Maschine zum Binden von Bündeln oder Paketen mit einem schweissbaren Band
Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Binden von Bündeln oder Paketen mit einem schweissbaren Band.
Es sind Maschinen zum Binden von Bündeln wie Stapel flachliegender Tüten, Zeitungen oder dergleichen, mit einem Mechanismus zum Umfassen des Bündels mit einer Bindeschnur sowie zum Verknoten derselben bekannt.
Es sind auch Maschinen bekannt, die um ein Paket ein Stahlband legen und die sich überlappenden Enden des Stahlbandes mit einer metallischen Klammer aneinander befestigen. Für schwere Pakete und Kisten ist die Umbindung mit einem Stahlband recht geeignet, weil sie solid ist. Hingegen ist sie für leichte Pakete und Zeitungsbündel ungeeignet, weil das Durchtrennen des Stahlbandes nur mit besonderen Werkzeugen durchgeführt werden kann und auch weil eine solche Verpackungsart zu teuer zu stehen käme. Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Maschine, mit der beispielsweise Bündel von Zeitungen oder Zeitschriften in einfacher und billiger Weise mit einem Band gebunden werden können, das an seinen Flachseiten einen Belag aus schweissbarem Kunststoff besitzt.
Gegenüber der Verwendung von Schnüren ergibt sich dabei der Vorteil, dass das Band sich nicht in die Kanten des Bündels oder beispielsweise einer Kartonschachtel einschneidet und dass die Verbindung der Enden in einfacher Weise durch Schweissung anstatt durch Verknotung erhalten werden kann.
Die erfindungsgemässe Maschine, bei welcher ein Gestell eine horizontale Tischplatte trägt, ist gekennzeichnet durch einen am Gestell befestigten, in einer Vertikalebene gelegenen Rahmen mit einer Führungsrinne auf seiner Konkavseite, welcher Rahmen im Bereich der Tischplatte unter einer in- derselben vorhandenen Öffnung verläuft und daselbst eine Unterbrechung aufweist, motorisch betätigte Mittel zum Einschiessen von Band ab einem Vorrat über diese Unterbrechung hinweg über die ganze Länge der Führungsrinne und nochmals durch die Unterbrechung hindurch, anschliessend wirksam werdende Mittel zum Festhalten des vorderen Bandendes in der Unterbrechung, währenddem die vorerwähnten Einschiessmittel das Band zurückziehen, bis es ein innerhalb des Rahmens auf der Tischplatte liegendes Bündel oder Paket satt umschliesst, und danach wirksam werdende Mittel,
die den in der Unterbrechung gelegenen anderen Bandabschnitt festhalten, vom Bandvorrat abtrennen und mit dem vorerwähnten Bandende verschweissen.
Beiliegende Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes und eine Variante einer zur Maschine gehörigen Bandeinschiessvorrichtung dar.
Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt der Maschine,
Fig. 2 ist ein Horizontalschnitt in Höhe der Tischplatte, wobei letztere weggenommen ist,
Fig. 3 ist ein der Fig. 2 ähnlicher teilweiser Horizontalschnitt, wobei aber die Tischplatte eingezeichnet ist,
Fig. 4 ist ein der Fig. 1 ähnlicher teilweiser Vertikalschnitt in grösserem Masstab,
Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt aus Fig. 4 in noch grösserem Masstab,
Fig. 6 ist ein teilweiser Querschnitt nach der Linie Vl-VI der Fig. 4,
Fig. 7 ist ein teilweiser Querschnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 2,
Fig. 8 ist ein Funktionsdiagramm, welches die Wirkzeiten verschiedener Teile der Maschine innerhalb eines Arbeitszyklus derselben veranschaulicht,
Fig. 9 ist ein der Fig. 4 ähnlicher, teilweiser Aufriss einer Ausführungsvariante der Vorrichtung zum Einschiessen von Band, und
Fig.
10 ist ein Querschnitt nach der Linie X-X von Fig. 9 in grösserem Masstab.
Die in den Fig. 1 bis 7 dargestellte Maschine zum Binden von Bündeln von beispielsweise Tüten, Zeitschriften oder von Paketen, Schachteln weist ein als Schweisskonstruktion ausgebildetes Gestell 11 auf, das unten mit Laufrollen 12 versehen ist. Dieses Gestell trägt oten eine aus zwei einzeln abnehmbaren Blechen 13 und 14 (Fig. 3) bestehende Tischplatte. Auf zwei zum Gestell 11 gehörenden Winkeleisen 15 ist ein Hilfsgestell 16 befestigt, an welchem ein starrer Rahmen 17 angeschweisst ist. Die untere Seite des Rahmens liegt knapp unter der Ebene der Tischplatte, welche hier eine längliche Öffnung 18 (Fig. 3) freilässt.
Die untere Rahmenseite hat eine Unterbrechung 19, über welcher eine Zunge 20 liegt, die mit Hilfe von zwei Schrauben 21 (Fig. 5) dies- und jenseits der Unterbrechung 19 an den Rahmenteilen 17a, 17b befestigt ist, und zwar auf der linken Seite der Unterbrechung, wo der Rahmenteil 17b etwas tiefer gelegen ist, unter Zwischensetzung eines Klötzchens 22.
Der Rahmen 17 hat auf dem ganzen Umfang an seiner Konkavseite eine Führungsrinne 23 mit im Querschnitt flachem Boden. Über die seitlichen Ränder dieser Führungsrinne greifen die freiliegenden Ränder von zwei elastisch nachgiebigen, z. B. aus Polyvinylchlorid hergestellten Streifen 24, die in gewissen Abständen mittels Schrauben 25 und Unterlagsstreifen 26 am Rahmen 17 befestigt sind.
Der (in Fig. 1) rechts der Unterbrechung 19 gelegene untere Rahmenteil 17a hat auf seiner Unterseite eine Einschiessrinne 27, deren im Querschnitt flacher Boden etwas höher liegt als der Boden der Führungsrinne 23 in dem links der Unterbrechung gelegenen Rahmenteil 17b, damit ein Band 28, das längs des Bodens der Einschiessrinne 27 vorgeschoben wird und vorhin am Ende dieser Führungsrinne abgetrennt wurde, nach Hindurchtreten durch die Unterbrechung 19 sicher in die Führungsrinne 23 des Rahmenteiles 17b gelangt.
Bevor auf weitere Einzelheiten der Konstruktion und der Arbeitsweise der Maschine eingetreten wird, sei die Arbeitsweise kurz umrissen.
Am Anfang eines Arbeitszyklus befindet sich das vordere Ende des Bandes, mit dem ein Bündel oder Paket umbunden werden soll, an dem bei der Unterbrechung gelegenen Ende der Einschiessrinne 27.
Durch eine Einschiessvorrichtung wird das Band, das von einer Vorratsspule kommt, vorgeschoben, und zwar über die ganze Länge der Führungsrinne 23 des Rahmens 17, bis sein vorderes Ende wieder durch die Unterbrechung 19 des Rahmens hindurchgetreten ist.
Dann wird dieses vordere Ende durch Festklemmung an der Zunge 20 festgehalten, worauf das Band durch die vorhin erwähnte Vorrichtung längs der Einschiessrinne 27 zurückgezogen wird. Bei diesem Zurückziehen tritt das Band zwischen den einander gegenüberliegenden Rändern der am Rahmen 17 befestigten Streifen 24 hindurch und legt sich satt an die beiden Seitenflächen und die Oberfläche des Bündels oder Paketes P, das in Fig. 1 mit strichpunktierten Linien angedeutet ist; auf der Unterseite des Bündels oder Paketes P verläuft das Band 28 straff zur Zunge 20 bzw. zu dem bei der Unterbrechung 19 gelegenen Ende der Einschiessrinne 27. Dieser letztgenannte Bandteil wird sodann in der Unterbrechung 19 festgehalten und anschliessend nach Abtrennung von dem in der Einschiessrinne 27 gelegenen Bandteil mit dem unter der Zunge 20 gelegenen Bandende verschweisst.
Das fertig umbundene Bündel oder Paket P kann nun auf der Tischplatte 13, 14 weggeschoben werden, und zwar nach unten in Fig. 2 und 3 gesehen, wobei die miteinander verschweissten Bandenden unter der Zunge weggleiten und durch die gegen über der Zunge 20 verbreiterte Öffnung 18 hindurchtreten, um sich am Bündel oder Paket anzulegen. Die miteinander verschweissten Bandenden stossen beim Weggleiten von der Zunge 20 gegen einen Fühlarm eines Schalters, der dann durch seine Schliessung den nächstfolgenden Funktionszyklus einleitet.
Es wird nun auf die Einzelheit der verschiedenen Vorrichtungen eingetreten.
An den Winkeleisen 15 des Gestelles 11 ist, wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, ein Lager 29 befestigt, in dem eine Tragwelle 30 für eine Bandvorratsspule 31 drehbar gelagert ist. Der Antrieb wird durch Reibung von der Welle 30 auf die Nabe der Vorratsspule übertragen. Das von der Vorratsspule kommende Band 28 ist um eine Umlenkrolle 32 geführt, welche an einem Block 33 gelagert ist. Dieser ist am unteren Teil des Gestelles 11 befestigt. Zwischen ihm und einem Keil 34, auf den eine Schraube wirkt, ist ein Kanal 35 mit seinem unteren Ende eingeklemmt. Das obere Ende dieses Kanals mündet auf die Einschiessvorrichtung aus.
Zu letzterer gehört eine Trommel 36, die eine Umfangsrinne mit rauhem, im Querschnitt flachem Kolben besitzt. Das Band 28 wird durch einen endlosen Riemen 37 auf einem grossen Teil des Umfanges der Trommel gegen den Boden dieser Umfangsrinne gedrückt; der Riemen läuft über drei Umlenkrollen 38, 39 und 40. Die Achse 41 der Umlenkrolle 38 ist in einem mittels der Achse 45 am Hilfsgestell 16 gelagerten Schwenkgestell 100 fest eingesetzt; die Rolle 39 und ein die Achse 43 der Rolle 40 tragendes Armpaar 44 sind mittels einer Achse 101 am Hilfsgestell 16 gelagert.
Das Schwenkgestell 100 trägt eine Schraube 45, die mittels einer Feder 45 auf das Armpaar 44 drückt zum Spannen des Riemens 37. Ein Stab 102 trägt eine Schraube 103, die auf einen Quersteg 104 des Schwenkgestelles 100 einwirkt zwecks Andrückens des Riemens 37 an die Trommel 36. Der Stab 102 kann nach Lockerung der Schraube 103 aus Einschnitten des Hilfsgestelles 16 herausgehoben werden zwecks Ermöglichens des Herabklappens des Schwenkgestelles 100 anlässlich der Einführung eines neuen Bandes 28 in die Einschliessrinne 27.
Die Trommel 36 sitzt auf einer Welle 47 fest, die in einem Lager 48 dreht, durch ein Kettengetriebe 49 mit der Welle 30 in Antriebsverbindung steht und durch eine Lamellenkupplung 50 bekannter Bauart mit der Welle 51 eines drehsinnumkehrbaren Elektromotors 52 verbunden ist.
Zum Festhalten des vorderen Endes des Bandes 28 dient ein Klemmhebel 53, der zusammen mit einem andern Klemmhebel 54 auf einem Achsbolzen 55 gelagert ist. Dieser ist in einem zum Gestell 11 gehörenden U-Eisen 56 befestigt. Die Klemmhebel 53 und 54 haben an ihrem einen Ende einen in die Unterbrechung 19 des Rahmens 17 hineinragenden Klemmschnabel 53a bzw. 54a (Fig. 5 und 7). An ihrem anderen Ende sind die durch in ihrer Länge verstellbaren Stangen 58 bzw. 59 mit dem Anker 60 bzw. 61 von Elektromagneten 62 bzw. 63 verbunden, deren Spulenkörper an der Basis eines Tragbügels 64 befestigt sind, dessen Schenkel am U-Eisen 56 angeschraubt sind.
An einer zum Gestell 11 gehörenden Platte 65 ist der Spulenkörper eines Elektromagneten 66 befestigt, an dessen Anker 67 ein Kolben 68 befestigt ist, der in einem am U-Eisen 56 befestigten Lager 69 in Vertikalrichtung längsverschiebbar geführt ist. An seinem oberen Ende trägt dieser Kolben 68 ein Messer 70, das mit dem Rahmenteil 17a zusammenarbeitet zum Abtrennen des in der Unterbrechung 19 gelegenen Bandabschnitts von dem in der Einschiessrinne 27 gelegenen Bandabschnitt; der Kolben 68 trägt ferner eine Hochfrequenzschweisselektrode 71, welche durch zwei Zuleitungsdrähte 72 mit einem nicht dargestellten Hochfrequenzgenerator bekannter Bauart verbunden ist.
Durch diese Schweisselektrode wird der zwischen den Schnäbeln 53a, 54a der Klemmhebel 53, 54 festgehaltene, vorhin durch das Messer 70 von dem in der Einschiessrinne 27 gelegenen Bandabschnitt abgetrennte Bandabschnitt mit dem Bandende verschweisst, das durch den Schnabel 53a im Zusammenwirken mit der Zunge 20 festgehalten ist.
In die Einschiessrinne 27 greift ein Klemmbalken 73 ein, der an zwei Bolzen 74 gegen Längsverschiebung gesichert ist und mittels eines an ihm befestigten Plattenpaares 75 und eines in letzterem eingesetzten Bolzenpaares 76 mit einer Blattfeder 77 verbunden ist.
Letztere ist an ihrem einen Ende in einem am Hilfsgestell 16 gelagerten Bolzen 78 eingesetzt und greift mit ihrem anderen Ende zwischen zwei Bolzen 79 ein, die in einem auf dem Kolben 68 festsitzenden Halter 80 eingesetzt sind. Bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 68 wird mittels der Blattfeder 77 der Klemmbalken 73 gegen den in der Einschiessrinne 27 gelegenen Bandabschnitt gedrückt, um letzteren festzuhalten, bevor er durch das Messer 70 von dem in der Unterbrechung 19 gelegenen Bandabschnitt getrennt wird.
Der weiter oben erwähnte Fühlarm, den die miteinander verschweissten Bandenden beim Wegschieben des umbundenen Bündels oder Paketes P betätigen, ist in Fig. 7 gezeigt und mit 81 bezeichnet. Dort ist auch der dann von diesem Fühlarm geschlossene Feinstschalter 82 dargestellt. Die Schliessung dieses Schalters bewirkt die Unterstromsetzung eines kleinen Synchronmotors 83 (Fig. 2), der einen Teil eines handelsüblichen Schaltgerätes 84 bildet, bei welchem dieser Motor dann eine Welle, die eine Vielzahl von Nockenscheiben 85 trägt, um eine ganze Umdrehung dreht, wobei die einzelnen Nockenscheiben die Öffnung und Schliessung von zugehörigen Kontakten 86 bewirken.
Durch diese Kontakte werden die Funktionszeiten des Elektromotors 52 beim Einschiessen und beim Rückziehen von Band, der die Klemmhebel 53, 54 betätigenden Elektromagneten 62 bzw. 63, des die Aufwärtsbewegung des Trennmessers 70 und der Schweisselektrode 71 bewerkstelligenden Elektromagneten 66 und die Speisung des die Schweisselektrode 71 speisenden Hochfrequenzgenerators gesteuert. Die Wirkzeiten sind in Fig. 8 dargestellt. Der Zeitpunkt 0 ist derjenige, bei welchem der Feinstschalter 82 mittels des Fühlarmes 81 geschlossen wird beim Zuschieben eines neu zu umbindenden Paketes oder Bündels und gleichzeitigem Wegschieben des eben umbundenen Bündels oder Paketes.
Wenn man die Nockenscheiben 85 mit Nr. 1, 2, 3 usw. bezeichnet, so ersieht man aus Fig. 8, dass zuerst der Elektromotor 52 während einer bestimmten Zeitdauer funktioniert, die so berechnet ist, dass das vordere Bandende nach Durchlaufen der Unterbrechung 19, der ganzen Länge der Führungsrinne 23 und nochmals der Unterbrechung 19 in die gewollte Lage am linksseitigen (Fig. 5) Ende der Zunge 20 zum Stillstand kommt. Daraufhin betätigt der Elektromagnet 62, dessen Erregung durch die Nockenscheibe Nr. 2 gesteuert wird, den Klemmhebel 53 mit dem obern Klemmschnabel 53a, der in Funktion bleibt bis zum Ende des Zyklus.
Gleich darauf bewirkt die Nockenscheibe Nr. 3 die Drehung des Motors 52 im umgekehrten Sinne während einer zum voraus bestimmten Zeitdauer, die so bemessen ist, dass das Band 28 straff um das Bündel P gespannt wird, auch wenn letzteres einen sehr kleinen Umfang hat. Während einer von Fall zu Fall je nach Umfang des Bündels variierenden Zeit vom Ende des Straffziehens des Bandes bis zum Anhalten des Motors rutscht die Kupplung 50, wobei sie das maximale Drehmoment überträgt. Vorausgesetzt, dass zwischen der Trommel 36 und dem durch den Riemen 37 an den Boden deren Umfangsrinne angedrückten Band 28 kein Gleiten stattfindet, ist dieses Maximaldrehmoment ein Mass für die auf das Band 28 ausübbare Rückziehkraft.
Man hat es somit in der Hand, durch geeignete Wahl oder Einstellung dieses Maximaldrehmomentes die Rückziehkraft bzw. die Straffheit des das Paket umgebenden Bandes zu beeinflussen. In der Fig. 8 ist die je nach Grösse des Paketes variable Zeit, während der bei rückwärtslaufendem Motor 52 die Kupplung 50 rutscht, durch einen gestrichelten Abschnitt der der Nockenscheibe Nr. 3 zugeordneten Linie angedeutet.
Kurz vor dem Abstellen der Rückwärtsdrehung des Motors 52, also vor dem Aufhören der Ausübung der Rückziehkraft auf das Band 28, wird durch Einwirkung der Nockenscheibe Nr. 4 auf den ihr zugeordneten Kontakt der Elektromagnet 63 unter Strom gesetzt, damit der in der Unterbrechung 19 befindliche Bandabschnitt durch den Schnabel 54a gegen die Unterseite des Schnabels 53a gepresst und damit festgehalten wird. Kurz nachher wird durch Einwirkung der Nokkenscheibe Nr. 5 auf den ihr zugeordneten Kontakt der Elektromagnet 66 unter Strom gesetzt und somit der Kolben nach oben bewegt.
Bei Beginn dieser Aufwärtsbewegung wird mittels der Blattfeder 77 der Klemmbalken 73 gegen den am Boden der Einschiessrinne 27 anliegenden Abschnitt des Bandes 28 angepresst und gleich darauf wird durch das Messer 70 dieser Bandabschnitt von dem sich durch die Unterbrechung 19 erstreckenden Abschnitt des Bandes 28 getrennt. Im letzten Teil der Aufwärtsbewegung wird dieser letztgenannte Bandabschnitt durch die Elektrode 71 gegen das an der Unterseite der Zunge 20 anliegende Bandende gedrückt. Gleich darauf wird durch Einwirkung der Nockenscheibe Nr. 6 auf den ihr zugeordneten Kontakt der zur Speisung der Schweisselektrode 71 dienende Hochfrequenzgenerator unter Strom gesetzt, findet also die Zusammenschweissung der sich überlappenden Bandenden statt. Nach etwa 21/ Sekunden ist der Funktionszyklus beendet.
Zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt kann das umwickelte Paket weggestossen und durch ein zu umwickelndes ersetzt werden, wobei der bei einer solchen Wegschiebung über den Fühlarm 81 betätigte Schalter 82 einen neuen Funktionszyklus einleitet.
In Parallelschaltung zu dem der Nockenscheibe Nr. 1 zugeordneten Kontakt ist ein von Hand betätigbarer, normalerweise offener Schalter 87 (Fig. 1) angeordnet. Diesen Schalter schaltet man ein beim Ersetzen einer aufgebrauchten Vorratsspule 31 durch eine neue, damit von letzterer durch Vorwärtsdrehen des Motors 52 eine Bandlänge abgewickelt wird, die über die Umlenkrolle 32 bis zum oberen Ende des Führungskanales 35 reicht; nach dem Erfassen des Bandes durch die Einschiessvorrichtung 36, 37 wird der Schalter 87 wieder eingeschaltet und eingeschaltet gelassen, bis das vordere Ende des neu eingeschossenen Bandes in die Unterbrechung 19 des Rahmens 17 hineinreicht.
Die Fig. 9 und 10 zeigen eine Ausführungsvariante der in Fig. 4 gezeigten Bandeinschiess- und -rückzieh- vorrichtung. In einem gewissen Abstand unter dem Teil 17a des Rahmens 17 ist eine Riemenscheibe 90 angeordnet, die auf einer Welle 91 festsitzt, welche wie die Welle 47 gelagert und über eine Schlupfkupplung 50 durch den drehsinnumkehrbaren Elektromotor 52 angetrieben wird. Auf zwei Paaren von im Rahmenteil 17a befestigten Schraubbolzen 92 ist ein aus den Winkeleisen 93 bestehender Träger vertikal beweglich geführt. An diesem sind vier Riemenandrückrollen 94 drehbar gelagert, von denen die beiden äusseren auch als Umlenkrollen für den Riemen 95 dienen. Die Anpresskraft wird durch vier auf den Schraubbolzen 93 angeordnete Federn 96 geliefert, die sich auf den Flügelmuttern 97 abstützen.
Der Boden der Einschiessrinne 27 ist durch einen am Rahmenteil 17a befestigten Streifen 98 aus Polytetrafluoräthylen oder einem ähnlichen Stoff gebildet, der eine hohe Verschleissfestigkeit und gute Gleiteigenschaften aufweist. Diese Massnahme ist getroffen, damit zwischen dem einzuschiessenden oder zurückzuziehenden Band 28 einerseits und dem Riemen 95 andererseits kein Gleiten eintritt und damit die durch das Gleiten des Bandes auf dem Boden der Einschiessrinne 27 verursachte Reibungswärme möglichst gering ausfällt.
Auch in dieser Variante läuft nach beendigtem Zurückziehen und Spannen des Bandes der Motor noch während einer kurzen Zeitdauer weiter, damit der untere Schnabel 54a den in der Unterbrechung 19 gelegenen Bandabschnitt sicher festhält, wobei wieder nach erfolgtem Spannen bis zum Anhalten des Motors die Lamellenkupplung 50 rutscht.
Wenn man die Zeitdauer, während der die Schlupfkupplung 50 des Hauptausführungsbeispiels oder der eben beschriebenen Variante rutscht auf ein Minimum reduzieren will, kann man die Unterstromsetzung der Elektromagneten 62, 66 und des die Schweisselektroden speisenden Hochfrequenzgenerators wohl in der oben beschriebenen Reihenfolge erfolgen lassen, aber den Beginn der Reihenfolge beispielsweise durch ein Überstromrelais steuern lassen, das auf den durch den Motor 52 aufgenommenen Speisestrom anspricht, genauer gesagt auf den Anstieg dieses Speisestromes, der erfolgt, wenn der Motor des zur Erzeugung der vollen Bandspannkraft erforderliche Drehmoment abgeben muss.
Sobald also das Band das Paket satt umspannt, setzt mit einer kleinen Verzögerung das Festhalten des in der Unterbrechung 19 gelegenen Bandabschnittes durch den unteren Schnabel 54a ein, worauf sofort der Motor 52 abgestellt, dann zum Heben des Kolbens 68 der Elektromagnet 66 eingeschaltet und schliesslich der die Elektrode 71 speisende Hochfrequenzgenerator eingeschaltet wird, wobei in der Zwischenzeit der Nockenscheibensatz des Steueraggregates in seine Ausgangslage zurückkehrt. In diesem Falle arbeiten die Nockenscheiben Nr. 1 und Nr. 2 wie oben beschrieben, wogegen die Nockenscheibe Nr. 3 lediglich den Beginn des Rückwärtsdrehens des Motors bestimmt und die Nockenscheiben Nr. 4, Nr. 5 und Nr. 6 überflüssig werden.