druckbackens 51 anstößt. Der obere
Druckbacken 51 hat seitliche Rillen 51 G, die die Flansche der Führungsschienen
52 aufnehmen, wobei ein gewisses Spiel für eine kreisförmige Schwingbewegung des
oberen Druckbackens 51 vorgesehen ist. Diese Bewegungsart ist im Gegensatz zu einer
einfachen Hin- und Herbewegung kontinuierlich.
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Die F i g. 7 bis 15 zeigen eine kombinierte, motorisch angetriebene
Vorrichtung, die bei Bändern aus orientierten thermoplastischen Kunststoffen, wie
Polyamid, Polypropylen u. dgl., angewendet werden kann. Die Vorrichtung ist vollständig
in den F i g. 7 und 8 dargestellt; nach Fig. 8 befindet sie sich auf einem Gegenstand
P, der von einer Bandschlaufe S umgeben ist, wobei die überlappenden oberen und
unteren Bandenden U und L in die Vorrichtung eingelegt sind. Das obere Bandende
kann von einer nicht angegebenen Zugaberolle kommen.
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Der Hauptrahmen der Vorrichtung besteht aus einer Auflage 111 und
einer Befestigung 113 für die Antriebseinrichtung. Das Getriebegehäuse 112 und die
Befestigung 113 schließen aneinander an, wie es am besten aus den Fig. 7, 10 und
13 ersichtlich ist, und umschließen gemeinsam ein Vorgelege, das im allgemeinen
mit 114 bezeichnet ist. Die Antriebseinrichtung ist ein Druckluftmotor 115 von der
üblichen Art, der in die Befestigung 113 hineinragt; er ist mit einem biegsamen
Druckschlauch 116 und einem außen angebrachten Hebel 117 zum Öffnen und Schließen
eines Ventils versehen. Der Motor 115 dient als bequemer Griff zum Ergreifen und
Anlegen der Vorrichtung, und der Ventilhebel ist normalerweise mit Hilfe einer Feder
in die offene Stellung des Ventils gedrückt (vgl. F i g. 7) und kann leicht mit
der gleichen Hand, die den Motor hält, ergriffen werden. Eine Abstandshülse 118
(vgl. Fig. 10)
innerhalb des Getriebegehäuses dient als Führungsgehäuse für das Vorgelege
114; sie ragt über das Getriebegehäuse 112 hinaus und stößt an die Befestigung 113
an; sie wird durch einen axialen Klammerdruck zwischen der Befestigung 113 und dem
Getriebegehäuse 112 festgehalten, der durch eine oder mehrere Rundkopfschrauben
1135 (vgl.
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Fig. 8) ausgeübt wird. Die Abstandshülse 118 nimmt den Druck der Rundkopfschrauben
auf, und die einander gegenüberliegenden Kanten der Motorbefestigung 113 und des
Getriebegehäuses 112 werden nicht tatsächlich zusammengepreßt.
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Die Auflage 111 besitzt einen stationären Backen 119 (vgl. Fig. 12),
der mit dem Gegenstand P in Berührung steht und dessen senkrechte Rückwand 120 direkt
an den senkrechten Wänden, die durch das Getriebegehäuse 112 und die Motorbefestigung
113 gebildet werden, befestigt ist.
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Die Schlaufenspanneinrichtung der Vorrichtung enthält eine Vorschubradwelle
121, die seitlich in das Getriebegehäuse 112 hineinragt und dort so gehalten ist,
daß sie um eine stationäre Achse drehbar ist, wobei in der Seitenwand einer Getriebegehäuseabdeckung
123 ein Lager 122 angebracht ist. Ein Vorschubrad W ist auf der Welle 121 angebracht
und dreht sich mit dieser. Eine stationäre Halteachse 124 ragt oben aus dem Getriebegehäuse
heraus und trägt einen schwenkbar montierten Kontaktfuß 125, eine Torsionsfederl26
und ein äußeres tragendes Zwischenstück 127 auf, das stationär ist und als Befestigung
für das äußere Ende der Welle 121 des Vorschubrades dient. Die Torsionsfeder 126
wirkt an einem Ende gegen einen Zapfen 127P auf dem tragenden Zwischenstück 127
und am anderen Ende gegen einen Zapfen 125P auf dem Kontaktfuß 125, wodurch normalerweise
der Kontaktfuß so gestellt wird, daß er im Gegensinn zum Uhrzeiger schwenken kann,
wie es in den F i g. 8 und 9 dargestellt ist. Es ist ein Betätigungsgriff 128 zum
Anlegen des Kontakt-Fußes 125 am Gegenstand P vorgesehen, der durch Daumendruck
der gleichen Hand, die den Motor ergreift, gegen den Motor 115 gedrückt werden kann.
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Mit diesem Griff wird der Kontaktfuß 125 gegen die Krafttorsionsfeder
126 vom Vorschubrad W weggedrückt, wodurch das Band zu Beginn leicht in die Vorrichtung
eingelegt werden kann.
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Auf dem Kontaktfuß 125 befindet sich ein gekrümmter Amboß A, der
noch oben gegen das Vorschubrad W gerichtet ist und der das untere Bandendet stationär
festhält. Eine abgedrehte Schulter 129S (Fig. 12), die mit dem Vorschubrad W eine
Einheil bildet, besitzt einen etwas geringeren Durchmesser, so daß sie auf einer
senkrechten, rückwärtigen Lippe 129 L auf dem gekrümmten Amboß A sitzt, wodurch
der Mindestabstand zwischen den das Band ergreifenden Oberflächen des Vorschubrades
W und des gekrümmten Ambosses A bestimmt wird.
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Schließlich enthält die Spanneinrichtung ein Spiralkegelrad 130 (F
i g. 12), das drehbar auf einem Lager 131 im Getriebegehäuse 112 angeordnet ist.
Das Kegelrad 130 ist mit Hilfe der Keile 130K an der Welle 121 des Vorschubrades
befestigt.
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Die Verschließeinrichtung, die die Schweißverbindung liefert, enthält
eine Abdeckung 132, die mit der Rückwand 120 der Auflage 111 verbunden ist, wobei
eine Kammer mit offenem Boden gebildet wird, die einen beweglichen, blockartigen
Druckbacken 133, ein Druckkissen 134 und Druckfedern 135 aufnimmt
(vgl.
Fig. 9, 11 und 15). Das Druckkissen 134 ist mit Hilfe von Spiralhebefedern 136 schwebend
in der abgedeckten Kammer angeordnet; seine heruntergezogenen Seitenteilel34W sind
zu beiden Seiten am oberen Ende des beweglichen Druckbackens 133 angeordnet und
nehmen diesen auf. Das Druckkissen 134 besitzt Seitenflügell34S, die über die inneren
Absätze 120 L und 132 L, die an der senkrechten Wand 120 der Auflage 111 innerhalb
der Abdeckung 132 angeordnet sind, hinausragen. Die Anhebefedern 136 heben das Druckkissen
134 senkrecht an, wenn die Druckfedern 135 entspannt werden. Während das Druckkissen
134 mit seinen Enden an das Innere des Abdeckgehäuses 132 anstößt, wodurch seine
Bewegung in Längsrichtung beschränkt wird, gehen quer verlaufende Walzenzapfen 137
straff durch den blockartigen Backen 133 und locker durch die Längsschlitze 134E
in den Seitenteilen 134 W, wodurch der Backen 133 zusammen mit dem Druckkissen 134
vertikal schwebend gehalten wird und sich beschränkt horizontal bewegen kann. Ein
Satz aus drei Walzen 138, die als Dübelzapfen ausgebildet sein können, ist in den
Längsrillen 133 N auf der Oberseite des beweglichen Druckbackens 133 angebracht;
diese Walzen dienen als reibungsvermindernde, druckübertragende Elemente, die eine
leichte Bewegung des Backens 133 gegenüber den Druckkissen B34 ermöglichen, auch
wenn ein hoher Vertikaldruck auf das Druckkissen 134 einwirkt.
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Üben die Federn 135 keinen Druck aus, so befinden sich der bewegliche
Backen 133 und das Drucl;lÜssen 134 in der in den F i g. 9 und 12 angegebenen angehobenen
Stellung. Die Druckfedern 135 sind in diesen Figuren als ein Stapel von drei Tellerfedern
dargestellt, wobei der Druck über einen Führungsbolzen 139 übertragen wird, der
an einem exzentrischen Teil 140 E einer Betätigungswelle 140 anliegt. Die Welle
140 ist in der Vorderwand der Abdeckung 132 gelagert und geht durch die senkrechte
Wand 120 der Auflage in das Getriebegehäuse.
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Der Druckbacken 133 wird mit Hilfe einer Drehwelle 141 (vgl. Fig.
11) bewegt, deren vorderes Ende am unteren Ende der Vorderwand der Abdeckung und
deren rückwärtiges Ende in einem Lager 142 in der Auflage gelagert ist. Die Drehwelle
141 endet in einem Kegelrad 141 G, das in das Getriebegehäuse ragt. Die Drehwelle
141 hat einen exzentrischen Teil 141 E, der mit einer Buchse 143 ver sehen ist,
die sich in einem vertikalen Längsschlitz 133S in dem blockähnlichen beweglichen
Backen bewegt, so daß die auf die Buchse ausgeübte exzentrische Bewegung den Backen
133 in Richtung der Schlaufe hin- und herbewegt, ohne das eine Vertikalverschiebung
auftritt.
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Das Vorgelege 114, das mit dem Motor 115 in Verbindung steht, um
die Spann- und Verschließeinrichtung anzutreiben, ist am besten in den F i g. 10
bis 13 dargestellt. Der Motor 115 besitzt eine Welle, die in einem Ritzel 115 P
(F i g. 10) endet, das zentral mit einem Hauptantriebsrad 144 verbunden ist und
aieses antreibt. Das Hauptantriebsrad 144 enthält einen Zapfwellenteil 1448, der
sich in einem Lager 145 befindet, das in der quer verlaufenden Hauptwand 113 W der
Motorbefestigung angeordnet ist.
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Das eine Ende einer drehbaren Keilwelle 146 ist in einem Nadellagerl47
gelagert, das sich in einer axialen Endvertiefung des Hauptantriebsrades befindet;
das andere Ende geht durch das Lager 148, das
sich im Mittelteil des Lagergehäuses
befindet. Das zweite Ende der drehbaren Welle 146 endet in einem Kegelradritzel
149. Auf einem Keilnutenstück 1468 in der Mitte der Welle ist eine Kupplung 150
angebracht, die sich im Getriebegehäuse axial verschieben kann.
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Die Kupplung 150 besitzt Backenzähne 150 T, die mit den Backenzähnen
144 T auf einer Endfläche des Hauptantriebsrades 144 zusammenwirken. Wird die Kupplung
eingerastet, wie es in den F i g. 8 und 11 angegeben ist, so treibt der Motor 115
das Vorschubrad über die folgenden Getriebeelemente: Das Ritzel 115 P, das Hauptantriebsrad
144, die Kupplung 150, die Keildrehwelle 16, das Kegeirnd 149 und schließlich das
Rad 130 des Vorschubrades und die Welle 121. Dadurch wird die Bandschlaufe gespannt,
bis der Motor blockiert.
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Der Antrieb der drehbaren Welle 141 erfolgt durch das Hauptantriebsrad
144, durch ein Zwischenrad 151 und das Keilrad 141 G. Das Zwischenrad 151 besitzt
einen Stirnradteil 151S, der mit dem Hauptantriebsrad 144 im Eingriff steht, und
einen Kegelradteil 151B, der mit dem Kegerad 141 G im Eingriff steht.
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Das Zwischenrad 151 ist auf einer stationären Achse 152 gelagert,
dessen eines Ende im Getriebegehäuse 112 und dessen anderes Ende in der Querwand
113 W der Motorbefestigung angebracht ist.
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Ist die Kupplung gelöst, wie es in F i g. 13 auge geben ist, so bewegen
sich - das Vorschubrad W, die Welle 121 des Vorschubrades, das Zahnrad 130 des Vorschubrades,
die Keilwelle 145 und die Kupplung 150 frei gegenüber dem Motor; sie müssen an der
Drehung gehindert werden, wenn die Bandschlaufe gespannt bleiben soll. Eine Sperr-
oder Bremsscheibe 152A umgibt die Keilwelle 146 in der Nähe der Endfiäche 150 F
der Kupplung. Die Endfläche der Kupplung hat einen kreuzförmigen Schlitz 150 C,
in dem die diametral angeordneten Reibungselemente 152R der Bremsscheibe 152A aufgenommen
werden.
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Eine Tellerfeder 153 umgibt die Keilwelle 146 und wirkt zwischen einem
Halterungsring 1185 in der Abstandshülse 118 und der Bremsscheibe 152A, wodurch
die Bremsscheibe normalerweise gegen die Endfiäche 150 F der Kupplung gedrückt wird.
Die Abstandshülse 118 besitzt an den gegenüberliegenden Enden die Schlitze 1L18E,
die die Ansätze 152E am Umfang der Bremsscheibe aufnehmen, wodurch eine beschränkte
Axialverschiebung der Scheibe ermöglicht und gleichzeitig deren Drehung verhindert
wird, und wodurch eine Bremswirkung verhindert wird, wenn die Kupplung mit dem Antriebsrad
144 im Eingriff steht. Die Kupplung wird normalerweise mit Hilfe einer inneren Spiralfeder
154, die durch die Feder 153 hindurchgeht, in die volle Eingriffsstellung gedrückt.
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Das rückwärtige Ende der Betätigungswelle 1410 besitzt einen Nockenvorsprung
140 C (vgl. F i g. 9 und 11), der bei der Drehung der Betätigungswelle die Kupplung
150 gegen die Feder 154 drückt, wobei sich die Kupplung 150 vom Hauptantriebsrad
144 löst und wobei die Reibungselemente 152 R auf der Bremsscheibe 152 A in den
kreuzförmigen Schlitz 150C der Kupplung einrasten. Als Betätigungseinrichtung ist
ein außen angeordneter Steuerhebel 156 antriebsvermittelnd mit der Betätigungswelle
140 verbunden, und zwar an dem Teil, der durch die senkrechte Wand 120 der Auflage
führt, wobei der Steuerhebel 156 aus der in F i g. 8 und 9 angegebenen
Stellung
(ausgezogene Linie) in Richtung des Uhrzeigersinns geschwenkt werden kann, so daß
die Mittellinie des Hebels nacheinander mit den in Fig. 8 angegebenen gestrichelten
Linien 156A, 156B und 156 C zusammenfällt.
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Zu Beginn der Schwenkbewegung des Steuerhebels 156 wird der exzentrische
Teil 140E der Betätigungswelle gegen die Führung 139 verschoben, wodurch die Tellerfedern
135 gespannt werden. Schwenkt der Steuerhebel weiter, so wird die Belastung der
Federn 135 allmählich erhöht, wobei die höchste Belastung erst in der Grenzstellung
156 C erreicht wird. Während der sich allmählich steigernden Belastung der Federn
135 kommt der Nocken 140C mit der Schulteer 1505 der Kupplung in Eingriff, wodurch
die Kupplung entlang der Keilwelle 146 verschoben wird und die Bremsscheibe 152A
und die Kupplung miteinander in festen Eingriff kommen. Erreicht der Steuerhebel
156 die Stellung 156A, so steht die Bremse fest mit der Kupplung im Eingriff und
verhindert, daß diese durch die Kräfte, die die gespannte Schlaufe auf das Vorschubrad
ausübt, zurückgedreht wird. Greifen die kreuzförmigen Reibungselemente 152R anfänglich
nicht in den Schlitz 150C ein, so kann eine begrenzte Rückwärtsdrehung vor dem Eingriff
erfolgen. In der Stellung 156A sind die Zähne 150T der Kupplung fast vollständig
von den Zähnen 144 T des Hauptantriebsrades gelöst, und die weitere Bewegung des
Hebels 156 in die Stellung bewirkt eine vollständige Lösung. Der Steuerhebel 156
hat also mehrere Funktionen, d. h., er betätigt die Druckfedern 135, wodurch der
bewegliche Backen 133 gegen die überlappenden Bandteile U und L gepreßt wird, und
gleichzeitig bremst er die Spanneinrichtung und löst die Kupplung 150, so daß der
Antriebsmotor den beweglichen Backen 133 in Richtung der Schlaufe hin- und herbewegen
kann.
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Der stationäre Druckbacken 119 steht mit dem unteren überlappenden
Bandteil L in Berührung, der unter dem vollen Zug der Schlaufe steht. Der BandteilL
bleibt bei der Schwingung des Druckbackens 133 infolge der Spannung der Schlaufe
stationär, obwohl die Kontaktfläche 119G des stationären Druckbackens 119 (vgl.
F i g. 14) nicht aufgerauht oder geriffelt ist. Der obere überlappende Bandteil
U, der zu der Zugaberolle führt bzw. - frei ist, ist nicht gespannt und wird durch
eine Kontaktfiäche 133 G (vgl. Fig. 16) auf der Unterseite des beweglichen Druckbackens
133 ergriffen. Diese Fläche ist mit Greifzähnen 133 T (F i g. 14, 16) versehen oder
anderweitig aufgerauht oder geriffelt, wodurch der Druckbacken 133 einen festen
Griff auf den oberen Bandteil U ausüben und aufrechterhalten kann. Der Druck reicht
aus, um den oberen Bandteil U bei einem verhältnismäßig hohen Druck, der durch die
Druckfedern 135 auf das Band ausgeübt wird, in Längsrichtung zur Schlaufe hin- und
herzubewegen.
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Die Druckfedern 135 ermöglichen die Bearbeitung von Bändern mit unterschiedlicher
Dicke. Je nach der Anordnung und der Richtung des exzentrischen Teilsl41E der Welle
141 zu Beginn der Schwingbewegung kann der schlaffe Bandteil, der mit der Greifoberfläche
133 G in Berührung steht, während der Verschweißung einer beschränkten Spannung
ausgesetzt sein oder auch nicht.
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Der bewegliche Druckbacken 133 befindet sich dicht neben dem Vorschubrad
W, und während die Verbindung gebildet wird, wird das dazwischen-
liegende Stück
des oberen Bandes (vgl. F i g. 9) mehrmals gebogen. Polyamidband hält die Ermüdungseffekte,
die durch dieses mehrmalige Biegen hervorgerufen werden, leicht aus. Eingekerbtes
oder mit Eindrücken versehenes Polypropylenband reißt wegen dieser Ermüdungseffekte
leichter; um diese Schwierigkeit zu beseitigen, wählt man einen größeren Abstand
zwischen dem Vorschubrad W und dem beweglichen Druckbacken 133. Die Festigkeit der
Verbindungsstelle läßt sich durch Strecken im noch warmen Zustand erhöhen, wie im
einzelnen in der Patentanmeldung P 15 36271.7-27 ausgeführt ist.
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Ein weiteres praktisches Merkmal der angegebenen Vorrichtung ist
eine Bandschneideeinrichtung in Form einer Schneidklinge 157, die an einer Kante
des beweglichen Druckbackens 133 angebracht ist und die eine Schneide 157E aufweist,
die bis unter die Ebene der Greiffläche 133G reicht. Diese Schneide ist am besten
in Fig. 14 dargestellt; der stationäre Druckbacken 119 besitzt am Rand einen Absatz
119N, der unter der Schneidklinge liegt, so daß die überlappenden Bandteile zwischen
der Schneidklinge 157 und dem Absatz 119N nach unten gebogen sind. Bei der in Fig.
14 dargestellten Ausführungsform hat das Band eine Stärke von etwa 0,38 mm, die
Schneide 157E liegt etwa 0,51 mm unter der Ebene der Greiffiäche 133 G, und die
Schnittlinie der Schneide ist unter der Annahme, daß sich der bewegliche Backen
ganz links befindet, etwa 0,38 mm von der senkrechten Begrenzung des Absatzes 119N
entfernt.
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Schwingt die Verschließeinrichtung und stehen die Bänder unter Druck,
so dringt die Schneide 157E teilweise in den oberen Bandteil U ein, wodurch eine
Linie stärkeren Druckes im unteren Teil des oberen Bandteils erzeugt wird. Durch
die Schwingbewegung verbreitert sich diese Drucklinie, und die durch die Schneide
erzeugte Reibungswärme staut sich, bis der obere Bandteil nach etwa 3 Sekunden durchgeschmolzen
ist. Der untere Bandteil wird hierbei nicht erhitzt.
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Eine weitere Befestigungsart der Bandschneideeinrichtung ist in Fig.
14A angegeben. Der stationäre untere Druckbacken 119 ist länger als der bewegliche
Druckbacken 133, und die Schneideeinrichtung 157 befindet sich über der Verlängerung
des stationären Backens. Bei etwa 0,38 mm starken Bändern ragt die Schneide 157E
etwa 0,13 mm über die Unterseite des beweglichen Backens 133 hinaus.
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Durch einen ähnlichen automatischen Scher- und Schmelzeffekt wird
der obere Bandteil U abgetrennt, ohne daß der untere Bandteil L beschädigt wird.
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Nachstehend ist die Wirkungsweise der Vorrichtung über einen vollständigen
Spann- und Verschließzyklus beschrieben. Der Steuerhebel 156 (Betätigungseinrichtung)
befindet sich zuerst in der durch die ausgezogenen Linien in Fig.8 dargestellten
Stellung, so daß auf die Bandteile kein Druck ausgeübt wird. Der bewegliche Druckbacken
133 befindet sich über dem stationären Druckbackenll9.
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Die Bedienungsperson ergreift den Motor 115 mit der rechten Hand und
drückt mit dem Daumen auf den Griff 128, wodurch der Kontaktfuß 125 im Uhrzeigersinn
geschwenkt (vgl. Fig.8) und ein freier Raum zwischen dem Spannrad W und dem Amboß
A erzeugt wird. Ein um einen Gegenstand P geschlungenes Band S wird mit seinen überlappenden
Bandteilen U und L dann in die Vorrichtung eingelegt, und der Griff 128 wird losgelassen,
so daß der untere
Bandteil durch. den Amboß A festgehalten. und
der obere Bandteil durch das Vorschubrad W in die Antriebsstellung ergriffen wird.
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Während sie den Motor 115 festhält, drückt die Bedienungsperson auf
den Hebel 117, um den Motor in Gang zu setzen und ihn direkt durch das Vorgelege
114 anzutreiben, wodurch das Vorschubrad W gedreht und das Band gespannt wird, bis
der Motor stehenbleibt. Während des Spannens vibriert der bewegliche Backen 133
hin und her; da er jedoch in einem gewissen Abstand über dem Band liegt, hat er
keine Wirkung und belastet den Motor nicht.
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Steht der Motor, so hört auch die Schwingung des beweglichen Backens
133 auf. Der Betätigungshebel 156 (Betätigungseinrichtung) wird dann geschwenkt,
bis er die Stellung 156C (Fig. 8) erreicht hat. Während dieser Schwenkbewegung wird
der bewegliche Backen 133 auf das Band gesenkt, und es wird durch die Druckfedern
135 ein allmählich ansteigender Druck ausgeübt, während die Bremse 152 mit der Kupplung
150 im Eingriff steht und die Kupplung sich vom Hauptantriebsrad 144 löst. Die Schlaufenspanneinrichtung
steht mit dem Motor nicht in Verbindung, sondern wird durch die Bremsscheibe 152A,
die fest mit der Kupplung 150 im Eingriff steht, am Zurückdrehen gehindert. Sobald
die Spannung der Schlaufe nicht mehr auf das Antriebssystem des Motors einwirkt,
setzt sich der Motor wieder in Bewegung und versetzt den beweglichen Backen 133
in Schwingungen. Solange der Betätigungshebel in dieser Lage bleibt, schwingt der
bewegliche Backen 133 und drückt gleichzeitig die Bandteile aufeinander, wobei das
obere Band hin- und herbewegt wird, bis die Zwischenschicht zwischen den überlappenden
Bandteilen zwischen den Druckbackenfiäciien 133 G und 119G schmilzt. Sobald die
Schneideeinrichtung 157 automatisch das freie Ende des oberen Bandes U abgetrennt
hat, wird der Hebel 117 des Motors losgelassen, wobei die Zwischenschicht abkühlt
und erstarrt.
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Während dieses Kühlintervalls wirkt die Zugkraft der Schlaufe nicht
auf die Zwischenschicht ein. Nach einer ausreichenden Erstarrung von etwa einer
halben Sekunde oder mehr wird der Betätigungshebell56 in seine Ausgangslage gebracht
(ausgezogene Linie), wodurch die Verbindungsstelle nicht mehr belastet, die Bremse
gelöst wird und die Kupplung in ihre ursprüngliche Lage zurückkehrt. Durch das -Loslassen
der Bremse kann die Spannung der Schlaufe auf das Vorschubrad W und auf die Verbindungsstelle
einwirken, während diese noch warm ist.
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Das- Werkzeug kann umgekehrt angeordnet werden, indem die Drehrichtung
des Vorschubrades W umgekehrt wird, so daß der bewegliche Backen 133 auf einen Bandteil
einwirkt, der durch die Spannung der Schlaufe straff ist.
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Bei der in den F i g. 7 bis 15 angegebenen Vorrichtung wird in der
Spanneinrichtung ein stationärer Amboß verwendet, der den vorderen Teil der Bandschlaufe
ergreift, wobei das Vorschubrad W dazu dient, das zugeführte Ende des Bandes direkt
mit dem stationären Amboß in Berührung zu bringen.
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Dieses Prinzip ist ganz allgemein in der schematischen Ansicht von
F i g. 18 dargestellt.
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Es sind auch andere Ausführungsformen mit anderen Schlaufenspanneinrichtungen
möglich. Eine solche Ausführungsform ist schematisch in Fig. 19 angegeben. Die Spanneinrichtung
befindet sich an
beiden Seiten der Druckbacken 119, 133. Sie enthält zwei Greifer
G, die einen Bandteil am vorderen Ende der Schlaufe ergreifen, sowie ein Vorschubrad
W, das mit einem LeerlaufradlW oder einem anderen äquivalenten Nachschub element
zusammenwirkt und das einen Bandteil in der Nähe des Zugabeendes der Schlaufe ergreift
und anzieht. Bei dieser Ausführungsform ergreift die Spanneinrichtung -die Schlaufe
also an getrennten Stellen. Diese Ausführungsform wurde nur ganz allgemein erläutert,
sie kann jedoch bei einer kombinierten Vorrichtung verwendet werden, bei der ein
Leerlaufrad an Stelle des Ambosses A und ein schwingender Greifbolzen auf einer
Verlängerung der Auflage angebracht ist.
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Einige Verschließeinrichtungen, die zusammen mit der Spanneinrichtung
nach der Art des in F i g. 1 angegebenen Blockbildes verwendet werden können, sind
nachstehend in allgemeinen Zügen beschrieben.
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Gegenüber einem stationären Druckbacken, der mit dem unteren Bandendes
in Berührung steht, ist ein beweglicher Druckbacken, der das obere Bandende U ergreift
und der mit einem vertikalen Schwingarm verbunden ist, angeordnet. Der Schwingarm
kann durch eine Betätigungseinrichtung gehoben und gesenkt werden, wodurch die Backen
mit einem gleichmäßigen Druck zusammengepreßt werden.
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Die Greiffiächen der Druckbacken sind gewölbt, wobei die Wölbung
der durch die Länge des Schwingarmes bestimmten Umfangslinie entspricht. Der Schwingarm
wird mit Hilfe einer pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Antriebseinrichtung
bewegt.
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Die Bandenden werden bei angehobener Betätigungseinrichtung zwischen
die Backen gelegt, worauf die Betätigungseinrichtung abgesenkt und der Schwingarm
durch Betätigung der Antriebseinrichtung in eine- Schwingbewegung versetzt wird,
wobei die Berührungsflächen auf die Schmelztemperatur erhitzt werden. Die Flächen
der Zwischenschicht beginnen sich miteinander zu verbinden, wenn die Antriebseinrichtung
abgeschaltet wird. Der Belastungsdruck auf die Oberflächen der Zwischenschicht wird
während der Abkühlung aufrechterhalten, indem praktisch eine vollständige Erstarrung
eintritt. Dann wird das Band mit Hilfe eines Schneideelements, das dicht am Schwingarm
angebracht ist, von der Zuführungsrolle abgetrennt.
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Bei einer anderen Verschließeinrichtung- mit stationärem und beweglichem
Druckbacken wird der parallel zum Band bewegliche Backen in einem Führungsblock,
der mit einer Betätigungseinrichtung verbunden ist, geführt. Die Betätigungseinrichtung
erzeugt einen gleichmäßigen Druck zwischen den Backen. Ein hin- und hergehender
Antriebsarm ist am beweglichen Backen angelenkt und wird in geeigneter Weise angetrieben.
Die Backen können Längskanäle mit dazwischenliegenden Greifflächen in Form von Zahnstreifen
aufweisen, so daß die gebildete Verbindungstelle verschweißte Längsstreifen mit
dazwischenliegenden unverschweißten Zonen aufweist.
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Bei einer weiteren Verschließeinrichtung läuft der bewegliche Druckbacken
ebenfalls in einer Führung parallel zum Band und ist mit einem gegabelten Schwingarm
verbunden, der durch gegeneinander wirkende Solenoide angetrieben wird. Der bewegliche
Backen führt eine lineare horizontale Hin- und Herbewegung in Längsrichtung zum
Band aus. Die
Solenoide können abwechselnd betätigt werden, so daß
die Richtung, in die der Schwingarm zuerst bewegt wird, leicht durch den Betriebsstromkreis
für die Solenoide eingestellt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, den Schwingarm
aus einem Schwingungsmaximum heraus und nicht aus der Totpunktstellung in Bewegung
zu setzen. Weiterhin kann durch Steuerung des Solenoidstromkreises auch ein Anhalten
am Totpunkt erreicht werden, wodurch der Dämpfungseffekt, der bei den vorstehend
angegebenen Schwingsystemen auch beim Abschalten auftritt, ausgeschaltet wird. Hierdurch
läßt sich in gewissen Fällen die Festigkeit der fertigen Verbindungsstelle noch
verbessern.