DE69829550T2

DE69829550T2 - Ultraschall-bindewerkzeug

Info

Publication number: DE69829550T2
Application number: DE69829550T
Authority: DE
Inventors: J. Paul BARTHOLOMEW; J. John STUDENTS; L. Gary LOWERY; Wasim Khokhar; A. Mark BAILEY; D. John DORIAN; A. John SEHLMEYER; M. Peter WELLS
Original assignee: Thomas and Betts International LLC
Current assignee: ABB Installation Products International LLC
Priority date: 1997-08-12
Filing date: 1998-08-12
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2018-08-13
Also published as: AU9017998A; WO1999007604A1; CA2268101C; DE69829550D1; EP0942868A1; CA2268101A1; EP0942868B1; EP0942868A4

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Legen eines schweißbaren Bandes um ein Bündel aus langen Gegenständen und insbesondere ein verbessertes Werkzeug und ein Verfahren zum Festziehen des um die Gegenstände liegenden Bandes ohne Verlust von Spannung in dem Band und ohne Belassen eines ungesicherten losen Endes oder einer neben der Schweißung vorstehenden scharfen Kante.
Zum Bündeln von langen Gegenständen wie Leitungen, Kabeln oder dergleichen gibt es verschiedene Techniken. Eine bevorzugte Technik zum Bündeln einer Vielzahl von langen Gegenständen schließt das vorschieben eines schweißbaren Bandes um die zu bündelden Gegenstände bis zum Überlappen des Bandes selbst, das Spannen des Bandes um das Bündel der Gegenstände und das anschließende Spannen des Bandes an der Stelle der Überlappung unter Ausbilden einer das Bündel der Gegenstände haltenden gespannten Schlinge ein. Die gespannte Schlinge wird dann von dem verbleibenden Teil des Bandes abgeschnitten, so daß das Werkzeug vom ersten Bündel der Gegenstände weggenommen und zu einer zweiten Stelle zum Legen eines zweiten Abschnitts des Bandes um ein zweites Bündel von Gegenständen verbracht werden kann.
Das Dokument US 5 509 994 beschreibt ein Werkzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Der den nach dem Stand der Technik ausgebildeten Werkzeugen anhaftende Nachteil liegt in der Unfähigkeit dieser Werkzeuge, das Band sowohl ohne Verklemmen bis zu den Backen des Werkzeugs richtig vorzuschieben als auch vor dem Schweißen angemessen zu spannen. In diesem Zusammenhang ergibt sich, daß das Band bei den nach dem Stand der Technik ausgebildeten Werkzeugen während seines Spannens beim Bündeln häufig durchrutscht. Dies bedeutet, daß der Bandantriebsmechanismus vor Erreichen der richtigen Spannung in dem Band seinen Halt auf diesem verliert. Im Stand der Technik besteht daher ein bedarf an einem Bindewerkzeug, das zusätzlich ein angemessenes Spannen des schweißbaren Bandes während der Spannstufe des Bündelvorgangs sicherstellt und ebenso ein zuverlässiges und wirkungsvolles Weiterleiten des Bandes während der Bandvorschubstufe des Bündelvorgangs bewirkt.
Die nach dem Stand der Technik ausgebildeten Werkzeuge führen die Schweiß- und Schneidvorgänge auf verschiedene Weise aus, die sämtlich Nachteile aufweisen. Bestimmte nach dem Stand der Technik ausgebildete Werkzeuge werden in den US-Patentschriften Nrn. 4 265 687, 4 534 817 und 5 062 920 beschrieben. Eine erste Gruppe von nach dem Stand der Technik ausgebildeten Werkzeugen sind sowohl für das Schweißen als auch für das Schneiden des Bandes an der gleichen Stelle ausgebildet. Diese Technik führt häufig zu einem Lockern des das Bündel der Gegenstände umschließenden Bandes, das heißt zu einem Verlust an Spannung, da der Schneidabschnitt des Bündelvorgangs die zuvor an dem Band ausgeübte Ultraschallschweißung nachteilig beeinflussen und/oder schwächen kann. Ein Schwächen der Schweißung führt zu einem Strecken des Bandes und zu einem Verlust an Spannung in dem das Bündel der Gegenstände umschließenden Band. Eine zweite Gruppe von nach dem Stand der Technik ausgebildeten Werkzeugen ordnet, um die Schweißung nicht zu schwächen, das Schneidelement in einem Abstand von der Schweißstelle an. Diese Werkzeuge belassen jedoch nach dem Schneidvorgang neben der Schweißung ein lockeres Stück Band. Bei verschiedenen Anwendungen ist dies unerwünscht und (häufig unannehmbar). Bestimmte andere nach dem Stand der Technik ausgebildete Werkzeuge beruhen auf einer Technik, bei der ein Abschnitt des Bandes während des Schweißvorgangs so geschwächt wird, daß beim Spannen des Bandes im Anschluß an den Schweißvorgang die gespannte Bandschlinge vom Bandvorrat abgetrennt wird. Die Wiederholbarkeit einer solchen Technik ist deshalb häufig nicht gegeben, und diese Technik beläßt damit häufig neben der Schweißung ein zerfetztes loses Ende.
Im Stand der Technik besteht daher ein Bedarf an einem Bindewerkzeug, das eine Vielzahl von langen Gegenständen durch Umlegen eines schweißbaren Bandes, Spannen dieses Bandes, Schweißen der gespannten Schlinge an einer Überlappungsstelle und anschließendes Abtrennen der geschweißten gespannten Schlinge vom Bandvorrat ohne Schwächen der Schweißung (was zu einem Verlust an Spannung in dem Bündel der Gegenstände führen würde) oder Belassen eines nichtgesicherten losen Endes oder einer vorstehenden scharfen Kante neben der Schweißung, was bei vielen Anwendungen unerwünscht und/oder unannehmbar ist, ohne weiteres bündeln kann.
ZUSAMMENFASSENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung, die die Bedürfnisse des Standes der Technik anspricht, bezieht sich auf ein Ultraschallbindewerkzeug zum Legen eines schweißbaren Bandes um ein Bündel von langen Gegenständen gemäß dem Anspruch. Das Werkzeug weist ein Gehäuse mit einem Hauptteil und einem Handgriff auf. Das Werkzeug enthält weiter eine mit dem Hauptteil zusammenarbeitende und zum Fassen der langen Gegenstände ausgestaltete Backenanordnung, so daß das Band um die Gegenstände geführt werden kann. Das Werkzeug weist weiter ein im Hauptteil gehaltenes Ultraschallhorn und eine in der Nähe der Backenanordnung angeordnete Schweißspitze auf. Das Werkzeug enthält zusätrlich mindestens einen so angeordneten Amboß, daß er mit der Schweißspitze zusammenarbeitet und einen Abschnitt des an dieser anliegenden schweißbaren Bandes bearbeitet. Schließlich enthält das Werkzeug einen Bandantriebsmechanismus zum Vorschieben des Bandes zur Backenanordnung und zum Spannen des Bandes im Anschluß an das Umlegen des Bandes um die Gegenstände. Der Mechanismus enthält einen Antriebsriemen und ein mindestens einen Teil des Riemens umschließendes Antriebsgehäuse, das mindestens einen Führungskanal zum Durchtritt des Bandes ausbildet. Der Riemen bildet mindestens eine Wand des Durchgangs. Schließlich ist der Durchgang so bemessen, daß er ein Hochbuckeln des Bandes aus seiner Ebene heraus beim Vorlauf durch den Durchgang unterbindet.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Werkzeug ein Gehäuse mit einem Hauptteil und einem Handgriff auf. Das Werkzeug weist weiter eine mit dem Hauptteil zusammenarbeitende und zum Erfassen der langen Gegenstände ausgestaltete Backenanordnung auf, so daß das Band um die Gegenstände gelegt werden kann. Das Werkzeug weist weiter ein im Hauptteil gehaltenes Ultraschallhorn mit einer in der Nähe der Backenanordnung angeordneten Schweißspitze auf. Das Werkzeug enthält zusätzlich mindestens einen zum Zusammenwirken mit der Schweißspitze angeordneten und zum Bearbeiten eines an ihm anliegenden Abschnitts des schweißbaren Bandes geeigneten Amboß auf. Das Werkzeug enthält weiter einen Bandantriebsmechanismus zum Vorschieben des Bandes zur Backenanordnung und zum Spannen des Bandes im Anschluß an das Legen des Bandes um die Gegenstände. Die Backenanordnung enthält mindestens eine bewegliche Backe. Das Werkzeug enthält auch einen betrieblich mit der beweglichen Backe verbundenen Abzug. Der Abzug ist am Handgriff befestigt und zwischen einer Bereitschafts- und einer betätigten Stellung verschiebbar. Das Werkzeug enthält weiter ein gegenüber dem Werkzeuggehäuse verschiebbar befestigtes und zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung verschiebbares Steuergestänge. Das Werkzeug enthält weiter eine erste und eine zweite Steuerstange mit jeweils einem ersten bzw. einem zweiten Ende. Die erste Stange verläuft zwischen dem Abzug und dem Gestänge, so daß eine Bewegung des Abzugs aus der Bereitschaftsstellung in die betätigte Stellung dazu führt, daß die erste Stange das Gestände aus der ersten in die zweite Stellung schwenkt. Die zweite Stange verläuft zwischen dem Gestänge und der beweglichen Backe, so daß ein Schwenken des Gestänges aus der ersten in die zweite Stellung dazu führt, daß die zweite Stange die bewegliche Backe aus der offenen in die geschlossene Stellung schiebt. Das Gestänge ist in die erste Stellung vorgespannt. Das Werkzeug enthält weiter einen Riegelmechanismus zum Halten des Gestänges in der zweiten Stellung im Anschluß an die Betätigung des Abzugs. Das Werkzeug enthält zusätrlich einen Auslösemechanismus zur Freigabe des Verriegelungsmechanismus im Anschluß an das Schweißen des die Gegenstände umschlingenden Bandes, so daß das Gestänge in die erste Stellung schwingt und damit die zweite Stange die bewegliche Backe in die Offenstellung schiebt.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Werkzeug ein Gehäuse mit einem Hauptteil und einem Handgriff. Das Werkzeug enthält weiter eine mit dem Hauptteil zu sammenarbeitende Backenanordnung mit einer Ausgestaltung zum Greifen langer Gegenstände, wodurch das Band um die Gegenstände gelegt werden kann. Das Werkzeug enthält auch ein im Hauptteil gehaltenes Ultraschallhorn mit einer in der Nähe der Backenanordnung angeordneten Schweißspitze. Zusätzlich enthält das Werkzeug mindestens einen zur Zusammenarbeit mit der Schweißspitze angeordneten Amboß und zum Bearbeiten eines an ihm anliegenden Abschnitts des schweißbaren Bandes. Schließlich enthält das Werkzeug einen Bandantriebsmechanismus zum Vorschieben des Bandes zur Backenanordnung und zum Spannen des Bandes im Anschluß an dessen Legen um die Gegenstände. Der Mechanismus enthält ein Antriebsrad und ein mit diesem zusammenarbeitendes, unter Federspannung stehendes Kissen zum Greifen des zwischen ihnen verlaufenden Bandes. Das Kissen ist zwischen einer Bandvorschub- und einer Bandspannstellung schwenkbar. Schließlich ist das Kissen so ausgebildet, daß es bei einem Erhöhen der Spannung im Band in die Bandspannstellung schwingt.
Schließlich enthält das Werkzeug in einer bevorzugten Ausführungsform ein Gehäuse mit einem Hauptteil und einem Handgriff. Weiter enthält das Werkzeug eine mit dem Hauptteil zusammenarbeitende und so ausgestaltete Backenanordnung, daß es lange Gegenstände erfaßt, so daß das Band um die Gegenstände gelegt werden kann. Das Werkzeug enthält auch ein im Hauptteil gehaltenes Ultraschallhorn mit einer nahe an der Backenanordnung befindlichen Schweißspitze. Zusätzlich enthält das Werkzeug mindestens einen derart angeordneten Amboß, daß dieser mit der Schweißspitze zusammenarbeitet und einen Abschnitt des an ihm anliegenden schweißbaren Bandes bearbeitet. Schließlich enthält das Werkzeug einen Riemenantriebsmechanismus zum Vorschieben des Bandes zur Backenanordnung und zu seinem Spannen im Anschluß an das Umschlingen der Gegenstände mit ihm. Der Mechanismus enthält zwei miteinander zusammenwirkende Walzen zum Vorschieben des zwischen ihnen befindlichen Bandes. Jede Walze wird unmittelbar vom Werkzeug angetrieben. Dadurch ergibt sich ein vergrößertes Erfassen des Bandes durch die Walzen.
Als Ergebnis führt die vorliegende Erfindung zu einem Ultraschallbindewerkzeug, das eine Vielzahl von langen Gegenständen durch Umschlingen mit einem schweißbaren Band mühelos bündeln kann, das das Band spannt, die gespannte Schlinge an der Stelle der Über lappung schweißt und anschließend die geschweißte gespannte Schlinge vom Bandvorrat abtrennt ohne Schwächung der Schweißung (was zu einem Verlust an Spannung in dem Bündel der Gegenstände führt) oder Belassen eines ungesicherten losen Endes oder einer an der Schweißung vorstehenden schwarfen Kante. Die vorliegende Erfindung führt weiter zu einem Ultraschallbindewerkzeug, das ein angemessenes Spannen des Bandes ohne Bandschlupf während der Spannstufe des Bündelvorgangs ermöglicht, während sich gleichzeitig ein zuverlässiger und wirkungsvoller Bandtransport während der Bandvorschubstufe des Bündelvorgangs einstellt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines nach dem Stand der Technik ausgebildeten Werkzeugs.
2 ist eine Seitenansicht des Werkzeugs nach 1 bei teilweise abgenommenem Gehäuse.
3 ist eine Ansicht ähnlich 2 mit Darstellung einer an einem hinteren Abschnitt des Werkzeugs befestigten und das Band zuführenden Patrone.
4 ist eine vergrößerte Einzelansicht der das Band zuführenden Patrone nach 3.
4a ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der das Band zuführenden Patrone.
4b ist eine Seitenansicht des das Band zuführenden Mechanismus des vorliegenden Werkzeugs.
5 ist eine perspektivische Ansicht einer vom Gehäuse abgenommenen Werkzeugunteranordnung.
5a ist in der Vergrößerung ein Detail der Hornanordnung nach 5.
6 ist eine perspektivische Ansicht der Unteranordnung mit den Ambossen und dem Klemmblock.
7 ist eine perspektivische Ansicht mit Darstellung der Ultraschallhornunteranordnung.
8 ist eine Seitenansicht des Ultraschallhorns mit der Schweißspitze in ihrer nichtgekippten Schweißstellung.
9 ist eine Seitenansicht des Ultraschallhorns mit der Schweißspitze in ihrer gekippter Schneid/Heftschweißstellung.
10 ist ein vergrößertes Detail des Schweiß/Schneidvorgangs.
11 ist ein vergrößertes Detail mit Darstellung der vom Bandvorrat abgeschnittenen geschweißten gespannten Schlinge.
12 ist ein vergrößertes Detail des geschweißten abgelegenen Endes des Bandes.
13 ist eine Aufsicht mit Darstellung der Ambosse in ihrer Ruhestellung.
14 ist eine Aufsicht mit Darstellung der Ambosse in der Führungsstellung.
15 ist eine Aufsicht mit Darstellung der Ambosse in einer Klemmstellung.
16 ist eine Aufsicht mit Darstellung der Ambosse in einer Schweißstellung.
17 ist eine Aufsicht mit Darstellung einer alternativen Ausführungsform des Amboßschenkels.
18 ist eine alternative Ausführungsform der Backenanordnung.
19 ist eine Seitenansicht eines alternativen Werkzeuges bei teilweise abgenommenem Gehäuse.
20 ist eine Ansicht ähnlich 19 mit Darstellung einer an einem hinteren Abschnitt des Gehäuses befestigten, das Band zuführenden Patrone.
21 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der das Band zuführenden Patrone nach 20.
22 ist ein vergrößertes Detail der das Band zuführenden Patrone und des Riemenantriebsmechanismus des Werkzeugs nach 19.
23 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Riemenantriebsmechanismus des Werkzeugs nach 19 gemäß der vorliegenden Erfindung.
24–25 sind vergrößerte Details der Backenbetätigungsanordnung des Werkzeuges nach 19.
26 ist ein vergrößertes Detail einer alternativen, das Band zuführenden Patrone mit einer Klapptür.
27 ist ein vergrößertes Detail einer anderen alternativen, das Band zuführenden Patrone.
28 ist ein vergrößertes Detail einer noch anderen altemativen, das Band zuführenden Patrone.
29 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines alternativen Bandantriebsmechanismus und
30 ist ein vergrößerter Querschnitt eines V-förmigen schweißbaren Bandes.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Von den Zeichnungen zeigt 1 ein Ultraschallbindewerkzeug 10. Das Werkzeug 10 enthält ein allgemein pistolenförmiges Gehäuse 12, und das Gehäuse enthält ein Hauptteil 14 und einen Handgriff 16. Ein Abzug 18 zum Betätigen des Werkzeugs ist am Handgriff 16 vorgesehen. Eine Backenanordnung 20 ist am vorderen Ende des Werkzeugs 10 vorgesehen. Die Backenanordnung 20 weist eine obere, ortsfeste Backe 22 und eine untere, bewegliche Backe 24 auf. Der hintere Abschnitt des Hauptteils 14 enthält eine die Patrone befestigende Fläche 26 und eine am Gehäuse 12 drehbar befestigte Antriebs/Führungswalze 28.
Wie in 2 deutlich zu erkennen ist, weist das Werkzeug 10 eine Befestigungsplattform 30 zum Halten einer Anzahl von Werkzeugteilen auf, wie sie weiter unten beschrieben werden. Die Befestigungsplattform 30 arbeitet ihrerseits mit dem Gehäuse 12 zusammen und ermöglicht den Zusammenbau der Werkzeugteile im Gehäuse. In diesem Zusammenhang ist das Gehäuse 12 vorzugsweise mit einer die Plattform aufnehmenden Konstruktion ausgebildet, die die Plattform 30 in diesem Gehäuse aufnimmt und hält.
Das Werkzeug 10 enthält weiter eine die Backe betätigende Stangenanordnung 32 zum Verschieben der unteren beweglichen Backe 24 zwischen einer offenen Stellung zum Ermöglichen des Einführens eines Bündels langer Gegenstände und einer geschlossenen Stellung zum Legen eines schweißbaren Bandes um diese Gegenstände. Ein erstes Ende der Stangenanordnung 32 ist mit einem Stift 34 an der Backe 24 schwenkbar befestigt, während das andere, nichtgezeigte Ende der Stngenanordnung mit einem nichtgezeigten Gelenk in Verbindung steht, das seinerseits mit dem Abzug 18 verbunden ist. Beim Drücken des Abzugs 18 wird damit die Backe 24 geschlossen, während sie bei Freigabe des Abzugs 18 öffnet.
Bei Drücken des Abzugs 18 wird auch ein nichtgezeigter Schalter betätigt, der mit einem nichtgezeigten Steuermechanismus elektrisch verbunden ist. Fachleute erkennen, daß der Steuermechanismus zum Beispiel einen intern im Werkzeug oder außerhalb des Werkzeugs enthaltenen programmierten Mikrochip enthalten kann, wobei der Mikrochip und die Energieversorgung in einer Einheit kombiniert sein könnten. Der Steuermechanismus führt den Teilen des Werkzeugs an passenden Punkten während des Bündelvorgangs Energie und/oder Weisungen zu.
Gemäß 3 ist das Werkzeug 10 so ausgebildet, daß es eine das Band zuführende Patrone 36 aufnimmt und mit ihr zusammenarbeitet. Die Patrone 36 ist so bemessen und ausgebildet, daß sie mit der sie haltenden Fläche 26 des Gehäuses 12 zusammenarbeitet und auf ihr befestigt ist. Wie in weiterem Detail unten erörtert werden wird, enthält die Patrone 36 eine auf eine Spule gewickelte feste Bandlänge. Die Patrone weist verschiedene Merkmale auf, die einen zuverlässigen Vorlauf des Bandes von der Spule zu dem Ultraschallbindewerkzeug sicherstellen. Die Patrone ist als Wegwerfartikel ausgebildet, so daß sie bei Verbrauch des gesamten in ihr enthaltenen Bandes entsorgt wird. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß die Patrone als ein zweiteiliges Preßstoffgehäuse ausgebildet ist, dessen Hälften im Preßsitz miteinander verbunden sind. Entlüftungsöffnungen sind in den Preßstoffteilen des Patronengehäuses vorgesehen, damit Luft beim Zusammendrücken der Teile entweichen kann. Da die Patrone als Wegwerfteil ausgebildet ist, wird das Patronengehäuse nach einem Zusammensetzen durch erneutes Öffnen zerstört. Die Wegwerfkonstruktion der Patrone 36 stellt damit sicher, daß in bezug auf die Bandzufuhr eine Qualitätskontrolle aufrechterhalten werden kann.
Wie 4 am besten zeigt, enthält die Patrone 36 eine Spule 38 zum Aufwickeln eines schweißbaren Bandes 40. Das Band 40 kann aus jedem geeigneten schweißbaren Werkstoff, zum Beispiel Polyester, gefertigt sein. Eine Feder 42 stellt sicher, daß das Band auf der Spule fest aufgewickelt ist. Ein Sperrmechanismus 44 begrenzt die Drehung der Spule in eine einzige Richtung und verhindert damit, daß das Band locker wird und/oder von der Spule abgewickelt wird. Die Patrone 36 enthält weiter eine drehbar an ihr befestigte Quetsch/Führungswalze 46, die so angeordnet ist, daß sie die am Gehäuse 12 befestigte Antriebs/Führungswalze 28 berührt und mit ihr zusammenarbeitet. Das Zusammenwirken der Quetsch/Führungswalzen wird vorzugsweise durch eine Federbelastung an mindestens einer der Walzen ermöglicht.
Zum Beispiel kann die Quetsch/Führungswalze 46 in der Patrone 36 so unter einer Federbelastung stehen, daß die Befestigung der Patrone 36 am Gehäuse 12 des Werkzeugs die Walze 46 mit der Walze 28 in Anlage drückt. Gemäß der Darstellung in 4a können eine Walzenführung 48 und eine Federanordnung 50 zum Bewirken der Federbelastung der Quetsch/Führungswalze 46 eingesetzt werden. Gemäß der Darstellung ist die Walzenführung 48 so bemessen, daß sie mit einer im Gehäuse 54 der Patrone 36 eingeformten Führungsbahn 52 zusammenwirkt. Das Gehäuse 54 enthält vorzugsweise einen Führungsstreifen 53 zum Positionieren der Patrone in bezug auf das Werkzeug und einen Schnappverschlußverbinder 55 zum Befestigen der Patrone am Werkzeug. Das Zusammensetzen der erwähnten Teile wird in 4b gezeigt.
Die Patrone 36 enthält ein Durchhangaufnahmegebiet 56 zum Aufnehmen überschüssigen Bandes während des Spannvorgangs. Während dieser Stufe des Bündelvorgangs wird die Drehrichtung der Antriebs/Führungswalze 28 umgekehrt (aus der Uhrzeiger- in die Gegenuhrzeigerrichtung) zum Spannen des in der Backenanordnung des Werkzeuges um das Bündel der Gegenstände gelegten Bandes. Das überschüssige Band wird damit in das Gehäuse 54 gezogen und in dem Durchhangaufnahmegebiet 56 aufgenommen.
Die Patrone 36 enthält weiter einen Austrittsschacht 58 für den Austritt des Bandes 40 aus der Patrone und in das Werkzeug. Dieser Austrittsschacht kann mit einer Klapptür ausgebildet sein, die im Anschluß an das vollständige Ausgeben des Bandes aus der Patrone schließt.
Gemäß 4b enthält das Werkzeug 10 eine Führungsbahn 60 zum Führen des aus der Patrone durch das Werkzeug austretenden Bandes. In diesem Zusammenhang enthält die Führungsbahn 60 einen Führungsbahnauslaß 62, der mit einer weiter unten zu beschreibenden zweiten Bandführungsbahn 63 zusammenarbeitet. Die Bandführungsbahn 60 ist eine stetig verlaufende Führungsbahn, die vom Schacht 58 bis zum Führungsbahnauslaß 62 einen durchgehenden Kanal bildet. Der innerhalb der Bandführungsbahn angeordnete Bandkanal ist vorzugsweise so bemessen, daß er einen Durchgang mit wenig freiem Raum zwischen dem Band und der Führungsbahn bildet. Dies stellt sicher, daß sich das Band während seiner Vorbewegung durch die Führungsbahn nicht ausbeult.
Nach der Darstellung in 5 ist eine Werkzeugunteranordnung 64 vom Gehäuse 12 abgenommen. Die Unteranordnung 64 weist eine Montageplattform 30 auf, die einen ersten Motor 66 und einen zweiten Motor 68 hält. Der erste Motor 66 arbeitet zum Antreiben einer Kurbelwelle 72 mit einer Getriebeanordnung 70 zusammen. Der zweite Motor 68 arbeitet mit einem nichtgezeigten Bandantriebsmechanismus zusammen. Der Bandantriebsmechanismus weist eine Antriebs/Führungswalze 28 auf und ist so ausgebildet, daß er während des Bindevorgangs Band aus der Patrone 36 abzieht und das Band während des Spannvorgangs durch Hineinziehen des Bandes in das Durchhangaufnahmegebiet 56 spannt.
Die Unteranordnung 64 enthält weiter die Hornanordnung 74. Die Hornanordnung 74 enthält ihrerseits ein Ultraschallhorn 76 mit einer Ultraschallschweißspitze 78. Die Hornanordnung 74 enthält weiter zwei bewegliche Ambosse 80. Zusätzlich enthält die Ultraschallhornanordnung 74 einen Klemmblock 82. Die vorstehend erwähnten Elemente werden in 5a in größerem Detail gezeigt. Aus Gründen der Klarheit wird der Klemmblock 64 in einem gewissen Abstand von der Hornanordnung 74 gezeigt.
Die Ambosse 80 sind auf dem abgelegenen Abschnitt von zwei einander gegenüberliegenden Armen 84 ausgebildet. Das Gehäuse 86 der Hornanordnung 74 ist so ausgebildet, daß es eine hin- und hergehende Bewegung der Arme 84 zuläßt. In diesem Zusammenhang enthält das Gehäuse 86 zwei einander gegenüberliegende Führungsblöcke 88, die die Ambosse 80 beim Herausziehen der Arme in das Gehäuse 86 aufeinander zu drücken. Wie hier unten in weiterem Detail beschrieben wird, sind die Arme 84 mit biegsamen Gelenkabschnitten ausgebildet, die zu einem Auseinanderdrücken der Arme 84 tendieren, sobald der abgelegene Abschnitt der Arme jenseits der Führungsblöcke 88 liegt.
Gemäß 6 weist die Kurbelwelle 72 einen Nocken 90 mit mehreren exzentrischen Flächen auf. Die Hornanordnung 74 enthält einen Hebel 92, der über einen Stift 94 schwenkbar am Gehäuse 86 befestigt ist. Der Hebel 92 enthält eine Führungswalze 96, die den auf dem Nocken 90 angeordneten exzentrischen Flächen folgt. Eine nichtgezeigte Feder dient zum Drücken des Hebels 92 in Uhrzeigerrichtung um den Stift 94 derart, daß die Führungswalze 96 dem Nocken 90 folgt und mit diesem in Berührung bleibt. Der Hebel 92 enthält weiter eine Rolle 98, die die Amboßunteranordnung 100 berührt und ihr eine Translationsbewegung erteilt.
Die Amboßunteranordnung 100 enthält einen Arm 102, der die Rolle 98 berührt und damit mit dieser zusammenarbeitet. Die Amboßunteranordnung 100 ist jedoch nicht unmittelbar mit dem Hebel 92 verbunden. Stattdessen ist der Kontakt zwischen dem Hebel 92 und der Amboßunteranordnung 100 auf den physikalischen Kontakt der Rolle 98 und einer rückwärtigen Fläche des Arms 102 begrenzt.
Gemäß der Darstellung weisen die Amboßarme 84 flexible Gelenkabschnitte 104 auf, die während der Translationsbewegung im Gehäuse 86 ein Biegen des abgelegenen Endes des Armes zulassen. Die Amboßarme 84 sind über eine Kupplung 106 mit dem Arm 102 verbunden.
Die Amboßunteranordnung 100 enthält weiter eine Blockanordnung 108 mit einem auf einem abgelegenen Ende angeordneten Befestigungsbügel 110. Die Blockanordnung 108 enthält eine vorstehende Zunge 112, die mit einer im Gehäuse 86 (siehe 7) ausgebildeten Nut 114 zusammenarbeitet und in ihr gleitet. Die Blockanordnung 108 enthält einen Anschlagflansch 116 mit solcher Ausbildung, daß er mit der rückwärtigen Fläche 118 der Nut 114 zusammenarbeitet und sie berührt und damit jede weitere nach vorn gerichtete Translationsbewegung der Blockanordnung 108 im Gehäuse 86 verhindert. Die Blockanordnung 108 ist mit dem Arm 102 über eine Stiftanordnung 120 verbunden.
Der Klemmblock 82 umschließt den Befestigungsbügel 110 und ist an ihm befestigt. Bei Befestigung des Klemmblocks 82 am Befestigungsbügel 110 wird der am weitesten vorn liegende Abschnitt der Bandführung (das heißt die in den 13 und 14 gezeigte zweite Bandführung 63) zwischen diesen ausgebildet. Insbesondere gilt, daß die Oberfläche 122 des Befestigungsbügels 110 eine Wand der Bandführungsbahn 83 ausbildet, während eine Innenfläche des Klemmblocks 82 die gegenüberliegende Wand der Bandführungsbahn 63 ausbildet. Der Bandführungsbahnauslaß 82 der Bandführungsbahn 60 arbeitet mit einem Eintrittsgebiet 124 des Befestigungsbügels 110 zusammen. Obwohl die Translationsbewegung der Blockanordnung 108 gegenüber dem Gehäuse 86 verhältnismäßig klein ist, muß die Grenzfläche zwischen dem Bandführungsaustritt 82 der Bandführungsbahn 60 und dem durch die Bügel/Klemmblockanordnung ausgebildeten Eintrittsgebiet 124 genügend Spielraum zum Ermöglichen dieser Bewegung vorsehen. Das Eintrittsgebiet 124 ist zum Erleichtern des Einschiebens des Bandes mit die zweite Bandführungsbahn 63 mit einer Schachtform ausgebildet. Während die Führungswalze 96 dem Nocken 90 folgt, wird damit die Translationsbewegung der Amboßarme 84 und der Blockanordnung 108 durchgeführt.
Wie hier unten weiter beschrieben wird, überwindet das erfindungsgemäße Werkzeug bestimmte mit den nach dem Stand der Technik ausgebildeten Werkzeugen verbundene Nachteile, indem das vorliegende Werkzeug ein Band um ein Bündel von langen Gegenständen legen und sichern und anschließend schweißen und das Band ohne einen Verlust an Spannung in den gebündelten Gegenständen und ohne Belassen eines lockeren geschnittenen Endes des Bandes an der Schweißung schneiden kann, wobei dieses lockere Ende eine scharfe Kante oder einen Grat bildet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Ultraschallhorn des Werkzeuges einen Kippmechanismus, der ein Positionieren des Ultraschallhorns in einer ersten Stellung zum Verschweißen des überlappten gespannten Bandes mit sich selbst zum Sichern des geschlungenen Bandes um die langen Gegenstände und in einer zweiten Stellung, die ein Versetzen des Hornes um einen Abstand gegenüber der Schweißung zum gleichzeitigen Abschneiden und Anheften des losen Endes des Bandes durch Ultraschall zuläßt, beinhaltet. Die Ultraschallenergie wird damit an zwei aufeinanderfolgenden Stellen zugeführt: Zuerst zum Schweißen des überlappten Bandes zum Sichern der gespannten Schlinge um die langen Gegenstände und zweitens zum Abschneiden der gespannten Schlinge vom Bandvorrat und Heftschweißen des abgeschnittenen losen Endes an das darunterliegende Band und damit unter Ausschalten jeglicher ungesicherter loser Enden oder vorstehender scharfer Kanten. Hier wird daran gedacht, daß sich auch andere zweistufige Schweißverfahren zum Sichern eines schweißbaren Bandes um ein Bündel von langen Gegensände eignet. Zum Beispiel kann das Ul traschallhorn zum Bewirken der Verschiebung der Schweißspitze auch eine andere Bewegung als eine Drehung erfahren, oder mehr als eine Schweißspitze könnte verwendet werden.
Der Kippmechanismus des vorliegenden Werkzeugs wird unter Bezug auf 7 erläutert. Die Hornanordnung 74 enthält zwei einander gegenüberliegende Nuten 126, die mit zwei auf der Innenseite des Gehäuses 12 ausgebildeten (nichtgezeigten), einander gegenüberliegenden Zungen zusammenarbeiten. Dadurch wird die Hornanordnung 74 im Gehäuse 12 an ihre Stelle verbracht und an dieser fixiert. Bei dieser Lage im Gehäuse 12 wird das Horn 86 der Hornanordnung 74 gegenüber dem Gehäuse 12 fixiert. Das Ultraschallschweißhorn 76 ist mit einem Schwenkstift 128 schwenkbar am Gehäuse 86 befestigt. Das Horn 76 weist eine an dem Ende gegenüber der Schweißspitze 78 drehbar befestigte Führungswalze 130 auf. Die Führungswalze 130 folgt einem exzentrischen Nocken 132. Der Nocken 132 weist eine einzige exzentrische Fläche auf, die das Horn 76 um einen Stift 128 zwischen einer Schweiß- und einer Schneid/Heftschweißstellung schwenkt.
In 8 wird das Ultraschallhorn 76 in seiner Schweißstellung gezeigt. In dieser Stellung ist die Spitze 78 mit einem ersten vertikal verlaufenden hinteren Abschnitt 134 des Ambosses 80 ausgerichtet. Es sei bemerkt, daß eine durch den Stift 128 durchtretende horizontale Achse um eine bestimmte Entfernung unter einer durch den Mittelpunkt des Ultraschallhorns 76 durchtretenden horizontalen Achse liegt. Auf diese Weise ist die Bewegung der Spitze 78 bei ihrem Drehen um den Schwenkstift 178 gegenüber dem Amboß 80 im wesentlichen vertikal nach unten. Gemäß der Darstellung in 4 wird das Ultraschallhorn 76 bei Berührung zwischen der Führungswalze 130 und dem exzentrischen Abschnitt des Nockens 132 um den Schwenkstift 128 geschwenkt. Diese Schwenkbewegung führt die Spitze 78 im wesentlichen vertikal nach unten, so daß die Spitze 78 an die Schneidkante 146 zu liegen kommt mit dem dazwischen befindlichen Band 40.
Gemäß der Darstellung in 10 weist das um mehrere Leitungen 40 geschlungene Band 40 ein vorlaufendes freies Ende 142 und ein mit dem in der Patrone befindlichen Bandvorrat verbundenes nachlaufendes Ende auf. In gestrichelten Linien wird das Horn 76 gegenüber der primären Schweißung 142 gezeigt. Nachdem die überlappten Bänder durch die Schweißung 142 miteinander verbunden sind, wird das Horn 76 so um den Schwenkstift 128 gedreht, daß die Schweißspitze 78 vertikal nach unten verschoben wird, so daß die Spitze neben dem Klemmblock 82 liegt. Der Klemmblock 82 enthält mehrere Zähne 144, die in das Band 40 beißen und es am Klemmblock 82 halten. Der Klemmblock 82 weist weiter eine Schneidkante 146 auf. Ein Betrieb des Ultraschallhorns in dieser vertikal versetzten Lage drückt das Band 40 gegen die Schneidkante 146, und damit wird die geschweißte gespannte Schlinge von dem in der Patrone enthaltenen Bandvorrat abgeschnitten. Während des Schweiß- und Schneidvorgangs wird die Spannung im Band in Richtung des Pfeils T aufrechterhalten. Gemäß der Darstellung in 11 wurde die geschweißte gespannte Schlinge vom Bandvorrat freigeschnitten. Während das abgelegene Ende 148 des Bandes 140 vom Bandvorrat abgeschnitten wird, wird es gleichzeitig an seinen Außenkanten mit dem Ultraschallhorn 76 heftgeschweißt.
Um sicherzustellen, daß das in Schlingenform vorliegende Band während des Schweißvorgangs in einem gespannten Zustand verbleibt, ist das Schweißhorn 76 so ausgebildet, daß es zwei primäre Schweißungen 142 (siehe 12) ohne ein vollständiges Schweißen über der Breite des Bandes ausbildet. Fachleute werden erkennen, daß ein vollständiges Schweißen über der Breite des Bandes zu einem Verlust an Spannung im Band während dieses Vorgangs führt. Der zweite Heftschweißvorgang führt auch zu zwei Heftschweißungen, das heißt den Schweißungen 150, die das abgelegene Ende 148 des Bandes an dem darunterliegenden Band der gespannten Schlinge befestigen und damit das unerwünschte lockere Ende ausschalten, das sich sonst aus diesem Schneidvorgang ergeben würde.
Der Betrieb des Werkzeugs wird nun in größerem Detail mit Bezug auf die 13 bis 16 beschrieben. Vorzugsweise ist das Werkzeug so programmiert, daß es während eines vollständigen Zyklus eine Aufeinanderfolge von Stufen durchläuft. Während der ersten Stufe des Zyklus sind die Ambosse 84 in einer „Heimat"stellung angeordnet, wie sie in 13 gezeigt wird. In dieser Heimatstellung sind die Ambosse 84 gegenüber dem Gehäuse 86 um den maximalen Abstand nach außen verschoben, so daß die Oberflächen 152 der Führungsblöcke 88 die Oberflächen 154 der Arme 84 berühren. In diesen Stellungen befinden sich die Ambosse 80 in einer maximalen Entfernung voneinander. Das Band wird durch das Werkzeug geschoben, bis sein vorlaufendes Ende 142 annähernd 1/16 Zoll über den Ambossen (siehe die 10 und 11) liegt.
Anschließend werden die Ambosse 80 in Richtung auf den Klemmblock 82 weggezogen zum Plazieren des Werkzeugs in der in 14 gezeigten „Führungs"stellung. In dieser Stellung ist die Backenanordnung geschlossen und umschließt das Bündel der Gegenstände. Bei sich in der Führungsstellung befindenden Ambossen wird das Band durch die Bandführungsbahn 63 nach oben um das Innere der Backenanordnung geführt, bis das Band zwischen den unteren abgewinkelten Oberflächen 136 der Ambosse 80 und der Oberfläche 156 des Klemmblocks 82 (siehe 5a) verläuft. Die Oberfläche 156 weist Zähne 144 auf, die in das Band beißen, wenn es durch die Ambosse 80 gegen sie gedrückt wird.
Anschließend werden die Ambosse weiter weggezogen zum Verklemmen des Bandes 40 zwischen den unteren Oberflächen 136 der Ambosse 80 und der Oberfläche 156 des Klemmblocks 82 und Plazieren des Werkzeugs in der „Klemm"stellung, wie sie in 15 gezeigt wird.
Es ist ersichtlich, daß die Oberflächen 158 der Arme 84 in der Führungsstellung abgerundete Ecken 160 der Führungsblöcke 88 berühren und die Ambosse 80 damit aufeinander zu drücken. In der Klemmstellung kommen die Oberflächen 162 der Arme 80 mit den Oberflächen 152 der Führungsblöcke 88 in Berührung und drücken die Ambosse 80 noch enger aufeinander.
Nach dem Verklemmen des Bandes zwischen den unteren abgewinkelten Fläche 136 der Ambosse 80 und dem Klemmblock 82 wird der zweite Motor 68, der die Antriebsmechanismusanordnung antreibt, in seiner Drehrichtung umgekehrt und spannt die Schlinge des ein Bündel von Leitungen 140 umschließenden Bandes. Anschließend werden die Ambosse und der Führungsblock, die zusammenarbeiten, in Richtung auf die Spitze 78 des Ultraschallhorn 76 verschoben und verbringen das Werkzeug in die „Schweiß"stellung, wie sie in 16 gezeigt wird. In dieser Schweißstellung drücken die Ambosse beide Bandlagen gegen die Schweißspitze 78 des Ultraschallhorns 76 (siehe auch 10). Das Ultraschallhorn wird dann für eine zum Zusammenschweißen des überlappten Bandes ausreichende Zeit betätigt. Da die Ambosse unter annähernd 12° (siehe 5a) abgewinkelt sind, während die Schweißspitze eben verläuft, wird Druck auf beide Seiten des Bandes ausgeübt. Als Ergebnis hiervon wird das Schweißen an den in 12 gezeigten Stellen ohne irgendein Schweißen in der Mitte des Bandes bewirkt. Da somit die Mitte des Bandes während des Schweißvorgangs nicht schmilzt, kann während des Schweißvorgangs die Spannung in der Bandschlinge aufrechterhalten werden.
Nach dem Durchführen der ersten Schweißung werden die Ambosse ein kurzes Stück von der Schweißspitze 78 weggeschoben, damit diese sich um den Stift 128 bis in ihre zweite Schneid/Heftschweißstellung drehen kann. Insbesondere gilt, daß sich die Ambosse von der Schweißspitze 78 wegbewegen, damit sie sich um etwa 2,54 mm (0,120 Zoll) nach unten bewegen kann. Sobald sich das Ultraschallhorn in seiner Schneid/Heftschweißstellung befindet, werden die Ambosse 80 und der Klemmblock 82 zurückgezogen und drücken die Schneidkante 146 in eine Berührung mit dem Band 40. Die Kombination des mit der Schneidkante 146 ausgeübten Druckes und der Ultraschallenergie (die das Band erweicht) führt zu einem Abtrennen der gespannten Schlinge vom Bandvorrat. Beim Abtrennen der gespannten Schlinge vom Bandvorrat schweißt das Ultraschallhorn 76 das abgelegene Ende 148 an die darunterüegende Bandlage und vermeidet damit irgendwelche ungesicherten losen Enden oder vorstehende scharfe Kanten. Im Anschluß an den Schneidvorgang kehrt das Werkzeug in die Ruhestellung zurück zwecks Beginn eines neuen Zyklus.
Ein alternativer Amboßarm 84' wird in 17 gezeigt. Bei dieser alternativen Ausführungsform weist der Amboßarm 84' einen mit einem Führungssstift 166 zusammenwirkenden Führungsschlitz 164 auf. Damit werden die Ambosse bei einer Bewegung gegenüber dem Gehäuse 86 auch gegeneinander verschoben.
Eine alternative Backenanordnung wird in 18 gezeigt. Insbesondere gilt, daß die alternative Backenanordnung 20' eine obere, ortsfeste Backe 22' mit solcher Ausgestaltung aufweist, daß eine Schlinge um ein Bündel langer Gegenstände gelegt wird. Die Backenanordnung 20' weist weiter eine kürzere untere, bewegliche Backe 24' auf. Die Ausge staltung der Backenanordnung 20' kann das Bündeln langer Gegenstände bei bestimmten Anwendungen erleichtern.
Ein alternatives Werkzeug, das heißt das Werkzeug 200, wird in den 19 und 20 gezeigt. Mit Ausnahme dessen, was nachstehend beschrieben wird, ist das Werkzeug 10 in seiner Konstruktion und im Betrieb dem Werkzeug 10 ähnlich. In diesem Zusammenhang weist das Werkzeug 200 ein allgemein pistolenförmiges Gehäuse 212 mit einem Hauptteil 214 und einem Handgriff 216 auf. Ein Abzug 218 zum Betätigen des Werkzeuges ist auf dem Handgriff 216 vorgesehen. Ein Backenanordnung 220 befindet sich am vorderen Ende des Werkzeugs 200. Die Backenanordnung 200 enthält eine obere, ortsfeste Backe 222 und eine untere, bewegliche Backe 224. Es sei erwähnt, daß die Anordnung der Backen gegenüber der Anordnung der Backen des in den 1 bis 3 gezeigten Werkzeugs 10 umgekehrt wurde. Insbesondere gilt, daß das kürzere Backenteil (das heißt die Backe 224 im Werkzeug 200) als das bewegliche Backenteil verwendet wird und zum Ausbilden des unteren Abschnitts der Backenanordnung im Werkzeug 200 angeordnet ist (ähnlich der in bezug auf 18 beschriebenen Konstruktion). Auf diese Weise lassen sich lange Gegenstände leichter fassen, indem die obere, gebogene Backe ohne die Notwendigkeit eines übermäßigen Manövrierens mit dem Werkzeug um die Gegenstände gelegt werden kann.
Der rückwärtige Abschnitt des Hauptteils 214 weist eine eine Patrone haltende Fläche 226 mit einer Ausgestaltung auf, daß sie die das Band zuführende Patrone 236 aufnimmt und mit ihr zusammenarbeitet. Mit Ausnahme dessen, was unten beschrieben wird, ist die Patrone 236 der Patrone 36 ähnlich. Mit Bezug auf die 21 bis 22 sei bemerkt, daß die Quetsch/Führungswalze 46, die Walzenführung 48, die Federanordnung 50 und die Führungsbahn 52 der Patrone 36 nun durch eine Führungswalze 231 und eine federbelastete Bandführungsanordnung 233 ersetzt sind. Die Anordnung 233 enthält eine im Walzengehäuse 237 drehbar gehaltene Quetschwalze 235. Die Schulter 239, die außen in einem Abstand von einer Seitenwand des Walzengehäuses gestuft ist, wird nach Einbau der Patrone in einer im Patronengehäuse 254 ausgebildeten langen Führungsbahn 241 gehalten. Nach Einbau der Patrone 236 und Befestigung am Werkzeug (siehe 22) drückt eine Feder 243 das Walzengehäuse 237 und die Quetschwalze 235 in Richtung auf das Band 240. Schließlich weist das Walzengehäuse 237 einen Führungskanal 245 mit einer Bemessung zum Erleichtern des Durchgangs des Bandes 240 auf. In diesem Zusammenhang ist der Kanal 245 mit einer Höhenabmessung ausgebildet, die einen Durchgang des Bandes ohne Ausbeulen zuläßt, aber nicht so groß ist, um ein Ausbeulen des Bandes aus seiner Ebene zu gestatten, was beim Vorschub des Bandes durch das Walzengehäuse 237 zu einem Verklemmen des Bandes führen kann.
Ungleich dem Werkzeug 10, das eine Antriebs/Führungswalze 28 und eine Quetsch/Führungswalze 46 zum Vorschieben und/oder Spannen des schweißbaren Bandes verwendet, verwendet das Werkzeug 200 zum Vorschieben und Spannen des Bandes (siehe die 22 und 23) einen Riemenantriebsmechanismus 247. Der Mechanismus 247 enthält einen Antriebsriemen 249, eine Antriebswalze 251, ein Antriebsgehäuse 253, einen Deckel 255 und Walzen 257, 259 und 261. Die Antriebswalze 251 wird von einem der beiden in das Werkzeug eingebauten Motoren angetrieben. Gemäß der Darstellung ist der Riemen 249 vorzugsweise ein Zahnriemen mit einer im wesentlichen ebenen, das Band berührenden Oberfläche 263.
Das Band 240 läuft durch den Führungskanal 245, wird zwischen der Quetschwalze 235 und dem Riemen 249 gequetscht und anschließend in einen im Antriebsgehäuse 243 ausgebildeten Führungskanal 265 geführt. Der Riemen 249 bildet eine Wand des Führungskanals 265. Das Band wird deshalb zwischen dem Riemen und der Innenwandoberfläche des Antriebsehäuse 253 erfaßt. Es sei erwähnt, daß der Führungskanal 265 beim Vorschieben des Bandes dessen Ausbeulen aus seiner Ebene heraus verhindert. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Band 240 eine Stärke von 0,508 mm (0,020 Zoll) und eine Breite von 4,57 mm (0,180 Zoll) auf, während der Führungskanal, gemessen zwischen der das Band berührenden Oberfläche des Riemens 249 und der gegenüberliegenden Wand des Antriebsgehäuses 253 eine Höhe von 1,27 mm (0,050 Zoll) und eine Breite von 5,08 mm (0,2 Zoll) aufweist.
Im Anschluß an die Vorbewegung des Bandes 240 durch den Kanal 265 wird das Band 240 zwischen der Walze 259 und dem Riemen 249 vorbewegt. Vor dem Weiterleiten in einen zweiten Führungskanal 267 wird das Band 240 dann um die Walze 257 auf der Ober fläche 263 des Riemens 249 geführt. Wieder bildet der Riemen 249 eine Wand des Führungskanal 267. Beim Austritt aus dem Führungskanal 267 wird das Band 240 in eine nichtgezeigte Bandführungsbahn eingeleitet und bis zur Backenanordnung des Werkzeugs vorbewegt.
Während der Vorbewegung des Bandes zur Backenanordnung bewegt sich der Riemen 249 in der in 22 gezeigten Richtung S₁. Zum Spannen des um das Bündel der Gegenstände liegenden Bandschlinge wird die Drehrichtung der Antriebswalze 251 umgekehrt, die ihrerseits die Bewegungsrichtung des Riemens 249 umkehrt. Wie Fachleute erkennen, drückt der Riemen 249 das Band 240 während des Spannzyklus gegen die Walze 259. Da der Riemen 249 während der Bewegung des Bandes um die Walze 259 eine beträchtliche Länge des Bandes (das heißt mehr als die Hälfte des Umfangs der Walze) berührt, übt der Riemen einen großen Reibungsschluß auf das Band aus und kann damit die Bandschlinge ohne wesentlichen Schlupf angemessen spannen.
Gemäß der Darstellung sind die Walzen 257 und 259 im Riemengehäuse 253 drehbar, können sich jedoch gegenüber diesem nicht verschieben. Die Walze 261 steht jedoch vorzugsweise in einer Richtung R₁ (das heißt der Richtung der Bandbewegung) vorzugsweise unter Federbelastung zum Aufrechterhalten der richtigen Spannung in dem Riementrieb. In diesem Zusammenhang ist zu sagen, daß der Schlitz 269 im Antriebsgehäuse 253 und der Schlitz 271 im Deckel 255 zum Ermöglichen einer Bewegung der Walze 261 in Richtung der Bandbewegung verlängert sind. Schließlich sind die Führungskanäle 265, 267 bei auf das Antriebsgehäuse 253 aufgesetztem Deckel 255 im Antriebsgehäuse 253 eingeschlossen.
Unter Bezug auf die 24 und 25 sei ausgeführt, daß das Werkzeug 200 auch eine verbesserte Backenbetätigungsanordnung 273 aufweist. Die Anordnung 273 enthält ein Steuergestänge 275, eine Steuerstange 277 und eine Steuerstange 279. Die Steuerstange 277 weist ein erstes Ende 281 beziehungsweise ein zweites Ende 283 auf, während die Steuerstange 279 ein erstes Ende 285 beziehungsweise ein zweites Ende 287 aufweist. Gemäß der Darstellung ist das erste Ende 281 der Stange 277 über ein Gestänge 289 an den Abzug 218 angeschlossen, während das zweite Ende 283 der Stange 277 schwenkbar mit dem Steuergestänge 275 verbunden ist. Das erste Ende 285 der Stange 279 ist auch schwenkbar an das Steuergestänge 275 angeschlossen, während das zweite Ende 287 der Stange 279 mit der unteren, beweglichen Backe 224 schwenkbar verbunden ist. Das zweite Ende 287 der Stange 287 enthält zum Erleichtern des Zusammenbaus der Stange 278 und der beweglichen Backe 224 vorzugsweise ein einstellbares Gelenk 290.
Das Steuergestänge 275 ist gegenüber dem Werkzeuggehäuse 212 beweglich angeordnet und zwischen einer ersten Stellung (wie in 22 dargestellt) und einer zweiten Stellung (wie in 25 dargestellt) verschiebbar. Normalerweise steht das Steuergelenk 275 zur Ausrichtung gemäß der Darstellung in 24 unter Vorspannung. In 24 wird der Abzug 218 in einer Ruhestellung (das heißt einer nichtbetätigten Stellung) gezeigt, und die untere, bewegliche Backe 224 wird in 24 in einer offenen Stellung gezeigt. Bei Betätigen des Abzugs 218 (wie in 5 dargestellt) bewegt das Gestänge 289 die Stange 277 und bewirkt damit ein Schwenken des Steuergestänges 275. Dies verschiebt die Stange 279, und diese bewegt ihrerseits die untere Backe 224 in die geschlossene Stellung. Da das Steuergestänge 275 durch Federvorspannung die in 24 gezeigte Ausrichtung aufweist, wird ein Drücken des Abzugs 218 normalerweise zu einem erneuten Öffnen der unteren Backe 224 führen.
Zum Geschlossenhalten der Backe 224 während des Arbeitszyklus des Werkzeugs ohne die Notwendigkeit eines anhaltenden Drückens des Abzugs 218 enthält die Anordnung 273 weiter eine Verriegelungsklinke 291, die bei Schwenken des Gestänge 275 in der in 25 gezeigten Ausrichtung das Steuergestänge 275 erfaßt. Als Ergebnis hiervon bleibt die untere Backe 224 selbst nach Freigabe des Abzugs 218 in ihrer geschlossenen Stellung. Die Anordnung 273 enthält auch einen Freigabemechanismus, der ein Zahnrad 293 und eine Freigabenase 295 enthält. Das Zahnrad 293 wird bei Lauf des Werkzeugs durch den Bündelvorgang in Gegenuhrzeigerrichtung gedreht. Während dieses Zeitabschnitts hält die Klinke 291 das Gestänge 275 in der Ausrichtung gemäß 25, wodurch die Backe 224 geschlossen gehalten wird. Das Zahnrad 293 ist mit dem Werkzeug synchronisiert, so daß die Freigabenase 295 bei Abschluß des Bündelvorgangs die Klinke 291 berührt und damit die Klinke 291 um den Stift 297 in Uhrzeigerrichtung schwenkt. Bei Schwenken der Klinke 291 bewirkt die auf das Steuergestänge 275 ausgeübte Vorspan nungskraft eine Rückkehr des Gestänges 275 in die Ausrichtung nach 24, wodurch die Backe 224 in die offene Stellung bewegt wird und damit ein Herausnehmen der zuvor gebündelten langen Gegenstände aus den Backen ermöglicht. Das Werkzeug ist dann bereit für seinen nächsten Bündelvorgang.
Nach Einlegen mehrerer langer Gegenstände in die Backenanordnung 220 wird der Abzug 218 damit betätigt und dann freigegeben. Bei Betätigung des Abzugs 218 wird die untere Backe 224 in ihre Schließstellung bewegt. Die untere Backe 224 wird in ihrer Schließstellung durch die Klinke 291 bis zum Abschluß des Bündelvorgangs (das heißt, das Band wurde um die Gegenstände geschlungen, geschweißt und von der Vorratsrolle abgetrennt) gehalten, zu welchem Zeitpunkt die Freigabenase 295 die Klinke 291 schwenkt und damit das Öffnen der unteren Backe 224 zuläßt. Die gebündelten Gegenstände werden dadurch freigegeben. Die Backenbetätigungsanordnung 273 hebt damit für den Anwender des Werkzeugs die Notwendigkeit auf, den Abzug während des Bündelvorgangs gedrückt zu halten.
Gemäß der Darstellung in 26 weist die Patrone 336 eine wegbiegbare „Klapptür" 315 auf. Die Patrone ist so aufgebaut, daß ein in ihr enthaltenes schweißbares Band 340 zuerst zwischen der Klapptür 315 und der angrenzenden Wand der Patrone verläuft. Sobald die gesamte Länge des in der Patrone enthaltenen Bandes diese verlassen hat, blockiert die federnde Klapptür den Zugang zu der Spule durch unmittelbare Anlage an der Wand der Patrone. Damit wird ein unbefugtes Wiederfüllen der Patrone mit einem Ersatzband verhindert. Da jede Patrone für einen einmaligen Gebrauch bestimmt ist, verhindert die Klapptür das Wiederbefüllen der Patrone für eine zweite unbefugte Anwendung. Das Klapptürmerkmal führt durch Verhindern einer Wiederverwendung gebrauchter Patronen, die beschädigt oder abgenutzt sein können, in Verbindung mit dem Werkzeug zu einer Qualitätssicherung. Eine solche Wiederverwendung könnte möglicherweise zu einer ungenauen Abgabe von Band und/oder zu einer Beschädigung des Werkzeugs führen.
Gemäß der Darstellung in 27 verwendet das Werkzeug eine Patrone 436. Durch ein federbelastetes bogenförmiges Kissen 431 wird das (nichtgezeigte) schweißbare Band mit der Antriebswalze 224 in Berührung gehalten. Das federbelastete bogenförmige Kissen drückt das Band auf den Umfang der Antriebswalze 424 vom Punkt (4) über eine bestimmte Bogenlänge zum Punkt (5) statt gerade nur tangential. Als Ergebnis hiervon befindet sich das Band bei seinem Lauf zwischen der Antriebswalze und dem federbelasteten bogenförmigen Kissen mit annähernd zehn Zähnen mit der Antriebswalze in Berührung. Die auf das Band und die Antriebswalze vom Kissen zwischen den Punkten (4) und (5) ausgeübte Normalkraft weist zwei Komponenten auf. Die erste Komponente ergibt sich aus der Federkraft F₁ und ist konstant. Die zweite Komponente ist eine durch die Spannung im Band erzeugte veränderliche Kraft. Während des Spannabschnitts des Arbeitszyklus dreht sich die Antriebswalze 424 (bei Blickrichtung auf 27) in Gegenuhrzeigerrichtung, und das Band folgt dann einem durch die Punkte (3), (2) bzw. (1) festgelegten versetzten Weg. Die Punkte (1) und (3) sind gegenüber dem Punkt (2) fixiert. Da der gesamte Durchhang aus dem Band herausgenommen ist und dieses sich über dem Bündel strafft, versucht das Band seinen Weg zwischen den Punkten (3) und (1) zu begradigen. Dieser Begradigungsvorgang führt zu einer Reaktionskraft am Punkt (2) auf das bogenförmige Kissen und verursacht dessen Drehung um den Punkt P₁ und den sich anschließenden Anstieg in der Normalkraft zwischen den Punkten (4) und (5). Die Größe der zusätzlichen Normalkraft ist der Spannung im Band unmittelbar proportional.
Gemäß der Darstellung in 28 verwendet das Werkzeug eine Patrone 536. Ein schwenkbar befestigtes bogenförmiges Kissen 531 drückt das Band mit den Zähnen der Antriebswalze vom Punkt (8) über eine gewisse Bogenlänge bis zum Punkt (9) in Berührung. In diesem Zusammenhang ist das Kissen 531 um den Punkt P₂ verschwenkbar. Eine Normalkraft F₂ wird in diesem Gebiet durch eine Feder ausgeübt. Eine einen großen Durchmesser aufweisende Antriebswalze 524 wird verwendet. Diese sorgt für eine größere Bogenlänge des Kontaktes zwischen dem Band und der Antriebswalze und führt zu annähernd zwanzig das Band antreibenden Zähnen. Das Merkmal der selbsttätigen Spannungsbildung wird auf ähnliche Weise durch die Spannung im Band bewirkt, während dieses dem von den Punkten (7) und (8) bestimmten versetzten Pfad folgt. Das Band neigt zu einem Geraderichten, während die Spannung ansteigt, die am Punkt (6) eine Reaktionskraft auf das Back-up-Kissen ausübt. Gleichermaßen ist die Größe der zusätzlichen Normalkraft der Spannung im Band unmittelbar proportional.
Gemäß der Darstellung in 29 verwendet das Werkzeug eine Patrone 636. Die Patrone weist eine unter Federspannung stehende Leerlaufwalze 646 auf, die zum Vorschieben des Bandes mit der Antriebswalze 628 zusammenarbeitet. Die Leeriaufwalze 646 enthält ein Zahnrad 647, das mit dem Zahnrad 649 kämmt. Das Zahnrad 649 wird im Gleichklang mit der Antriebswalze 628 angetrieben. Als Ergebnis hiervon wird die Leerlaufwalze 646 ein aktiver Teil des Bandantriebssystems. Ein zusätzlicher Halt auf dem Band ergibt sich dadurch, daß sich beide Oberflächen des Bandes mit den positiv angetriebenen Walzen in Berührung befinden.
Das Werkzeug nach der vorliegenden Erfindung verwendet ein V-förmiges schweißbares Band. Gemäß der Darstellung in 30 weist das Band 47 einen V-förmigen Querschnitt auf, wobei θ zwischen etwa 5° und 20° und vorzugsweise bei etwa 10° liegt. Das Band 740 enthält vorzugsweise zwei auf jeder Seite angeordnete Ultraschallrichtungsgeber 741. Die Richtungsgeber verringern die zum Durchführen des Schweißens notwendige Zeit, während die Positionierung der Richtungsgeber das Anbringen der Schweißungen (siehe 12) an einer bestimmten Stelle erleichtert. Es leuchtet ein, daß der V-förmige Querschnitt das Führen des Bandes um die Backen des Werkzeugs erleichtert, da der Querschnitt zu einer Selbstzentrierung des überlappten Bandes führt, sobald es um die zu bündelnden langen Gegenstände gelegt wird. Während des Vorlaufens des Bandes durch das Werkzeug erhöht der V-förmige Querschnitt auch den Widerstand des Bandes gegenüber einem Ausbeulen. Zusätzlich kann das Band 740 auf seiner die Gegenstände berührenden Seite ein elastomeres Material 743 aufweisen. Dieses erhöht den Widerstand gegenüber einem seitlichen Verschieben der geschweißten Bandschlinge entlang dem Bündel der Gegenstände. Die Richtungsgeber 741 können auch zu einem zusätzlichen Widerstand gegenüber einem seitlichen Rutschen führen, da auch sie die langen Gegenstände in dem Bündel berühren und damit greifen.

Claims

Ein Ultraschallbindewerkzeug (200) zum Legen eines schweißbaren Bandes um ein Bündel aus langen Gegenständen mit einem Werkzeuggehäuse (212) mit einem Hauptteil (214) und einem Handgriff (216), einer mit dem Hauptteil (214) zusammenarbeitenden Backenanordnung (220) mit einer Ausgestaltung zum Greifen der langen Gegenstände, wodurch das Band um diese geschlungen werden kann, einem im Hauptteil (214) abgestützten Ultraschallhorn mit einer in der Nähe der Backenanordnung (220) befindlichen Schweißspitze, mindestens einem zum Zusammenarbeiten mit der Schweißspitze angeordneten Amboß (80), der zum Handhaben eines Abschnittes des an ihm anliegenden schweißbaren Bandes geeignet ist, und einem Riemenantriebsmechanismus (247) zum Vorschieben des Bandes zu der Backenanordnung (220) und zum Spannen des Bandes (240) im Anschluß an das Legen des Bandes (240) um die Gegenstände, wobei dieser Mechanismus (247) einen Antriebsriemen (249) und ein mindestens einen Abschnitt des Riemens (249) umschließendes Antriebsgehäuse (253) aufweist, wobei das Band mindestens eine erste Seite des Riemens (249) entlang eines vorgegebenen, das Band berührenden Abschnittes berührt, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsgehäuse (253) die zweite Seite des Riemens (249) entlang des das Band berührenden Abschnitts eingrenzt, und wobei die erste Seite des Riemens (249) und das Gehäuse (253) einen Führungskanal (265) für den Durchgang des Bandes durch diesen ausbilden und der Führungskanal (265) so bemessen ist, daß er einem Ausbeulen des Bandes (240) aus dessen Ebene beim Vorbewegen durch ihn entgegenwirkt.
Das Werkzeug nach Anspruch 1, wobei der Mechanismus ein Antriebsrad (251) zum Bewegen des Bandes (249) enthält und weiter eine zum Zusammenarbeiten mit dem Antriebsrad (251) angeordnete federbelastete Bandführungsanordnung (233) zum Erleichtem des Vorbewegen des Bandes in den Führungskanal (265) des Antriebsgehäuses (253) aufweist.
Das Werkzeug nach Anspruch 2, wobei die Führungsanordnung (233) ein Walzengehäuse (237) und eine in diesem drehbar abgestützte Klemmwalze (235) aufweist und das Walzengehäuse (237) in Richtung auf die Antriebsscheibe (251) vorgespannt ist, so daß die Klemmwalze (235) das Band gegen den Antriebsriemen (249) drückt.
Das Werkzeug nach Anspruch 3, wobei das Walzengehäuse (237) einen zum Führen des Bandes zwischen der Klemmwalze (235) und dem Riemen (244) und in den Führungskanal (265) des Antriebsgehäuses (253) in Richtung auf die Klemmwalze (235) verlaufenden Führungskanal (245) aufweist.
Das Werkzeug nach Anspruch 4, weiter mit einer Führungswalze (231) angeordnet zum Ausrichten des Bandes zu dessen Vorbewegen in den Führungskanal (245) des Walzengehäuses (237).
Das Werkzeug nach Anspruch 1, wobei der Mechanismus weiter eine federbelastete Walze (261) zum Spannen des Riemens und mindestens eine das Band erfassende Walze (254) zum Pressen des Bandes gegen diese durch den Riemen (249) aufweist.
Das Werkzeug nach Anspruch 1, wobei der Mechanismus (247) einen weiteren, parallel zu und seitlich in einem Abstand von mindestens einem Führungskanal (265) angeordneten weiteren Führungskanal (267) aufweist.
Das Werkzeug nach Anspruch 7, wobei die Führungskanäle (265, 267) Bandfortleitungsfelder ausbilden, die bei Ausrichtung des Werkzeugs in einer im wesentlichen aufrechten Ausrichtung in einer im wesentlichen horizontalen Ausrichtung ausgerichtet sind.
Das Werkzeug nach Anspruch 1, wobei die Backenanordnung (20) mindestens eine bewegliche Backe (24) und weiter einen betriebsmäßig mit der beweglichen Backe (24) verbundenen Abzug (18) aufweist und dieser auf dem Handgriff (10) und verschiebbar zwischen einer Bereitschafts- und einer Betriebsstellung befestigt ist.
Das Werkzeug nach Anspruch 9, weiter mit einem gegenüber dem Werkzeuggehäuse (12) beweglich befestigten und zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung verschiebbaren Steuergestänge (275) und weiter mit einer ersten und einer zweiten Steuerstange (277, 279) mit ersten bzw. zweiten Enden (281, 285; 283, 287), wobei die erste Stange (277) zwischen dem Abzug (18) und dem Gestänge (275) verläuft, wodurch die Bewegung des Abzuges (18) aus der Bereitschafts- in die Betriebsstellung bewirkt, daß die erste Stange (277) das Gestänge (275) aus der ersten in die zweite Stellung schwenkt, die zweite Stange (279) zwischen dem Gestänge (275) und der verschiebbaren Backe (24) verläuft, wodurch ein Schwenken des Gestänges (275) aus der ersten in die zweite Stellung bewirkt, daß die zweite Stange (279) die bewegliche Backe (24) aus einer Offen- in eine Schließstellung verschiebt, und wobei das Gestänge (275) in die erste Stellung vorgespannt ist, und weiter mit einem Riegelmechanismus (291) zum Halten des Gestänges (275) in der zweiten Stellung im Anschluß an ein Betätigen des Abzuges (18), und weiter mit einem Auslösemechanismus zum Auslösen des Riegelmechanismus (291) im Anschluß an das Schweißen des Bandes an die Gegenstände, wodurch das Gestänge (278) in die erste Stellung schwenkt und bewirkt, daß die zweite Stange (279) die bewegliche Backe (24) in die Offenstellung verschiebt.
Das Werkzeug nach Anspruch 1, wobei die Schweißspitze (78) zwischen einer ersten Stellung, in der sie zum Anschweißen des Bandes und damit Sichern des Bandes um die langen Gegenstände positioniert ist, und einer zweiten Stellung verschiebbar ist, in der sie in einem Abstand von der ersten Stellung liegt und zum Bewirken eines Schneidens des Bandes und eines Heftschweißens des sich ergebenden abgeschnittenen Endes an das darunterliegende Band der Schlinge positioniert ist.
Das Werkzeug nach Anspruch 11, wobei das Ultraschallhorn (76) am Gehäuse drehbar befestigt ist, wodurch die Schweißspitze (78) zwischen der ersten und der zweiten Stellung drehbar ist.
Das Werkzeug nach Anspruch 12, wobei das Ultraschallhorn (76) um einen gegenüber einer durch die Schweißspitze (78) verlaufenden Achse vertikal versetzten Punkt drehbar ist, wodurch die Drehung der Spitze (78) um den Punkt eine im wesentlichen vertikale Verschiebung gegenüber dem Amboß (80) bewirkt.
Das Werkzeug nach Anspruch 1, weiter mit einer Energieversorgung und einem Steuermechanismus zum Betreiben und Betätigen des Werkzeugs.