EP2132094B1

EP2132094B1 - Umreifungsvorrichtung

Info

Publication number: EP2132094B1
Application number: EP08709816A
Authority: EP
Inventors: Mirco Neeser; Flavio Finzo
Original assignee: Orgapack GmbH
Current assignee: Signode Switzerland GmbH
Priority date: 2007-02-14
Filing date: 2008-02-14
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2028-02-14
Also published as: CN101652287B; PL2132094T3; EP2132094A1; TWI415764B; TW200844005A; US8287672B2; CN101652287A; WO2008099274A8; ES2393573T3; WO2008099274A1; US20100107573A1

Description

Die Erfindung betrifft eine mobile Umreifungsvorrichtung zur Umreifung von Packgut mit einem Umreifungsband, die eine Spanneinrichtung zur Aufbringung einer Bandspannung auf eine Schlaufe eines Umreifungsbandes sowie eine Reibschweißeinrichtung zur Erzeugung einer Reibschweissverbindung an zwei übereinander liegenden Bandbereichen der Schlaufe des Umreifungsbandes und einen aufladbaren Energiespeicher zur Speicherung von Energie, insbesondere von mechanischer, elastischer oder potentieller Energie, die als Antriebsenergie für die Reibschweißeinrichtung zur Erzeugung einer Reibschweißverbindung freigebbar ist, aufweist.
Gattungsgemäße Umreifungsvorrichtungen sind für den mobilen Einsatz vorgesehen, bei dem die Geräte von einem Benutzer zum jeweiligen Einsatzort mitgeführt und nicht auf den Einsatz von extern zugeführter Versorgungsenergie angewiesen sind. Die für den vorgesehenen Einsatz solcher Umreifungsgeräte erforderliche Energie zum Spannen und zur Verschlußerzeugung wird in der Regel durch einen elektrischen Akkumulator oder durch Druckluft zur Verfügung gestellt. Mit dieser Energie wird die mittels der Spanneinrichtung erzeugte Bandspannung und der Verschluss erzeugt. Gattungsgemäße Umreifungsvorrichtungen sind zudem dazu vorgesehen ausschliesslich Kunststoffbänder miteinander zu verbinden.
Im Zusammenhang mit mobilen Umreifungsgeräten sind im wesentlichen zwei Verschlußtypen bekannt. Beim ersten Verschlußtyp wird eine Plombe um die beiden sich überlappenden Bandenden gelegt und durch Verformung der Plombe ein Verschluss für die Bandenden erzeugt. Zur Erzeugung derartiger Verschlüsse wird im wesentlichen eine manuell mittels eines Handhebels erzeugte Kraft benutzt, die vom Handhebel unmittelbar auf die Plombe übertragen wird. Beim zweiten gattungsgemässen Verschlußtyp wird im wesentlichen ohne Fremdmaterial wie eine Plombe, ausschliesslich durch Erhitzen der Bandenden ein lokales Aufschmelzen der Bandenden bewirkt, die sich dann beim anschließenden Abkühlen dauerhaft miteinander verbinden. Für die Erzeugung derartiger Verschlüsse des zweiten Typs wird in der Praxis im Zusammenhang mit mobilen Geräten im wesentlichen nur das Reibschweißen eingesetzt, bei dem ein Schweißschuh des Umreifungsgeräts auf eines der Bandenden angedrückt und dieses in eine oszillierende Bewegung versetzt wird. Die hierdurch entstehende Reibung zwischen dem Schweißschuh und dem Bandende läßt die beiden aufeinander liegenden Bandenden lokal aufschmelzen, wobei sich die beiden Bandenden bei der nachfolgenden Abkühlung miteinander verbinden.
An den für derartige Reibschweisseinrichtungen typischen Akkumulatoren kann als nachteilig gesehen werden, dass die mobile Umreifungsvorrichtung nicht mehr einsetzbar ist, wenn der Akkumulator entleert ist. Hat der jeweilige Benutzer vor Ort keinen Ersatzakkumulator zur Verfügung oder hat er vergessen letzteren zu laden und auch vor Ort keine Möglichkeit einen Akkumulator aufzuladen, so ist die Umreifungsvorrichtung nicht einsatzfähig.
Aus der DE-PS 1 912 048 ist bereits ein Umreifungsgerät bekannt, bei dem für einen Reibschweissvorgang Energie in einem Torsionsstab gespeichert wird. Bei einem Lösen einer Arretierung des Torsionsstabs führt dieser einer schwingende Hin- und Herbewegung aus. Diese oszillierende Bewegung wird unmittelbar auf einen Reibschweissschuh übertragen, der mit der gleichen Frequenz wie der Torsionstab eine oszillierende Bewegung zur Erzeugung einer Reibschweissverbindung ausführt. An dieser Vorrichtung kann als nachteilig gesehen werden, dass sie einen relativ hohen Anteil an Verlustenergie benötigt, der zwar aufgebracht und im Torsionsstab gespeichert werden muss, nicht aber für die eigentliche Erzeugung der Reibschweißverbindung zur Verfügung steht.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Umreifungsvorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass deren Einsatzfähigkeit bei möglichst hohem Wirkungsgrad, insbesondere auch ohne Akkumulator, gegeben ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Umreifungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Energiespeicher zu seiner Aufladung mit einem manuell betätigbaren Betätigungselement aufladbar ist und bei einer Freigabe von im Energiespeicher gespeicherten Energie der Energiespeicher nur eine Bewegung ohne Bewegungsrichtungsumkehr ausführt. Der manuell aufladbare Energiespeicher der Umreitungsvorrichtung kann hierbei insbesondere zur Speicherung von mechanischer, elastischer oder potentieller Energie vorgesehen sein, die als Antriebsenergie der Reibschweißeinrichtung zur Erzeugung einer Reibschweißverbindung freigebbar ist. Die Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren gelöst, wie es in Patentanspruch 15 wiedergegeben ist, bei dem zur Erzeugung einer Relbschweißverbindung an zwei Lagen eines Umreifungsbandes, insbesondere an einem als Bandschlaufe geformten Umreifungsband, einer Reibschweisselnrichtung einer mobilen tragbaren Umreifungsvorrichtung eine Antriebsbewegung zur Verfügung gestellt wird, die zu einer oszillierenden Bewegung eines mit dem Umreifungsband in Kontakt stehenden Schweisselements führt und bei dem die zur Erzeugung der Reibschweißverbindung erforderliche Energie In Form einer manuellen Betätigung eines Betätigungselements, beispielsweise eines Handhebels, an das Umreifungsgerät übertragen wird, im Umreifungsgerät in einem Energiespeicher zwischengespeichert wird und Energie bei Betätigung eines Freigabeelements vom Energiespeicher an die Reibschweisseinrichtung übertragen wird.
Bei der Erfindung ist vorgesehen, dass nach einer Freigabe des Energiespeichers, dieser die in ihm zwischengespeicherte Energie in Form einer Antriebsbewegung freigibt, die - anders beispielsweise als bei der Vorrichtung der eingangs bereits erwähnten DE-PS 1 912 048 - ohne Richtungsumkehr, insbesondere ohne eine Vielzahl von Richtungsumkehrungen, auskommt. Damit können kinetisch ungünstige Totpunktstellungen der Antriebsbewegung selbst vermieden werden, während denen der Reibschweisseinrichtung kein Drehmoment zur Verfügung gestellt werden kann. Anders als bei der Vorrichtung der DE-PS 1 912 048 versorgt die erfindungsgemäße Ausbildung den Reibschweissschuh Insbesondere zu den Zeitpunkten seiner Richtungsumkehr bei seiner oszillierenden Bewegung kontinuierlich mit einem Drehmoment, das eine hohe Beschleunigung aus den Totpunktpositionen heraus ermöglicht. Es wird somit auch keine Energie benötigt, um im Bereich von Totpunktlagen des Energiespeichers selbst Trägheitsmomente des Torsionsstabs selbst zu überwinden. Damit sind Vorraussetzungen geschaffen, um einen im Vergleich zum Stand der Technik besseren Wirkungsgrad bei der Umsetzung der gespeicherten Energie in Wärmeenergie im Bereich der Schweissstelle zu erhalten.
Die Erfindung kann aufgrund dieser Massnahmen in besonders vorteilhafter Weise dem Umstand Rechnung tragen, dass für die Erzeugung von Reibschweissverbindungen ganz bestimmte Bedingungen geschaffen bzw. eingehalten werden sollten. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere hoch belastbare Reibschweissverbindungen nur unter gleichzeitiger Einhaltung bestimmter Parameterbereiche für den Anpressdruck des Reibschweissschuhs auf das Umreifungsband und der Frequenz der oszillierenden Bewegung des Reibschweißschuhs während einer bestimmten Einwirkdauer in reproduzierbarer Weise erzielbar sind. Diese Parameterbereiche können noch aufgrund von äußeren Umständen, beispielsweise dem jeweiligen Kunststofftyp oder der Oberflächenbeschaffenheit der Kontaktfläche des Reibschweissschuhs variieren. Dem Fachmann sind von motorisch angetriebenen Reibschweisseinrichtungen geeignete Parameterbereiche bekannt.
Im Rahmen der Erfindung hat sich allerdings gezeigt, dass mit einer manuellen unmittelbaren Betätigung einer Reibschweißeinrichtung diese Parameterbereiche nur sehr schwierig, erst recht nicht wiederholgenau, einzuhalten sind. Die Erfindung - schlägt deshalb vor, am Umreifungsgerät manuell, d.h. nicht motorisch,-bereitgestellte Energie bzw. im physikalischen Sinne Arbeit aufzuwenden, zumindest kurzzeitig zwischenzuspeichern und in einer im wesentlichen vorbestimmten, vorzugsweise stetigen und totpunktfreien Antriebsbewegung des Energiespeichers, abzurufen. Dies ermöglicht, die von einem Benutzer aufgebrachte Kraft bzw. Energie bei einem hohen Wirkungsgrad in einer vorbestimmten Weise zu nutzen, was wiederum die wiederholgenaue Erzeugung von qualitativ hochwertigen Reibschweißverbindungen erlaubt. Unter "in vorbestimmter Weise" kann vorzugsweise eine Freigabe verstanden werden, bei der für Reibschweißvorgänge über eine bestimmte Zeit eine vorgegebene (eventuell auch einstellbare) konstante oder variable Kraft an die Reibschweisseinrichtung abgegeben wird. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Energie, ausgehend vom Energiespeicher, zunächst als freigesetzte Spannenergie oder Spannarbeit (beispielsweise Verschiebung eines Federendes entlang eines Weges) an eine Getriebeeinrichtung der Umreifungsvorrichtung übertragen. Mit Hilfe der Getriebeeinrichtung sollte für den Reibschweissschuh eine oszillierende Bewegung erzeugt werden, durch die sich der Reibschweissschuh unter Andruck auf einem Umreifungsband für die Erzeugung der Reibschweißverbindung hin und her bewegt. Eine solche Getriebeeinrichtung kann für den Reibschweissschuh beispielsweise mittels eines Exzenters die oszillierende Bewegung erzeugen.
Eine konstruktive besonders günstige und dennoch sehr zuverlässige, langlebige und wartungsfreie bevorzugte Lösung kann somit eine mechanische, elastisch verformbare Feder als Bestandteil des Energiespeichers aufweisen. Prinzipiell ist jeder Federtyp im Zusammenhang mit dem Energiespeicher geeignet. Eine solche Lösung weist den zusätzlichen Vorteil auf, dass die vom Benutzer aufgebrachte Energie ohne wesentliche Verluste als Federenergie in den Energiespeicher gelangt, dort gespeichert und wieder abgerufen werden kann.
Zu einer technisch besonders zuverlässigen und robusten Lösung kann auch dazu beitragen, wenn der Energie- bzw. Arbeitsspeicher die in ihm gespeicherte Energie vorzugsweise mittels einer zumindest näherungsweise linearen Bewegung an die Getriebeeinrichtung freigibt. Die Getriebeeinrichtung kann dazu vorgesehen sein, die ursprünglich lineare Bewegung in eine oszillierende Bewegung zu transformieren. Anstelle einer bevorzugten linearen Bewegung kann auch eine andere zumindest im wesentlichen stetige, kontinuierliche und/oder totpunktfreie Antriebsbewegung des Energiespeichers vorgesehen sein, beispielsweise eine Antriebsbewegung entlang einer gekrümmten Bewegungsbahn.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Energiespeicher mittels einem Umschlingungselement, beispielsweise einem Zahnriemen, einem Keilriemen, einer Kette und dergleichen, mit der Getriebeeinrichtung - und damit auch der Reibschweisseinrichtung - (wirk-)verbunden sein, um vom Energiespeicher aus eine über einen bestimmten Zeitraum vorhandene Kraft in Richtung auf den Schweissschuh zu übertragen. Ober das Umschlingungselement kann vorzugsweise sowohl zur Aufladung des Energiespeichers als auch bei dessen Entladung jeweils eine Kraft geleitet werden, wobei das Umschlingungselement hierzu in besonders zweckmäßiger Weise in zueinander entgegensetze Richtungen bewegbar sein kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung findet in der Getriebeeinrichtung, die sich in Bezug auf den Kraftfluss zwischen dem Energiespeicher und dem Schweissschuh befinden kann, eine Übersetzung (Übertragung ins Schnellere) einer rotativen Bewegung statt. Die hierdurch erzielbaren höheren Winkelgeschwindigkeiten können dazu genutzt werden, eine für die Erzeugung der Reibschweissverbindung ausreichend hohe maximale translatorische Geschwindigkeit des Schweißschuhs bereitzustellen. Die Getriebeeinrichtung kann hierzu vorzugsweise mit einem Planetengetriebe und/oder einem Hülltrieb, insbesondere einem Riemen- oder Kettentrieb, versehen sein. Eine besonders hohe Übersetzung lässt sich beispielsweise dadurch erzielen, dass eine ausgangseitige Welle des Planetengetriebes am Hülltrieb eine eingangsseitige Rotationsbewegung bereitstellt. Selbstverständlich können zur Transformation einer vom Energiespeicher zur Verfügung gestellten Bewegung in eine für eine Reibschweißeinrichtung geeignete Bewegung auch jegliche anderen Getriebearten alleine oder in Kombination miteinander eingesetzt werden.
Die Aufgabe wird zudem durch eine Umreifungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 12 gelöst, bei der zumindest ein Planetengetriebe, das in Bezug auf einen Weg einer Antriebsbewegung für die Reibschweisseinrichtung durch die Umreifungsrichtung zwischen einer Einleitungsstelle der Antriebsbewegung und einem für eine Erzeugung einer Reibschweissverbindung oszillierend beweglichem Reibschweisselement der Reibschweisseinrichtung angeordnet ist. Ein solches Planetengetriebe ermöglicht insbesondere hohe Unter- bzw. Übersetzungsverhältnisse einer Antriebsdrehbewegung mit einer geringen Anzahl an Bauteilen zu erzielen und hierdurch die Antriebsbewegung an die Reibschweisseinrichtung mit geringem Verlust weiterzuleiten. Dieser Vorteil kann sowohl bei manuell erzeugten als auch bei motorisch erzeugte Antriebsbewegungen genutzt werden. Der Vorteil kann in einer bevorzugten Ausführungsform der Umreifungsvorrichtung weiter verbessert werden, bei der in einem Antriebsstrang für die Reibschweisseinrichtung ausser zumindest einem Planetengetriebe auch ein Hülltrieb mit einem Endlos-Umschlingungselement wie insbesondere einem Zahnriemen, angeordnet ist, wobei der Hülltrieb vorzugsweise eingangsseitig mit dem zumindest einen Planetengetriebe und ausgangsseitig mit der Reibschweisseinrichtung wirkverbunden ist.
Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Umreifungsvorrichtung kann zudem ein manuell betätigbares Umschaltmittel, insbesondere eine Umschalttaste, zweckmässig sein, durch dessen Betätigung eine in die Umreifungsvorrichtung eingeleitete Antriebsbewegung entweder in Richtung zur Spanneinrichtung oder zum mindestens einen Planetengetriebe leitbar ist.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Die Erfindung wird anhand von in den Figuren rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert, es zeigen:

Fig.1: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen manuell zu betätigenden Umreifungsgeräts;
Fig. 2: eine perspektivische Darstellung der Spann- und Reibschweisseinrichtungen des Umreifungsgeräts aus Fig. 1;
Fig. 3: die Spann- und Reibschweißeinrichtung aus Fig. 2 in einer anderen Position;
Fig. 4: die Spann- und Reibschweißeinrichtung aus den Fig. 2-3 in einer weiteren Position;
Fig. 5: die Spann- und Reibschweißeinrichtung aus den Fig. 2-4 in noch einer weiteren Position;
Fig. 6: die Spann- und Reibschweißeinrichtung aus den Fig. 2-5 in noch einer weiteren Position;
Fig. 7: die Spann- und Reibschweißeinrichtung aus den Fig. 2-6 in einer anderen Perspektive;
Fig. 8: eine Schnittdarstellung entlang der Linie II-II aus Fig. 2;
Fig. 9: eine Schnittdarstellung durch die Spann und Schweißeinrichtung im Bereich eines Freilaufs einer Welle;
Fig.10: eine Teilschnittdarstellung durch die Schweißeinrichtung des Umreifungsgeräts;

Das in Fig. 1 gezeigte handgeführte und somit mobile Umreifungsgerät ist zur Erzeugung von Bandumreifungen an beliebigem Packgut mit einem Kunststoffband vorgesehen. In der Darstellung von Fig. 1 ist eine Grundplatte 1 des Umreifungsgeräts zu erkennen, die einerseits als Träger für die einzelnen mechanischen Komponenten des Umreifungsgeräts dient und andererseits als Auflage für einen zweilagigen Abschnitt des Umreifungsbandes 2, das zur Erzeugung einer Reibschweißverbindung in das Umreifungsgerät eingeführt wird. In der Darstellung von Fig. 1 ist mit gestrichelten Linien jedoch nur eine Lage des Umreifungsbandes 2 gezeigt. Zudem verdeckt in Fig. 1 ein Gehäuse 3 des Geräts die angesprochenen mechanischen Komponenten.
Zur besseren Darstellung von mechanischen Komponenten des Geräts ist letztgenanntes in den Fig. 2 bis 10 ohne Gehäuse dargestellt. Wie diesen Darstellungen entnommen werden kann, weist das Umreifungsgerät in an sich grundsätzlich vorbekannter Weise eine Spanneinrichtung 4, eine Reibschweißeinrichtung 5 sowie eine Trenneinrichtung 6 (Fig. 1) auf. Im Ausführungsbeispiel sind sämtliche dieser Einrichtungen ohne Motor ausgebildet und nur durch eine am Umreifungsgerät selbst von Hand erzeugte Kraft antreibbar. Die Spanneinrichtung 4 und die Reibschweisseinrichtung 5 werden nachfolgend näher erläutert. Da die Trenneinrichtung 6 in identischer Weise von vorbekannten von Umreifungsgeräten übernommen werden kann, wird auf diese nachfolgend nicht näher eingegangen.
Die für die Spann- und die Trenneinrichtung 4, 6 erforderliche Kraft wird über einen manuell bewegbaren Handhebel 7 ohne Zwischenspeicherung direkt an die zur Einwirkung auf das Umreifungsband jeweils vorgesehenen Gerätekomponenten weitergeleitet. Für die Schweisseinrichtung ist hingegen ein Energiespeicher 10 vorhanden, der im gezeigten Ausführungsbeispiel ein in einem Handgriff des Geräts angeordnete Schraubenfeder 11 aufweist. Die über einen Zeitraum erzeugte Kraft wird in dem Energiespeicher als Energie zwischengespeichert und kann - wie nachfolgend noch näher erläutert wird - zeitlich nach ihrer manuellen Erzeugung - abgerufen werden. In anderen Ausführungsformen der Erfindung könnte auch für die Spann- und/oder die Trenneinrichtung ein Energiespeicher vorgesehen sein, eventuell der gleiche, der für die Reibschweißeinrichtung vorgesehen ist. Ebenso könnte zusätzlich zu einem Akkumulator ein solcher mechanischer Energiespeicher vorhanden sein, der lediglich für Notfälle gedacht ist wenn keine elektrische Energie zur Verfügung steht.
Die Spanneinrichtung 4 weist ein um eine Drehachse drehbares Spannrad 12 auf, dessen Umfangsfläche 12a als Reibfläche ausgebildet ist. Die Reibfläche 12a ist zum Kontakt mit einem Umreifungsband vorgesehen ist, wobei bei Andruck der Reibfläche 12a gegen ein Umreifungsband und einer gleichzeitigen Rotationsbewegung des Spannrades 12 eine Rückzugsbewegung einer Lage des Umreifungsbandes erzeugt wird. Eine vom Umreifungsband gebildete und insbesondere um Packgut gelegte Bandschlinge kann hierdurch in an sich vorbekannter Weise gespannt, d.h. mit einer Bandspannung versehen an das Packgut angelegt werden.
Das Umreifungsgerät ist mit einer Umschalttaste 14 versehen, die am Handhebel schwenkbar angelenkt ist. Mit der Umschalttaste 14 kann der vom Handhebel 7 ausgehende Kraftfluß auf unterschiedliche Gerätekomponenten geleitet werden. Mit der Umschalttaste 14 kann der Handhebel 7 insbesondere mit dem Spannrad wirkverbunden werden. Der Handhebel 7 ist um eine Schwenkachse 15 (FIG. 3) schwenkbar angelenkt, so dass der Handhebel 7 zur Ausführung von Schwenkbewegungen über einen bestimmten Winkelbereich zwischen zwei Endpositionen ausgebildet ist. Zur Erzeugung der Wirkverbindung kann über die Umschalttaste 14 eine erste Rätschenklinke 16 (FIG. 8) betätigt werden, die hierdurch mit einer Kupplung 18 in Eingriff kommt. Die Kupplung 18 ist näherungsweise hohlzylindrisch ausgestaltet, wobei eine Längs- und Drehachse 19 der Kupplung senkrecht zur Ebene verläuft, in der mit dem Handhebel 7 die Schwenkbewegung ausgeführt wird. Eine Außenfläche 18a der Kupplung 18 ist mit einer in den Figuren nicht zu erkennenden Verzahnung versehen, in welche die Rätschenklinke 16 nach ihrer Betätigung durch die Umschalttaste 14 eingreift und so den Handhebel 7 mit der Kupplung lösbar verbindet. Die Kupplung steht über eine Reibfläche 18b eines Innenkonus gegen eine Reibfläche 12b eines Außenkonus des Spannrades 12 an. Mittels eines Federpakets 20 werden die beiden Reibflächen 12b, 18b aneinander gedrückt, wodurch zwischen den Reibpartnern gute Haftreibungsbedingungen erzielbar sind. Eine Schwenkbewegung des Handhebels 7 führt bei einer entsprechenden Stellung der Umschalttaste 14 über diese Wirkverbindung zu einer Rotationsbewegung des Spannrades 12 um die Längsachse 19.
Über eine andere Stellung der Umschalttaste 14 kann der Handhebel 14 mittels einer zweiten Rätschenklinke 21 (FIG. 8) mit einer dem der Reibschweisseinrichtung 5 und dem Energiespeicher 10 zugeordneten Getriebeeinrichtung 22 der Umreifungsvorrichtung in Wirkverbindung gebracht werden. Wie insbesondere in Fig. 8 zu erkennen ist, weist die Getriebeeinrichtung 22 im dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ein erstes Planetengetriebe 25 auf, das eine Drehachse hat, die mit der Längsachse 19 des Spannrades 12 übereinstimmt. Das Planetengetriebe 25 ist - bezogen auf eine axiale Richtung der Längsachse 19 - gegenüber dem Spannrad 12 versetzt und weist ein Sonnenrad 26 auf, in dessen Außenverzahnung 27 die Rätschenklinke 21 eingreift. Planetenräder 28 des Planetengetriebes 25 Greifen in eine Verzahnung des Sonnenrad 26 ein. Die Planetenräder 28 stehen außerdem in Eingriff mit einer Innenverzahnung 29 eines als Laderad 30 fungierenden Hohlrades. Auf einer Aussenfläche 31 des Laderads 30 ist eine weitere Verzahnung ausgebildet, in die ein Zahnriemen 32 mit seiner Gegenverzahnung eingreift. Hierbei ist ein Ende des Zahnriemens 32 an einer Stelle der Außenfläche 31 Laderades 30 befestigt (Fig.4).
Wie den Fig. 2 bis 7 entnommen werden kann, ist das andere Ende des Zahnriemens 32 durch die Schraubenfeder 11 hindurchgeführt und an dessen dem Planetengetriebe 25 abgewandten Ende angeordnet. Hierzu ist auf dieses Ende der Schraubenfeder 11 ein scheibenförmiger Deckel 35 aufgesetzt, an dem der Zahnriemen 32 mit seinem Ende befestigt ist. Die Schraubenfeder 11 ist in einem zylindrischen Gehäuse 36 geführt. Geeignete Schraubenfedern 11 können beispielsweise eine Federrate aus einem Bereich von 15 N/mm bis 30 N/mm, sowie eine Federkraft von 1500 N bis 2200 N aufweisen.
Entlang der Längsachse 19 schließt sich seitlich vom Laderad ein weiteres Planetengetriebe 37 an (Fig. 8). Dessen Planetenräder 38 greifen in eine zweite Innenverzahnung 39 des Laderades 30 ein und übertragen dessen Bewegung auf ein Sonnenrad 40 des zweiten Planetengetriebes 37. Das Sonnenrad 40 dreht ebenfalls um die Längsachse 19 und ist mittels eines Wälzlagers an einem statischen Gehäuseteil 41 gelagert. Das Sonnenrad 40 ist einstückig mit einem außenverzahnten Zahnrad 43 verbunden, das Teil eines Zahnriemen-Übersetzungsgetriebes 44 ist. Eine Drehbewegüng des Laderades 30 führt somit über die auf Lagerzapfen des Gehäuseteils 41 angeordneten Planetenräder 38 aufgrund deren Eingriffs in eine Verzahnung des Sonnenrads 40 zu einer Rotationsbewegung des Zahnrades 43.
Wie insbesondere aus den Fig. 2 bis 7 ersichtlich ist, treibt ein über das Zahnrad 43 geführter Endlos-Zahnriemen 45 (Endlos-Umschlingungselement) ein Ritzel 46 des Übersetzungsgetriebes an, wobei das Ritzel an einem Ende einer Welle 47 angeordnet ist, an dessen anderem stirnseitigen Ende eine Kegelverzahnung 48 ausgebildet ist (Fig. 9). Ein um 90° zum ersten Kegelrad versetztes zweites Kegelrad 49 kemmt mit dem ersten Kegelrad. Wie aus Fig. 9 hervorgeht, ist die Welle zweiteilig aufgebaut und weist hierzu einen äußeren Hülsenteil 50 auf, an dem die Kegelverzahnung 48 ausgebildet ist, sowie einen im Hülsenteil gelagerten Freilaufteil 51. Der Freilaufteil 51 kann in einer Drehrichtung relativ zum Hülsenteil gedreht werden, in der dazu entgegengesetzten Drehrichtung sind die beiden Teile 50, 51 der Welle hingegen drehfest miteinander verbunden. Lager für derartige Freiläufe werden beispielsweise von der Fa. INA (Schaeffler KG), Herzogenaurach (DE) unter der Produktbezeichnung Hülsenfreilauf der Typen HF, HFR, HFL, HFL.KF angeboten.
Auf dem äußeren Hülsenteil 50 ist zudem eine Schlingenfeder 53 angeordnet, die sich mit einem ihrer beiden Enden am Gehäuse bzw. der Grundplatte und mit ihrem anderen Ende zur Schubstange 52 abstützt. In ihrer nicht betätigten Position liegt die Schlingenfeder 53 mit ihrer Innenflächen am Hülsenteil 50 an, das hierdurch gegen Rotationsbewegungen blockiert ist. Mittels des Handhebels 7, der über eine Schubstange 52 (Fig. 7) auf die Schlingenfeder 53 einwirkt, kann eines der Enden der Schlingenfeder 53 entgegen der Federkraft der Schlingenfeder betätigt werden, wodurch sich der Durchmesser der Schlingenfeder 53 weitet und den äußeren Hülsenteil 50 hierdurch für Drehbewegungen freigibt. Die Betätigung der Schlingenfeder kann anstelle über eine Schubstange 52 auch auf beliebig andere Weise erfolgen, beispielsweise über eine Klinke.
Die Schweisseinrichtung 5 des Umreifungsgeräts geht insbesondere aus Fig. 10 hervor. Wie in dieser Darstellung gezeigt ist, sitzt das zweite Kegelrad 49 auf einer Exzenterwelle 54 (Fig. 7), die ein auf einem Exzenter 55 angeordneten Pleuelhebel 56 trägt. Die Längsrichtung des Pleuelhebels 56 ist quer zur Drehachse der Exzenterwelle 54 ausgerichtet. Der Pleuelhebel 56 der Schweißeinrichtung ist zudem an einer Führungsstange 57 angelenkt. -In Bezug auf die Längserstreckung der Führungsstange 57 befindet sich die Anlenkstelle des Pleuelhebels 56 etwa in der Mitte der Führungsstange 57. An ihrem in der Darstellung von Fig. 10 oberen Ende ist die Führungsstange 57 im Bereich eines Endes eines oberen Druckhebels 59 angelenkt. Im Bereich ihres unteren Endes ist eine Anlenkstelle für ein an sich vorbekanntes Reibschweisselement in Form eines Schweißschuhes 60 vorgesehen.
An sämtlichen drei Anlenkstellen der Führungsstange 57 ist diese jeweils relativ zu den genannten angelenkten Bauteilen schwenk- bzw. drehbar angelenkt. Der Schweißschuh 60 weist an seiner Unterseite eine zum Reibschweißen geeignete aufgerauhte Oberflächenstruktur 60a auf.
Der Druckhebel 59 ist zudem an einer ortsfesten Lagerstelle 62 gelagert, wobei sich diese Lagerstelle 62 an einer Welle 63 etwa in der Mitte des Druckhebels 59 befindet. Längsachsen der Welle 63 sowie der Exzenterwelle 54 liegen mit Abstand zueinander senkrecht übereinander und verlaufen parallel zueinander. Der Druckhebel 59 ist in einer nicht näher gezeigten Weise druckfederbelastet, so dass der Schweißschuh 60 in Richtung auf das Umreifungsband gedrückt wird. Der Druckhebel 59, der Pleuelhebel 56 und die Führungsstange 57 sind in Art eines Parallelogramms zueinander angeordnet.
Die beschriebene Ausgestaltung der Schweißeinrichtung ermöglicht bei einer Drehbewegung der Welle 47 aufgrund des Exzenters 55 einen Hub des Pleuelhebels 56, der wiederum zu einer oszillierenden Hin- und Herbewegung des Schweissschuhs 60 führt. Diese oszillierende Bewegung kann zur Erzeugung von Reibschweißungen genutzt werden.
Zur Erzeugung einer Bandumreifung mit einem Kunststoffumreifungsband wird dieses in Form einer Bandschlaufe um Packgut gelegt. Das Umreifungsband wird in einem Bereich, in dem sich das Bandende mit einem anderen Abschnitt der Umreifungsbandes überlappt und somit abschnittsweise zweilagig angeordnet ist, im Umreifungsgerät zwischen der Grundplatte 1 und dem Spannrad 12 sowie dem Schweißschuh 60 angeordnet. Nun wird mit dem Handhebel 7 das Spannrad 12 betätigt. Mittels der Umschalttaste 14 wird hierzu zwischen der Rätschenklinke 16 und der Kupplung 18 ein Kraftschluß erzeugt. Eine Schwenkbewegung des Handhebels 7 führt hierdurch zu einem Kraftschluß zwischen dem Handhebel 7, der Kupplung 18 und dem Spannrad 12. Letztgenanntes wird in Rotation versetzt und zieht hierdurch eine Bandlage zurück, was zu einer Erhöhung der Bandspannung der Bandschlaufe führt. In an sich vorbekannter Weise kann das Band unter Beibehaltung der nun aufgebrachten Bandspannung am Umreifungsgerät für die Dauer der Erzeugung der Reibschweissverbindung fixiert werden.
Nachfolgend kann mit der Umschalttaste 14 der Kraftschluß des Handhebels 7 zum Spannrad 12 aufgehoben und zur Schraubenfeder 11 hergestellt werden. Eine Schwenkbewegung des Handhebels 7 führt nun aufgrund des Eingriffs des Rätschenklinke 21 in die Außenverzahnung des Sonnenrads 26 zu einer Drehbewegung der Zahnräder des ersten Planetengetriebes 25. Hierdurch wird das Laderad 30 in die Richtung in Rotation versetzt, in welcher der Zahnriemen 32 auf das Laderad 30 aufgewickelt wird. Mit seiner Befestigung am hinteren Ende der Schraubenfeder 11 nimmt der Zahnriemen 32 die Schraubenfeder 11 bei seiner Bewegung mit und spannt hierdurch die Schraubenfeder 11. Eine Bewegung der Schraubenfeder ist aufgrund des Freilaufs in der Welle 47 möglich, bei der sich der Freilaufteil 51 relativ zum Hülsenteil 50 dreht.
Mittels der Schwenkbewegung des Handhebels wird die Schraubenfeder 11 in einen Zustand überführt, in der sie maximale Kompression aufweist. In der Schraubenfeder 11 ist nun zumindest die Energiemenge in Form von Federenergie gespeichert, die zur Erzeugung der Schweißverbindung erforderlich ist. Eine Entlastung der Schraubenfeder wird durch die in diesem Stadium nicht betätigte Schlingenfeder 53 verhindert, die die Welle 47 (Hülsenteil 50, und Freilaufteil 51) gegen eine Drehbewegung blockiert. Aufgrund der Sperre im Freilauf der Welle 47 in eine der beiden Drehrichtungen, ist hierdurch das gesamte Getriebe gegen Drehbewegungen in Entlastungsrichtung der Schraubenfeder 11 blockiert.
Um den Schweißvorgang einzuleiten, können zunächst mit der Umschalttaste 14 die beiden Rätschenklinken 16, 21 freigestellt werden. Dann kann mit dem Handhebel 7 die Schlingenfeder 53 betätigt werden, wodurch deren Innendurchmesser geweitet wird, was zur Rotationsfreigabe der Welle 47 führt. Hierdurch ist nun das gesamte Getriebe, angefangen vom Laderad 30 bis zum Hebelgetriebe der Schweißeinrichtung 5, für Bewegungen freigegeben. Als Resultat hiervon entspannt sich die Schraubenfeder 11 in einer einzigen stetigen und totpunktfreien Bewegung, die hierdurch freigegebene Energie treibt das Laderad 30 an, was wiederum zu einer Rotation der Planetenräder 38 des zweiten Planetengetriebes 37 führt. Die Planetenräder 38 treiben hierdurch das Sonnenrad 40 des Zahnrades 43 an. Von hieraus geht der Verlauf des Kraftflusses vom Zahnriemen 45, über das Ritzel 46, das Kegelradgetriebe zum Pleuelhebel 56 und schließlich zur oszillierenden Bewegung des Schweißschuhs 60. Aufgrund der Bewegung des Schweißschuhs 60 über eine zumindest näherungsweise vorgegebenen Zeitraum und mit einer zumindest näherungsweise vorgegebenen Frequenz wird eine an sich vorbekannte Reibschweißverbindung erzeugt.

Bezugszeichenliste

1: Grundplatte
2: Umreifungsband
3: Gehäuse
4: Spanneinrichtung
5: Reibschweisseinrichtung
6: Trenneinrichtung
7: Handhebel
10: Energiespeicher
11: Schraubenfeder
12: Spannrad
12a: Umfangsfläche
12b: Reibfläche
14: Umschalttaste
15: Schwenkachse
16: erste Rätschenklinke
18: Kupplung
18a: Aussenfläche
18b: Reibfläche
19: Längsachse
20: Federpaket
21: zweite Rätschenklinke
22: Getriebeeinrichtung
25: Planetengetriebe
26: Sonnenrad
27: Aussenverzahnung
28: Planetenrad
29: Innenverzahnung
30: Laderad
31: Aussenfläche
32: Zahnriemen
35: Deckel
36: Gehäuse
37: Planetengetriebe
38: Planetenrad
39: Innenverzahnung
40: Sonnenrad
41: Gehäuseteil
43: Zahnrad
44: Übersetzungsgetriebe
45: Zahnriemen
46: Ritzel
47: Welle
48: Kegelverzahnung
49: zweites Kegelrad
50: äusseres Hülsenteil
51: Freilaufteil
52: Schubstange
53: Schlingenfeder
54: Exzenterwelle
55: Exzenter
56: Pleuelhebel
57: Führungsstange
59: Druckhebel
60: Schweissschuh
60a: Oberflächenstruktur
62: Lagerstelle
63: Welle

Claims

Mobile Umreifungsvorrichtung zur Umreifung von Packgut mit einem Umreifungsband, die
eine Spanneinrichtung zur Aufbringung einer Bandspannung auf eine Schlaufe eines Umreifungsbandes, sowie
eine Reibschweisseinrichtung (5) zur Erzeugung einer Reibschweissverbindung an zwei übereinander liegenden Bereichen der Schlaufe des Umreifungsbandes, und
einen aufladbaren Energiespeicher (10) zur Speicherung von Energie, die als Antriebsenergie für die Reibschweisseinrichtung (5) zur Erzeugung einer Reibschweissverbindung freigebbar ist, aufweist. dadurch gekennzeichnet, dass
der Energiespeicher (10) mittels eines manuell betätigbaren Betätigungselements aufladbar ist und bei einer Freigabe von im Energiespeicher (10) gespeicherten Energie eine Bewegung ohne Bewegungsrichtungsumkehr ausführt.
Umreifungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibschweißeinrichtung (5) als Betätigungselement einen manuell betätigbaren Hebel (7) aufweist, der zur Aufladung des Energiespeichers nutzbar ist.
Umreifungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher mit einer mechanischen Feder, beispielsweise einer Schrauben- oder Spiralfeder (11), zur Energiespeicherung versehen ist, die bei einer Freigabe von in ihr gespeicherter Energie die Bewegung ohne Bewegungsrichtungsumkehr ausführt.
Umreifungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reibschweisschuh (60) mittels einer vom Energiespeicher (10) bereitgestellten, zumindest im wesentlichen, linearen Bewegung antreibbar ist.
Umreifungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erzeugung einer Reibschweißverbindung der Energiespeicher (10) mit einer Getriebeeinrichtung (22) in Wirkverbindung ist, die eine eingangsseitig an der Getriebeeinrichtung (22) anstehende, zumindest näherungsweise lineare und/oder rotative und richtungsumkehrlose, Bewegung in eine oszillierende Bewegung transformiert.
Umreifungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Getriebe der Getriebeeinrichtung (22) zur Erzeugung einer Übersetzung einer Antriebsbewegung, wobei das Getriebe in Bezug auf den vom Energiespeicher ausgehenden Krafttluss zwischen dem Energiespeicher (10) und der Reibschweisseinrichtung angeordnet ist.
Umreifungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein Planetengetriebe (25, 37) und/oder ein Kegelradgetriebe aufweist.
Umreifungsvorrichtng nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch zumindest zwei Planetengetriebe (25, 37).
Umreifungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebsbewegung des Energiespeichers auf ein längliches, mit zwei Enden versehenes Umschlingungselement, insbesondere auf einen Riemen, wie ein Keil- oder Zahnriemen (45), ein Gurt, ein Seilzug oder ein Drahtseil übertragen wird.
Umreifungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der geladene Energiespeicher (10) mittels einem betätigbaren Mittel zur mechanischen Blockierung gegen eine Entladung blockierbar ist.
Umreifungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (10) zumindest teilweise in einem Handgriff der Umreifungsvorrichtung angeordnet ist.
Mobile Umreifungsvorrichtung zur Umreitung von Packgut mit einem Umreifungsband, die eine Spanneinrichtung zur Aufbringung einer Bandspannung auf eine Schlaufe eines Umreitungsbandes, sowie eine Reibschweisseinrichtung (5) zur Erzeugung einer Fleibschweissverbindung an zwei übereinander liegenden Bereichen der Schlaufs des Umreitungsbandes, und einen aufladbaren Energiespeicher (10) zur Speicherung von Energie, die als Antriebsenergie für die Reibschweisseinrichtung (5) zur Erzeugung einer Reibschweissverbindung treigebbar ist, aufweist, gekennzeichnet durch einen Energiespeicher (10), der bei einer Freigabe von im Energiespeicher (10) gespeicherter Energie eine Bewegung ohne Bewegungsrichtungsumkehr ausführt, und durch zumindest ein Planetengetriebs (25, 37), das in Bezug auf ein weg einer Antriebsbewegung für die Reibschweisseinrichtung (S) durch die Umreifungsvorrichtung zwischen einer Einleitungsstelle der Antriebsbewegung für die Reibschweisseirichtung in die Umreifungsvorrichtung und einem zur oszillierenden Bewegung vorgesehenen Reibschweisselement der Reibschweisseinrichtung angeordnet ist.
Umreifungsvorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch zwei, in Bezug auf den Weg der Antriebsbewegung durch die Umreifungsvorrichtung, hintereinander angeordneten Planetengetriebe.
Umreifungsvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch einen Hülltrieb mit einem Endlos-Umschlingungselement, wie insbesondere einem Zahnriemen.
Verfahren zur Erzeugung einer Reibschweißverbindung an zwei Lagen eines Umreifungsbandes (2), insbesondere an einem als Bandschlaufe geformten Umreifungsband, bei dem einer Reibschweißeinrichtung (5) einer mobilen tragbaren Umreilungsvorrichtung eine Antriebsbewegung zur Verfügung gestellt wird, die zu einer oszillierenden Bewegung eines mit dem Umreifungsband in Kontakt stehenden SchweiBschuhs (60) führt, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Erzeugung der Reibschwelßverbindung erforderliche Energie durch eine manuelle Betätigung eines Betätigungselements, beispielsweise eines Handhebels (7), an das Umreifungsgerät übertagen wird, im Umreifungsgerät in einem Energiespeicher (10) zwischengespeichert wird und Energie bei Betätigung eines Freigabeelements an die Reibschweisseinrichtung dadurch ubertragen wird, daß der Energiespeicher eine Bewegung ohne Bewegungsrichtungsumkehr ausführt.