Procédé pour former une ligature autour d'un objet
La présente invention a pour objet un procédé pour former une ligature autour d'un objet. Elle concerne notamment la formation d'une ligature au moyen d'une bande thermoplastique.
On a utilisé pendant longtemps des bandes d'acier pour les opérations de fixation et remballage de tous genres. De nombreux dispositifs ont été employés pour fixer les extrémités des bandes d'acier, notamment divers types d'organes de fixation, Ide boucles entourant la bande, de sceaux ou de joints à cisailler. Le principe a toujours été d'établir une boucle autour de l'objet, de resserrer la boucle afin qu'elle engage l'objet et ensuite, les extrémités de la boucle étant alignées et fixées par recouvrement, d'effectuer un sceau pour verrouiller les extrémités de la bande entre elles.
Les bandes de plastique sont apparues beaucoup plus tard comme liens et sont devenues progressivement plus importantes. Il existe un grand nombre d'applications dans lesquelles la bande de plastique est la plus indiquée, particulièrement quand la résistance de l'acier n'est pas nécessaire. Par exemple, la bande plastique est plus élastique que la bande d'acier et peut tre plus facilement étirée que cette dernière, de sorte qu'elle constitue le lien idéal pour des paquets sujets à une dilatation et à une contraction et pour les emballages soumis à des conditions de manutention qui imposent des charges notables sur la bande. Un grand nombre d'anciennes applications et un nombre toujours croissant de nouvelles applications ne nécessitent pas des bandes ayant la résistance de l'acier. En outre, les bandes plastiques présentent une résistance constamment améliorée.
C'est ainsi que des bandes de nylon ou de polypropylène linéairement orientées et couramment fabriquées actuellement offrent une résistance à la traction sensiblement plus élevée que les bandes plastiques initialement introduites il y a quelques années.
Parmi les facteurs qui ont conduit à un usage crois- sant de la bande plastique, on peut citer une plus grande souplesse, une plus grande élasticité et un prix de revient inférieur. Un autre avantage de la bande plastique est sa facilité de manutention.
Au cours du développement de la bande plastique, la fixation des bandes a été très étudiée, comme ce fut le cas pour les bandes d'acier. Le procédé consiste généralement à former une boucle et à la rétrécir et, tout en maintenant les extrémités opposées de la bande fixes et alignées, à effectuer un joint complet en appliquant un organe entourant la bande de la mme façon que pour les bandes d'acier. Le serrage dea cet organe dépend de l'effet du verrouillage mécanique obtenu en déformant ou emplissant la bande et l'organe de serrage.
Les organes de serrage disposés autour de la bande ne sont pas entièrement efficaces, la faiblesse de la bande de plastique dans les limites du cisaillement limitant les techniques de plissage et de verrouillage normalement utilisées avec de tels organes. Néanmoins, de nombreuses formes d'organes ont été utilisées. En outre, de nombreux types de boucles ont été utilisés pour entourer manuellement les bandes.
La connaissance de l'insuffisance des connexions de verrouillage mécanique pour les bandes plastiques a conduit à considérer un certain nombre d'opérations de jonction consistant à fondre les parties se chevauchant de la bande thermoplastique. Des mâchoires de pression chauffées peuvent tre appliquées aux parties chevauchantes d'une bande pour amollir toute la section transversale de celle-ci et produire la fusion, mais des effets défavorables viennent modifier le caractère et la résis tance de la bande. D'autres opérations de jonction possibles comprennent le chauffage à haute fréquence et le chauffage par vibrations ultrasoniques. Les effets thermiques produits par ces procédés ne sont pas avantageux, bien que ces procédés soient aisés à contrôler.
Mme les procédés de chauffage massif les plus efficaces ne permettent pas de localiser l'entrée de chaleur aux régions superficielles qui doivent tre amollies ou fondues, ce qui conduit à des insuffisances ou à des prix élevés et, ce qui est encore plus important, à une altération des caractéristiques de la matière plastique au niveau du joint. En plus, les frais d'équipement pour ces procédés empchent leur utilisation dans de nombreux cas.
Le procédé faisant l'objet de l'invention est caractérisé en ce qu'on forme avec une longueur de bande thermoplastique une boucle encerclant l'objet, de manière que la boucle comporte des parties de la bande se chevauchant, on maintient la boucle autour de l'objet tout en effectuant un mouvement de frottement glissant entre les régions superficielles en contact des parties chevauchantes de la bande jusqu'à la fusion des surfaces de contact, et on comprime les parties chevauchantes de la bande l'une contre l'autre pour maintenir les régions superficielles fondues en contact afin d'achever la solidification des surfaces de contact.
Ce procédé s'écarte franchement de ceux utilisés jusqu'ici dans le domaine des bandes et il constitue la meilleure solution au problème qui consiste à fixer une boucle d'une bande plastique pour constituer une ligature autour d'un objet.
Le mouvement de la bande nécessaire dans le voisinage d'une boucle encerclant l'objet a retardé la présente solution, mais les techniques que celle-ci implique se sont révélées possibles et permettent de produire un mouvement de frottement glissant entre les parties chevauchantes de la bande qui sont comprimées aux extrémités opposées d'une boucle tendue. Dans certains cas, les caractéristiques physiques qui ont posé un problème pour la fixation d'une bande plastique sous forme d'une ligature autour d'un objet ont permis de rendre les bandes plastiques compatibles avec les nécessités d'un mouvement de glissement. On peut mentionner à cet égard la flexibilité, le taux de tension, et les caractéristiques de glissement superficiel d'une bande plastique.
Un autre empchement apparent du développement de ce nouveau procédé vient de ce qu'il dépend d'une fusion thermique; les effets désavantageux de la chaleur sur une bande plastique sont connus et ont été démontrés réellement dans les premiers essais. Le problème thermique est toutefois facilement contrôlé dans la pratique du présent procédé. I1 faut remarquer que la production de chaleur par frottement est une fonction de la pression, de sorte que le frottement et la fusion se produisent dans des régions qui sont nécessairement soumises simultanément à la pression. Quand on répartit la pression sur une grande surface, les régions superficielles fondues résultant du mouvement de frottement glissant sont activement travaillées et contraintes et, après solidification, montrent les propriétés de résistance désirées pour la matière constituant la bande.
La répartition de pression sur une grande surface détermine la dimension et la forme de la couche de contact du joint. Cette couche présente une dimension convenable dans la pratique réelle et une résistance optimum peut tre obtenue sans que le joint présente une longueur excessive, ce qui constitue un facteur très important pour les outils et appareils utilisés dans le procédé.
Bien qu'une pression notable soit un facteur important pour la production de chaleur par frottement, la valeur instantanée de la pression n'est pas particulièrement critique et peut, en fait, varier de manière appréciable pendant la phase de mouvement réel sans faire varier de manière significative l'effet de la fusion.
Certains des avantages de la technique de production de la chaleur de fusion par un frottement glissant sont dus au fait que la chaleur est concentrée sur les surfaces à joindre, que la matière adjacente de la bande n'est pas affectée désavantageusement par la chaleur, que la distribution de la chaleur sur une grande surface et la fusion superficielle sont obtenues facilement et avec précision, et que l'énergie thermique produite sur la surface est accompagnée d'une pression largement répartie de sorte que la fusion ne peut avoir seulement qu'un effet d'amollissement superficiel. Le joint final est résistant à la tension mais peut tre facilement défait quand on le désire.
On a proposé maintenant un certain nombre de techniques efficaces basées sur le mouvement de frottement glissant dans une boucle tendue destinée à lier un objet.
Certaines utilisent un mouvement oscillant ou alternatif d'une extrémité de la bande associée à la boucle. Le mouvement de glissement est effectué en présence d'une pression notable. Quand le mouvement est terminé, les surfaces fondues sont maintenues fixes et en contact sur une grande surface et comprimées l'une contre l'autre de façon que la tension de la boucle ne gne pas la solidification initiale des surfaces en contact. Le procédé permet aussi de former et de fermer des boucles qui peuvent encercler l'objet de manière lâche.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, des mises en oeuvre du procédé objet de l'invention et représente divers outils utilisés dans ces mises en oeuvre.
La fig. 1 est une vue schématique d'une bande utilisée dans ces mises en oeuvre et disposée autour de l'objet à ligaturer.
La fig. 2 est une vue en perspective du joint de la bande représentée à la fig. 1.
La fig. 3 est une vue, partiellement en coupe, d'un premier outil.
La fig. 4 est une vue en plan d'un second outil.
La fig. 5 est une vue en élévation correspondant à la fig. 4.
La fig. 6 est une vue en élévation d'un troisième outil.
La fig. 7 est une coupe selon 7-7 de la fig. 6.
La fig. 7a est une coupe à plus grande échelle correspondant à une partie de la fig. 7.
La fig. 8 est une élévation d'un quatrième outil.
La fig. 9 est une coupe selon 9-9 de la fig. 8.
La fig. 10 est une vue prise selon 10-10 de la fig. 8.
La fig. 11 est une vue d'un cinquième outil.
La fig. 12 est une vue d'un sixième outil.
La fig. 13A est une vue d'un septième outil.
Les fig. 13B à 13D montrent divers stades du fonctionnement de l'outil de la fig. 13A.
La fig. 13E montre schématiquement un huitième outil.
La fig. 14 est une vue d'un neuvième outil automatique ou semi-automatique.
La fig. 14A est une coupe selon 14A-14A de la fig. 14, et
les fig. 15, 16 et 17 montrent le mme outil à divers stades de son fonctionnement.
La fig. 1 montre une boucle d'une bande S encerclant un objet A à ligaturer. Des parties U et L de la bande aux extrémités opposées de la boucle sont en contact et se chevauchent l'une l'autre à la partie supérieure de l'objet. La partie inférieure L est l'extrémité libre de la bande tandis que la partie supérieure U provient d'une bobine de réserve non représentée. La bande passe à travers un mécanisme 10 destiné à exercer une tension sur la boucle et un mécanisme de jointure à frottement
Il agencé pour produire une liaison par fusion entre les surfaces en contact des parties U et L.
Le mécanisme de tension 10 peut tre manuel, semiautomatique ou complètement automatique, et bien qu'il soit représenté associé à une région de la bande qui fait partie de la boucle, il peut tre associé avec une région de la bande extérieure à la boucle.
Le mécanisme de tension 10 envisagé ici maintient fixes les extrémités de la bande pendant l'action du mécanisme 11. Un tel mécanisme est décrit dans le brevet USA No 2621893.
I1 est souvent avantageux de réunir les mécanismes 10 et 1 1 en une seule unité, mais ils peuvent tre également séparés et utilisés côte à côte.
Les parties extrmes U et L de la bande sont représentées à la fig. 2 qui montre le joint terminé. La surface réelle du joint est indiquée par les lignes mixtes J.
Pour des extrémités chevauchantes d'une bande de polypropylène de 0,38 mm d'épaisseur, le joint peut avoir une longueur de 4,44 cm quand les surfaces fondues occupent toute la largeur de la bande. Toutefois, comme le montrent les fig. 6 et 7, les faces de serrage, et par conséquent le joint, ne sont pas forcément continues sur toute la largeur de la bande mais peuvent tre constituées par des canaux formés de rubans longitudinaux espacés latéralement.
Le joint par fusion de frottement se fait entre les régions en contact des sections L et U de la bande et il est localisé à la surface pour éviter d'altérer les propriétés d'orientation des régions plus profondes et plus intérieures de la bande. Les joints produits par ce procédé sont faciles à contrôler afin qu'ils présentent de façon constante une résistance égale à 60 à 90 % environ de la résistance à la traction de la bande. Pour une bande plastique de nylon ou de polypropylène d'une largeur de 1,27 cm et d'une épaisseur de 0,38 à 1,65 mm, la longueur du joint peut tre avantageusement de 2,5 à 5 cm, bien qu'on puisse utiliser des longueurs de joint différentes.
La boucle est maintenue autour de l'objet pendant qu'on effectue la fusion mutuelle des surfaces en contact et la solidification des parties U et L qui se recouvrent.
Une fusion sur une grande surface est effectuée concurremuent dans chacune des régions superficielles opposées en effectuant un mouvement de frottement glissant sous une pression notable, tout en maintenant simultanément la boucle engagée avec l'objet. Les régions superficielles fondues des parties chevauchantes sont maintenues comprimées l'une contre l'autre sous une pression importante afin de les maintenir en contact de fusion fixe pour obtenir la solidification de ces surfaces et l'union des parties de la bande.
Les conditions de pression et de mouvement nécessaires pour produire une élévation brusque de température dans les surfaces correspondantes de la bande sont mises à profit pour limiter la profondeur des zones de fusion et éviter d'altérer les propriétés d'orientation des régions internes adjacentes de la bande. De telles conditions de pression et de mouvement se sont révélées efficaces par le fait que le coefficient de frottement entre les faces de la bande glissant l'une par rapport à l'autre diminue quand une fusion importante se produit dans toutes les régions en contact.
Pour une bande de polypropylène, on détermine les conditions de pression et de mouvement qui permettent un effet de fusion après un déplacement de frottement glissant total des faces de la bande d'environ 25 cm. Les conditions de pression et de mouvement peuvent tre poursuivies au-delà de ce trajet total, tout en obtenant encore une solidification efficace, en soumettant la bande à une période de refroidissement après la fin du mouvement.
Pour une bande de nylon, qui est caractérisée par un point de fusion exactement défini, on assure un trajet de mouvement total d'environ 7,5 à 10 cm qui est mesuré avec précision et achevé exactement au moment voulu, une solidification efficace se produisant tout en soumettant la bande à une période de refroidissement après la fin du mouvement. Avec le nylon, un trajet de frottement au-delà du domaine indiqué (7,5 à lOcm) peut créer des effets qui altèrent la solidification finale du joint à moins que ce dernier ne soit soumis à une tension quand il est encore chaud.
Par exemple, une bande de nylon qui fond à 2460 C environ peut tre amenée à la fusion par un trajet total de frottement à glissement de 7,5 cl ou de préférence sensiblement plus, la bande étant ensuite maintenue fixe pour permettre à la solidification de progresser à travers les surfaces en contact, puis le joint est soumis à une tension alors qu'il est encore chaud. La résistance limite du joint à la fois quand il est chaud et plus tard quand il est complètement refroidi est sensiblement augmentée par la tension du joint à chaud. Des valeurs sont données plus bas reliant les résistances des joints aux résistances limites d'une bande de nylon de 0,75 mm sur 1,27 cm.
En ce qui concerne la température, quand le joint est soumis à la tension alors qu'il est à la température de 2050 C, la résistance de joint est de 275 kg, tandis que si la tension n'est pas appliquée tant que le joint n'a pas atteint la température ambiante, la résistance du joint est de 137 kg. On se souvient que des joints à résistance élevée peuvent encore tre obtenus en limitant soigneusement le trajet total, comme indiqué précédemment.
En ce qui concerne la période de refroidissement, des résistances de joint d'environ 275 kg sont obtenues quand la tension est appliquée dans les 15 sec après la formation du joint, des résistances d'environ 205 kg quand la tension est appliquée environ 1 mn après la formation du joint, et des résistances d'environ 145 kg quand la tension est appliquée environ 2 mon ou plus après la formation du joint.
Un effet réellement intéressant relatif à la tension des joints chauds entre les extrémités d'une bande de nylon est que plus la tension appliquée est grande, plus la résistance limite du joint est grande. De plus, la résistance du joint excède la tension de sorte que, pour les boucles tendues, la résistance du joint peut tre fortement améliorée en soumettant le joint chaud à l'action de la tension de la boucle. La résistance limite du joint, obtenue ainsi, est plus grande que la tension réelle dans la boucle de sorte que la boucle terminée reste inaltérée à moins que des contraintes anormales se rencontrent pendant le traitement subséquent.
La transmission de la charge à travers le joint est considérablement améliorée, probablement parce que la température des parties de la bande constituant la surface du joint au moment où le joint est tendu rend ces parties plus ductiles et leur permet de supporter une déformation plastique, de sorte que le joint peut tre allongé sans se rompre. Quand le joint est ensuite refroidi, les parties de la bande constituant le joint perdent leur ductilité et le joint est, en fait, précontraint.
Quand la charge sur le joint est finalement supprimée, par exemple en coupant la boucle formée par la bande, le joint prend une configuration ondulée mettant en évidence l'effet de précontrainte.
Pour obtenir la résistance maximum, la liaison de fusion entre les régions en contact comprend la longueur entière de la surface de contact. Alors que le joint peut tre plus court quand on utilise toute la largeur de la bande, la configuration du joint en canaux présente l'avantage d'isoler toutes les surfaces de rupture qui se développent. L'uniformité de répartition de cette liaison par fusion est obtenue en concentrant la trajectoire du mouvement de frottement glissant et en obligeant chaque point de chaque surface de contact à effectuer un trajet total comparable. Un arrangement préféré pour obtenir la répartition désirée dans la région de liaison implique une oscillation de faible amplitude le long d'une trajectoire orientée dans la direction longitudinale de la bande.
Par exemple (fig. 2), pour un joint d'une longueur de 4,44 cm, I'amplitude du mouvement de glissement, indiquée par la lettre M, est approximativement de 3,5 mm.
Ainsi, les surfaces de contact initiales sont maintenues pratiquement alignées pendant le mouvement de frottement et toute production de chaleur est concentrée sur la surface de contact initiale, la dimension des surfaces de bordure non liées aux extrémités longitudinales opposées du joint étant minimisée.
On a utilisé de façon satisfaisante une bande de polypropylène orientée d'une épaisseur de 0,38 à 1,65 mm formant un joint d'une longueur de 4,44 cm pour obtenir une résistance du joint égale à 80 % au moins de la résistance de la bande. Des valeurs correspondantes sont obtenues pour le nylon.
Polypropylène Nylon
Longueur de la face de serrage 4,44 cm id.
Domaine de la pression de contact 7 à 211 kg/cm2 id.
Fréquence d'oscillation 700 à 6000 c/mn id.
Amplitude d'oscillation (sommet à sommet) 1,27 à 12,7 mm id.
Temps d'oscillation 0,2 s ou plus id.
Période de refroidissement 0,10 s ou plus 0,10s
Trajet de frottement total 25 cm ou plus 7,6 à lOcm
Dans ces domaines de fonctionnement, les valeurs de la pression ne sont pas très critiques. Une des nécessités primaires relatives à la pression est d'établir un contact de frottement efficace entre les surfaces en contact de la bande. En général, on a trouvé que plus la fréquence et l'amplitude sont élevées, plus la période de production de chaleur est courte. Il y a un avantage à opérer à des fréquences plus élevées car l'amplitude d'oscillation peut tre réduite de façon correspondante.
La fig. 3 montre un outil de fermeture à frottement comprenant un bâti principal 12 engageant la partie supérieure de l'objet A à ligaturer et présentant une face de serrage 12G dirigée vers le haut venant en contact fixe avec la partie extrme inférieure L de la bande. Une face de serrage 13G est formée à l'extrémité d'un bras basculant vertical 13 qui est monté à sa partie supérieure sur un arbre de pivotement 14 porté par un cadre de montage transversal 15. Le cadre 15 comporte des extrémités opposées 15A fixées à deux tiges de levée 16 qui peuvent tre déplacées verticalement pour amener les faces de serrage 12G et 13G à engager la bande avec les pressions requises.
Le mécanisme de soulèvement des tiges 16 n'est pas représenté; il peut tre pneumatique, par exemple, et doit pouvoir produire et maintenir la pression uniforme prescrite entre les faces de serrage.
La face de serrage mobile 13G est arquée et forme une surface courbe dont l'axe de courbure est sur l'arbre 14.
De mme, la face de serrage 12G est arquée et forme une surface courbe dont l'axe est également sur l'arbre 14.
Dans cet outil, le joint par fusion est formé entre les parties de la bande arquée et parallèles et le trajet oscillant longitudinal se fait le long d'une trajectoire arquée. Le mouvement oscillant est communiqué au bras 13 par un moteur 17 pneumatique, hydraulique ou électrique associé à une région intermédiaire du bras oscillant 13. Cette région comporte des brides verticales parallèles 13F afin de former un canal définissant une voie de guidage radiale dans laquelle peut glisser un palier 18 parallélipipédique. L'extrémité excentrique d'un arbre 17S du moteur est montée dans ce palier 18.
L'extrémité de l'arbre est décalée de l'axe de l'arbre de 0,63 mm pour entraîner le palier 18 selon une orbite circulaire. La trajectoire excentrique de ce point agit seulement horizontalement sur le bras oscillant, mais avec un effet multiplié à l'extrémité inférieure du bras. Un rapport d'au moins 2 à 1 est impliqué pour produire une trajectoire sommet à sommet de 2,5 mm de la face de serrage 13G.
Quand une boucle a été complètement formée autour de l'objet à ligaturer et quand les extrémités chevauchantes de la bande sont engagées entre les faces de serrage 12G et 13G, le moteur est mis en marche pendant une demi-seconde environ et la face 13G exécute un mouvement oscillant longitudinal d'une amplitude, de sommet à sommet, de 2,5 mm à une fréquence de 5000 c/mn.
Ce mouvement développe un trajet de frottement glissant pratiquement sur tous les points de la surface de la bande dans la région de contact d'environ 25,4 cm, valeur suffisante pour amener les surfaces en contact à la température de fusion dans le cas du polypropylène. Les surfaces en contact commencent à se lier à ce moment si la puissance du moteur est coupée, la solidification commençant réellement quand l'arbre du moteur s'amortit jusqu'à l'arrt. La pression sur les surfaces en contact est maintenue pendant une période de refroidissement au cours de laquelle une solidification pratiquement com plut, est obtenue. Après la période de refroidissement, un organe de coupe 19 monté à proximité du bord longitudinal du bras 13 sépare la bande de la bobine d'alimentation non représentée.
La coupure de la bande est effectuée aussi près que possible de la surface fondue afin d'éviter la présence de pattes allongées s'étendant depuis le joint scellé. Le bras oscillant est fixe et centré quand la bande est coupe pour faciliter la précision de la coupe.
L'outil représenté à la fig. 3 peut tre utilisé dans les mmes conditions avec une bande de nylon si le joint est soumis à une tension alors qu'il est encore chaud.
L'outil représenté aux fig. 4 et 5 permet d'effectuer seul la tension et le joint par frottement. Cet outil 20 comprend une base 21 comportant un pied 21F en contact avec l'objet à ligaturer. Une boite à engrenages 22 est disposée le long de la base et comporte un arbre de pivotement 23 qui se projette à travers un berceau 24, un ressort de torsion 23T et une bielle externe 25. La boîte 22 porte aussi une extrémité d'un arbre 26 dont l'extrémité opposée est logée dans la bielle 25.
Une roue d'avance 27 est montée sur l'arbre 26 et entraînée par ce dernier, et elle recouvre une enclume courbe 28 à concavité tournée vers le haut, montée sur le pied 21F de la base. Les parties extrmes U et L de la bande sont montées en chevauchement entre la roue 27 et l'enclume 28 et la position de ces parties est contrôlée pendant le fonctionnement de l'outil pour produire les relations de pression requises entre les parties U et L.
La boîte d'engrenages 22 reçoit une extrémité d'un logement 29 pour un embrayage à choc dont l'autre extrémité s'étend dans un moteur pneumatique 30 et porte ce moteur. Quand l'outil est utilisé, le moteur pneumatique est actionné et agit par l'embrayage pour entraîner les engrenages qui sont connectés à l'arbre 28 jusqu'à ce que la roue 27 produise une tension donnée sur la boucle formée par la bande. A ce moment, I'em- brayage applique de façon répétée une charge impulsive de façon que la roue 27 tourne progressivement dans le sens assurant la tension de la boucle. La boucle tendue ramène à son tour la roue d'avance quand le permet l'embrayage.
Ainsi, on produit un mouvement oscillant à grande vitesse entre les parties U et L de la bande tandis que la roue d'avance 27 et l'enclume 28 sont maintenues à la distance voulue pour assurer les relations de pression désirées. Cet outil est capable de produire des joints efficaces dans un domaine spécifié, comme indiqué précédemment.
Bien que la commande du trajet total soit moins précise avec l'outil réglé à la main des fig. 4 et 5, les valeurs du trajet total ne sont pas critiques dans le cas d'une bande de polypropylène tant qu'une valeur minimum est assurée. Avec le nylon, le retrait rapide de l'outil, après le scellage, au moyen d'une poignée de libération, permet à la tension de la boucle d'agir sur le joint quand il est encore chaud, dans quel cas la commande du trajet total n'a pas besoin d'tre précise.
Un autre outil de fermeture est représenté aux fig. 6, 7 et 7A. Cet outil utilise un mouvement alternatif linéaire longitudinalement aux parties extrmes de la bande. Il va tre décrit en rapport avec une boucle se fermant à la partie inférieure de l'objet, l'extrémité supérieure U de la bande étant adjacente à l'objet à ligaturer et maintenue fixe. Un élément de serrage supérieur 40 est un prolongement du bâti principal et placé en contact fixe avec l'objet A. Un élément de serrage inférieur 41 est monté dans une voie de guidage 42G découpée dans un bloc de guidage 42. L'élément 41 comporte des brides latérales 41F qui s'insèrent de bout dans le bloc de guidage 42 pour empcher une séparation des parties en direction verticale.
Le bloc 42 est porté par un plateau de pression 43 monté sur une tige de levée 44 qui est soulevée par tout dispositif approprié capable d'établir et de maintenir une pression uniforme entre les éléments de serrage. Un bras d'entraînement 45 à mouvement alternatif est connecté à pivot à l'élément de serrage inférieur 41 et entraîné de manière à permettre sa mise en marche et son arrt à des instants appropriés.
L'outil comporte des mâchoires rainurées, chaque élément de serrage 40 et 41 présentant une face de serrage comportant des rubans de dents 40T et 41T alignés longitudinalement et espacés par des canaux longitudinaux 40C et 41C (fig. 7A). Le joint résultant est caractérisé par une formation en canaux comprenant des régions fondues s'étendant longitudinalement et disposées côte à côte, séparées par des régions longitudinales intermédiaires qui ne sont pas réunies entre elles.
L'outil représenté aux fig. 8, 9 et 10 va tre décrit dans le cas d'une ligature à la partie supérieure de l'objet et comporte un mode de mouvement de frottement glissant différent de celui des outils précédents. Cet outil comprend un élément de serrage inférieur 50 qui est constitué par un prolongement du bâti et vient en contact fixe avec l'objet A. Un élément de serrage supérieur 51 est disposé à pivotement lâche sur une série de rails de guidage 52 avant et arrière opposés, portés par le bâti d'un moteur 53. Ce dernier comporte un arbre moteur 54 se terminant par une extrémité excentrique 54A d'une section transversale non circulaire qui se loge dans une douille supérieure for tige d'entraînement transversale 65R qui est logée dans une fourche 62F à l'extrémité supérieure du bras 62.
Un déplacement arqué du bras oscillant produit un déplacement alternatif linéaire horizontal de l'élément de serrage inférieur 65 selon une direction longitudinale à la bande.
Des coussins de caoutchouc 67 et 68 sont montés sur des blocs stationnaires 69 et 70 sur les côtés opposés du bras 62 et les solénoïdes sont agencés pour tre actionnés alternativement et pour entraîner le bras en un mouvement oscillant à une fréquence de 5000 c/mn avec une amplitude de sommet à sommet de 5,1 mm.
Un avantage de cet outil est que la direction du mouvement initial du bras 62 est facilement contrôlée par les circuits d'excitation non représentés des solénoïdes. En particulier, le solénoïde qui oblige l'élément de serrage à se déplacer vers le mécanisme de tension qui est associé à l'outil de serrage et qui se trouve disposé dans la boucle permet de rattraper le mou de l'extrémité d'alimentation de la bande. Cette relation est de grande importance quand le bras oscillant est mis en marche à partir d'une position de déplacement maximum plutôt qu'à partir de la position de point mort représentée à la fig. 11.
Un départ depuis une position de déplacement maximum est également facile à obtenir par une commande appropriée des circuits. De plus, un arrt au point mort peut tre obtenu également par la commande des circuits des solénoïdes. Une technique de point mort élimine l'action d'amortissement finale des dispositifs oscillants précédents et, dans le cas de certaines matières et pour certaines conditions de fusion, elle peut améliorer la solidification initiale et la résistance limite du joint.
Un certain nombre d'outils à déplacement dans un seul sens vont tre décrits. L'outil 80 représenté à la fig. 12 est appuyé sur l'article A à ligaturer. une boucle de la bande S encerclant librement l'objet et comportant des parties chevauchantes supérieure U et inférieure L qui sont enfilées dans l'outil. La partie supérieure U est libre. L'outil 80 comprend une base rigide 81 présentant un pied allongé 81F en contact avec l'objet à ligaturer.
Une boîte à engrenages 82 est incorporée à la base et un organe de tension 83 de type connu est disposé le long d'un côté de la base. L'organe de tension comprend un arbre de pivotement 84 qui se projette depuis la boîte à engrenages et porte une bielle externe 85. Un arbre 86 se projette depuis la boîte et son extrémité externe est montée dans la bielle 85, un levier de libération 87 étant monté sur le côté opposé de la boîte 82 pour commander la libération d'une roue d'avance W par rapport à une enclume de tension 88 qui est logée dans le pied 81F.
Un moteur pneumatique 89 est monté de bout sur la boîte à engrenages et peut comporter une poignée permettant de manipuler l'outil. Le moteur 89 porte une conduite d'air souple 89L envoyant de l'air comprimé à une pression comprise entre 5,6 et 7 kg/cm2. Un cylindre 90 est disposé longitudinalement dans la direction opposée à partir de la boîte 82 et comprend, d'une pièce, une paroi creuse 90W supportant une mâchoire de pression principale 91 capable de glisser verticalement, surmontant une mâchoire de pression fixe 92 en contact avec le pied 81F.
Dans la boucle formée par la bande représentée à la fig. 12, la partie inférieure L s'appuie sur l'enclume de tension 88 pour tre serrée par celle-ci et amenée le long du pied 81F afin de chevaucher la mâchoire inférieure fixe 92, tandis que la partie supérieure U est enfilée dans l'outil de façon à chevaucher la partie inférieure L et à tre initialement en contact avec la roue d'avance W et plus tard avec la mâchoire mobile 91. La partie supérieure U de la bande qui vient d'une bobine d'alimentation est maintenue fermement par un mécanisme de serrage 93 porté sur l'extrémité externe libre d'un piston 94 qui fonctionne dans le cylindre 90.
En fonctionnement, la boucle de la bande est lâche autour de l'objet (fig. 12) et l'outil est appliqué latéralement sur les parties chevauchantes U et L de la bande.
A ce moment, le levier 87 est actionné pour pousser la roue W vers l'enclume 88 afin d'engager et de serrer les parties chevauchantes de la bande. Le moteur pneumatique 89 est alors actionné pour entraîner la roue W dans le sens voulu pour produire la tension de la boucle à une valeur déterminée par le réglage du moteur. La longueur libre de la partie supérieure U de la bande est ainsi tendue et fermement engagée ensuite par le mécanisme de serrage 93. Un bouton de commande 95 associé à la bâche du moteur est actionné pour appliquer l'air sous pression à la mâchoire principale mobile 91 et la déplacer vers le bas, de sorte que les régions correspondantes des parties U et L sont comprimées l'une contre l'autre, chaque surface de contact étant en contact de frottement avec la surface opposée.
La pression peut tre de 350 kg/cm", mais des variations de plus ou moins 50 % sont possibles à partir de cette valeur. La forme de la mâchoire mobile 91 étudiée pour proportionner la surface de la face de la mâchoire mobile en contact avec la bande à la surface de l'extrémité supérieure de la mâchoire mobile permet l'établissement de la pression désirée. La bande est maintenant fermement maintenue entre les mâchoires 91 et 92 et le levier 87 de libération de la roue W est déplacé pour élever cette roue W afin que les régions U et L de la bande, adjacentes à la roue W et à l'enclume de tension 88, ne soient pas empchées de se déplacer.
Un autre bouton de commande 96 monté sur la bâche du moteur 89 est alors actionné pour appliquer une force contre le piston 94. Des soupapes de libération sont également disponibles pour permettre l'entrée rapide de l'air comprimé dans le cylindre 90 afin de pousser le piston 94 et le mécanisme de serrage 93 de la position représentee en lignes continues à la position représentée en lignes mixtes (fig. 12). Dans cette technique, une force est appliquée à la partie supérieure U de la bande par le mouvement rapide du mécanisme de serrage 93.
Cette force peut tre appliquée à la bande en des positions espacées de plusieurs centimètres depuis les mâchoires 91, 92, dans quel cas, par suite du frottement statique agissant sur la partie supérieure de la bande, le mouvement ne peut se produire instantanément aux surfaces de contact, mais la bande s'allonge légèrement jusqu'au moment où une tension suffisante s'établit pour surmonter le frottement statique et permettre le déplacement rapide de la partie supérieure U de la bande entre la mâchoire 91 et la partie inférieure fixe L de la bande.
Le mouvement de la bande au niveau des mâchoires peut tre de 1,27 à 2,22 cm. On produit ainsi un mouvement de frottement glissant relatif des surfaces en contact des parties U et L de la bande tandis qu'elles sont comprimées entre les mâchoires. Ce mouvement engendre de la chaleur qui se répartit en fonction de la répartition de pression dans les surfaces en contact pour produire une fusion superficielle instantanée sur une profondeur limitée. I1 faut noter que le mouvement glissant de la bande tire la boucle quelque peu plus étroitement autour de l'objet. Cela peut se faire en limitant la tension initiale établie par le moteur 89 agissant par l'intermédiaire de la roue W et aussi par la capacité de la bande plastique d'absorber l'effet de choc du mouvement rapide.
Après la fin de ce mouvement de la bande, les surfaces fondent et se solidifient tandis que les mâchoires 91, 92 continuent leur action pour comprimer les surfaces en contact l'une contre l'autre. Après la solidification, les mâchoires peuvent tre écartées de la bande et l'outil peut tre retiré.
Il est plus avantageux d'utiliser l'outil en réglant le moteur pneumatique à une valeur quelque peu inférieure à la tension de ligature finale désirée, en utilisant un mouvement de frottement subséquent de la partie supérieure U de la bande dans une direction qui assure une nouvelle tension de la bande. Le procédé inverse est aussi possible dans lequel le trajet d'impact est imparti à l'extrémité de la bande dans une direction qui réduit la tension.
La fig. 13A montre un outil manuel 100 reposant sur l'objet A à ligaturer et une boucle d'une bande S entourant librement l'objet, la bande comportant des parties supérieure U et inférieure L se chevauchant enfilées dans l'outil. La partie supérieure U est à nouveau libre. L'outil 100 comprend une base rigide 101 comportant un pied allongé 101F en contact avec l'objet A à ligaturer. A une extrémité, la base porte une roue d'avance W qui surmonte une enclume 102 montée sur la base et qui peut tre actionnée dans le sens de tension de la boucle par une manceuvre répétée d'une poignée de tension 103.
A l'extrémité opposée, la base porte une mâchoire inférieure fixe 104 à surface rugueuse et une mâchoire supérieure mobile 105 également à surface rugueuse en face de la mâchoire 104 et actionnée par la commande d'un levier de pression 106 pour amener les mâchoires en engagement de pression avec les parties chevauchantes de la bande après que la boucle formée par cette bande a été tendue par la roue W.
Finalement, la base porte une mâchoire de jonction fixe 107 qui peut aussi, mais non nécessairement, comporter une surface rugueuse faisant face à une mâchoire de jonction mobile 108 qui peut tre pressée vers la mâchoire fixe sous la commande d'un mécanisme à levier non représenté qui peut tre semblable au mécanisme à levier 106 et au mécanisme commandant les mâchoires 104, 105. La mâchoire mobile 108 comporte une face de contact unie et peut tre poussée vers la mâchoire correspondante pour comprimer les parties de la bande sous une pression notable.
L'outil de la fig. 13A produit un mouvement de glissement à un seul sens de la partie supérieure U de la bande, similaire à celui produit par l'outil de la fig. 12.
En fonctionnement, une boucle de la bande S encercle librement l'objet A, les parties chevauchantes U et L de la bande étant prtes à tre enfilées latéralement dans l'outil. Dans ce but, les mâchoires 104, 105 et 107, 108 sont ouvertes et la roue W est soulevée au-dessus de l'enclume de tension 102 quand l'outil est appliqué initialement. Ensuite, la poignée de tension 103 abaisse la roue W et elle est basculée de façon répétée pour faire tourner cette roue W et exercer une tension sur la boucle alors que les deux séries de mâchoires restent ouvertes pour permettre le trajet de tension désirée de la bande.
Quand la tension désirée de la bande est atteinte, le levier 106 est actionné pour engager les mâchoires de serrage 104, 105 fermement avec les parties chevauchantes de la bande, la tension de la boucle étant maintenue ensuite par les mâchoires 104, 105 jusqu'à ce que le joint soit complètement formé. La roue W est maintenant soulevée pour libérer l'extrémité de la bande afin qu'une région lâche R de la bande (fig. 13B) puisse tre manuellement tirée entre les mâchoires 104, 105 et 107, 108.
Ensuite, les mâchoires 107, 108 sont engagées (fig.
13C) et la roue W est abaissée pour établir l'engagement d'entraînement avec la partie supérieure libre de la bande. Une nouvelle manoeuvre de la poignée 103 assure la tension de la section de la bande entre les mâchoires 107, 108 et la roue de tension, avec un frottement statique entre la mâchoire 108 et la partie supérieure U de la bande qui maintient initialement la partie supérieure lâche de la bande dans la région comprise entre les séries de mâchoire (fig. 13C). La tension s'établit rapidement par suite du mouvement de la roue W, jusqu'à ce que ce frottement statique soit surmonté, et à ce moment, la bande lâche est rapidement tirée à travers les mâchoires 107, 108 pour assurer la fusion des faces en contact (fig. 13D).
Les mâchoires 107, 108 continuent à agir après l'achèvement de ce mouvement de glissement commandé pour produire la solidification des régions fondues disposées alors entre ces mâchoires 107 et 108.
Un outil impliquant un déplacement semblable de la bande est représenté à la fig. 13E et comprend un organe de tension primaire 110 et un organe de tension secondaire 111 disposés de part et d'autre de deux mâchoires de jointure 107, 108. La boucle formée par la bande est enfilée dans l'outil et une tension est effectuée en faisant tourner les roues W des deux organes de tension 110 et 111 en synchronisme. L'organe de tension primaire 110 comporte une roue qui se déplace légèrement plus rapidement que celle de l'organe de tension secondaire pour établir graduellement une région R d'un mou donné entre ces roues. Les mâchoires 107, 108 sont ouvertes pendant la période de tension et de formation de la région R.
Les mâchoires 107, 108 sont ensuite fermées et l'organe de tension secondaire 111 est actionné alors que la tension est maintenue sur la boucle par l'organe de tension primaire 110.
A nouveau la tension s'établit tandis que le frottement statique au niveau des mâchoires 107, 108 maintient la partie supérieure de la bande stationnaire. Finalement, le frottement statique est surmonté et la partie supérieure de la bande est rapidement tirée à travers les mâchoires 107, 108 jusqu'à ce que le mou soit rattrapé.
L'action et l'effet sont donc similaires à ceux décrits pour l'outil de la fig. 13A.
Les fig. 14 et 15 montrent un outil automatique ou semi-automatique. Cet outil est utile avec une bande de matière thermoplastique organique orientée telle que le nylon et le polypropylène, par exemple. I1 comprend un bâti principal 120 comportant des pieds 121 et 122 qui reposent sur un objet A à ligaturer par la boucle d'une bande S encerclant l'objet et comportant des parties extrmes chevauchantes supérieure U et inférieure L qui sont enfilées dans l'outil. La partie supérieure U provient d'une bobine de réserve non représentée. On se réfère parfois par la suite aux parties supérieure U et inférieure L en les désignant comme étant les parties extérieure et intérieure, respectivement.
Le bâti 120 de l'outil constitue un support pour les divers éléments qui agissent en commun lors du fonctionnement de l'outil. Le bâti principal 120 porte deux rouleaux d'alimentation 123 qui peuvent tre actionnés dans les sens indiqués à la fig. 14 pour tirer la bande depuis la réserve non représentée et l'amener autour de l'objet à ligaturer afin de former une boucle lâche. On peut utiliser une glissière non représentée encerclant l'objet pour aider le rouleau 123 à guider la bande dans sa formation en boucle. Les rouleaux 123 peuvent tre actionnés alors dans des sens inverses comme indiqué à la fig. 15 pour établir la tension désirée sur la boucle.
L'extrémité d'alimentation de la bande est coupée alors qu'elle est tendue par les rouleaux 123 (fig. 16) et l'extrémité libre est alors maintenue prte pour amener une nouvelle longueur de bande autour de l'objet suivant.
Le cadre principal 120 porte un mécanisme 124 qui sert à maintenir la boucle sous la tension établie par les rouleaux 123. Ce mécanisme 124 comprend un cylindre de commande 125 pivotant sur une cheville de support 126 et contenant un piston 125P à double action. Le piston 125P comprend une tige de piston articulée à une extrémité d'une bielle 127 dont l'autre extrémité porte un axe de support 128A pour une roue de maintien 138, La bielle 127 et un cliquet de maintien 129 pivotent sur le bâti principal 120 sur une cheville 130 fixe, le cliquet 129 engageant normalement la roue pour permettre la rotation de celle-ci dans un sens seulement indiqué par la flèche de la fig. 15.
La roue 128 est maintenue soulevée pendant que la boucle est mise en place, de l'air étant envoyé du côté gauche du piston 125P pendant l'amenée de la bande représentée à la fig. 14. L'air est admis ensuite à droite du piston 125P pour entraîner la bielle 127 dans le sens voulu pour amener la roue 128 vers le pied 121 tandis que les rouleaux 123 exercent une tension sur la boucle.
La partie inférieure L de la bande est maintenue fixe contre le pied 121, mais la partie supérieure U peut se déplacer de façon que la bande lâche soit tirée depuis la boucle. Quand la partie supérieure de la bande se déplace, la roue 128 exécute une rotation dans le sens permis tout en maintenant une pression contre la bande.
Une fois la tension désirée atteinte, la roue 128 agit pour empcher le mouvement inverse de la partie supérieure de la bande et maintenir ainsi la tension de la boucle.
Des organes de jointure 130' comprennent un sabot de serrage flottant 131 qui constitue une mâchoire mobile espacée au-dessus d'une mâchoire fixe constituée par le pied 122 pendant l'enfilage et la tension de la boucle illustrée par les fig. 14 et 15. La mâchoire mobile 131 comprend une tige verticale 132 fendue pour recevoir une extrémité d'une bielle pivotante 133 portée par le bâti principal. La bielle 133 est représentée dans la position de soulèvement du sabot 131 aux fig. 14 et 15, laissant un jeu suffisant au-dessous de la mâchoire 131 pour le libre mouvement de la bande. Un cylindre 134 pivote sur une cheville 135 portée par le bâti principal. Un piston 134P à double action est logé dans le cylindre 134 et porte une tige de commande externe 136.
La tige 136, quand elle est dans sa position d'extension complète (fig. 14 et 15), maintient la bielle 133 dans sa position d'élévation de la mâchoire.
Un mouvement de glissement contrôlé, sous une pression donnée, est imparti à la mâchoire mobile au moyen d'une came d'entraînement 137 qui pivote sur une cheville 138 portée par le bâti principal. La came 137 comporte une tte en fourche définissant des parois qui présentent des fentes 137S recevant des extrémités 132E d'une cheville portée par la tige 132. Des ressorts héli coïdaux 139 agissent entre la came 137 et la mâchoire 131 pour déterminer la pression de la mâchoire contre la bande. La charge élastique contre la bande varie quelque peu selon la position angulaire de la came 137.
Quand la boucle formée par la bande doit tre enfilée et tendue, la came 137 est dans la position représentée aux fig. 14 et 15 dans laquelle elle est maintenue par un ressort d'entraînement principal 140 monté entre un siège fixe 141 solidaire du bâti 120 et un bras de levier 137A prolongeant la came 137. Une lame de coupe 142 chevauche la mâchoire 131 à son extrémité frontale et peut tre actionnée pour un épaulement 143 de la came 137 pour séparer l'extrémité d'alimentation de la bande immédiatement avant la formation du joint. L'action de coupe de la bande est représentée à la fig. 16 qui montre les rouleaux 123 agissant dans des sens tels qu'ils tendent l'extrémité d'alimentation de la bande pour faciliter une coupe nette de la partie supérieure externe U de la bande.
L'extrémité de la tige de piston 136 comporte un crochet 136H qui s'engage au-dessous du bras de levier 137A de la came et permet l'élévation du piston 134P pour armer le ressort 140 par rotation de la came dans la position représentée à la fig. 16. Le mouvement initial vers le haut de la tige de piston 136 libère la bielle 133 et permet aux ressorts 139 d'appuyer la mâchoire mobile 131 flottante sur la partie extérieure libre de la bande.
La came 137, en tournant dans la position de la fig. 16, retire la mâchoire 131 afin de tirer suffisamment le mou dans la partie extérieure de la bande pour permettre la course subséquente. La tige de piston 136 comporte un épaulement incliné 136S dans sa région intermédiaire qui peut s'engager avec un épaulement correspondant 141S sur une butée fixe 141 vers l'extrémité de la course vers le haut du piston 134P. L'action réciproque entre les épaulements 136S et 141S fait basculer la tige de piston comme le montre la fig. 17 pour libérer la came 137 et permettre au ressort principal 140 de faire tourner cette came rapidement. La rotation de la came de la position de la fig. 16 à celle de la fig. 17 communique à la mâchoire mobile 131 une course rapide vers l'avant sous une pression notable.
Une pression suffisante continue à agir sur la mâchoire à la fin de sa course pour permettre la solidification et la fusion désirées des régions adjacentes des parties chevauchantes de la bande.
Après une période de refroidissement d'une à deux secondes, la tige de piston 136 est abaissée pour engager la bielle 133 et soulever la mâchoire 131 afin de permettre à la tension complète de la boucle d'agir sur le joint fondu par frottement. Avec des matières telles que le nylon, la résistance limite du joint est considérablement améliorée quand on soumet ainsi le joint à un effort alors qu'il est encore chaud.
Method for forming a ligature around an object
The present invention relates to a method for forming a ligature around an object. It relates in particular to the formation of a ligature by means of a thermoplastic strip.
Steel strips have long been used for fixing and repacking operations of all kinds. Many devices have been used to secure the ends of steel strips, including various types of fasteners, loops surrounding the strip, seals or shear joints. The principle has always been to establish a loop around the object, to tighten the loop so that it engages the object and then, the ends of the loop being aligned and fixed by overlapping, to perform a seal to lock the ends of the strip between them.
Plastic bands appeared much later as ties and gradually became more prominent. There are a large number of applications where plastic tape is most suitable, especially where the strength of steel is not required. For example, the plastic band is more elastic than the steel band and can be more easily stretched than the latter, so that it constitutes the ideal bond for packages subject to expansion and contraction and for packages subject to expansion and contraction. to handling conditions which impose significant loads on the belt. Many old applications and an ever increasing number of new applications do not require belts having the strength of steel. In addition, plastic belts have constantly improved strength.
Thus, linearly oriented nylon or polypropylene tapes commonly manufactured today offer significantly higher tensile strength than the plastic tapes initially introduced a few years ago.
Among the factors which have led to the increased use of plastic tape are greater flexibility, greater elasticity and lower cost. Another advantage of plastic tape is its ease of handling.
During the development of the plastic band, the fastening of the bands was very studied, as it was the case with the steel bands. The process generally consists of forming a loop and narrowing it and, while keeping the opposite ends of the strip fixed and aligned, making a complete seal by applying a member surrounding the strip in the same way as for steel strips. . The tightening of this member depends on the effect of the mechanical locking obtained by deforming or filling the strip and the tightening member.
The clamps disposed around the band are not fully effective, the weakness of the plastic band in shear limits limiting the pleating and locking techniques normally used with such members. Nevertheless, many forms of organs have been used. In addition, many types of loops have been used to manually surround the bands.
Knowledge of the insufficiency of mechanical locking connections for plastic bands has led to consider a number of joining operations consisting of melting the overlapping parts of the thermoplastic band. Heated pressure jaws can be applied to the overlapping parts of a strip to soften the entire cross section of the latter and produce fusion, but unfavorable effects modify the character and strength of the strip. Other possible joining operations include high frequency heating and ultrasonic vibration heating. The thermal effects produced by these methods are not advantageous, although these methods are easy to control.
Even the most efficient massive heating methods do not make it possible to locate the heat input in the superficial regions which must be softened or melted, which leads to inadequacies or to high prices and, what is even more important, to alteration of the characteristics of the plastic at the seal. In addition, the cost of equipment for these methods precludes their use in many cases.
The method forming the subject of the invention is characterized in that a loop encircling the object is formed with a length of thermoplastic tape, so that the loop comprises parts of the tape overlapping, the loop is kept around of the object while performing a sliding frictional movement between the contacting surface regions of the overlapping portions of the strip until the contact surfaces are fused, and the overlapping portions of the strip are compressed against each other to maintain the molten surface regions in contact to complete the solidification of the contact surfaces.
This method deviates frankly from those used heretofore in the field of bands and it constitutes the best solution to the problem of fixing a loop of a plastic band to form a ligature around an object.
The movement of the tape necessary in the vicinity of a loop encircling the object has delayed the present solution, but the techniques which this implies have been found possible and allow to produce a sliding friction movement between the overlapping parts of the tape which are compressed at opposite ends of a taut loop. In some cases, the physical characteristics which have posed a problem for the attachment of a plastic band in the form of a ligature around an object have made it possible to make the plastic bands compatible with the requirements of a sliding movement. In this regard, mention may be made of the flexibility, the tension rate, and the surface sliding characteristics of a plastic strip.
Another apparent impediment to the development of this new process is that it depends on thermal fusion; the disadvantageous effects of heat on plastic tape are known and were actually demonstrated in the first tests. The thermal problem is, however, easily controlled in the practice of the present process. It should be noted that the production of heat by friction is a function of pressure, so that friction and melting occur in regions which are necessarily simultaneously subjected to pressure. When distributing the pressure over a large area, the molten surface regions resulting from the sliding frictional motion are actively worked and stressed and, after solidification, show the desired strength properties for the material constituting the strip.
The pressure distribution over a large area determines the size and shape of the seal contact layer. This layer has a suitable dimension in actual practice and optimum strength can be obtained without the joint having an excessive length, which constitutes a very important factor for the tools and apparatus used in the process.
Although noticeable pressure is an important factor in the production of heat by friction, the instantaneous value of the pressure is not particularly critical and can, in fact, vary appreciably during the phase of actual movement without varying by. significantly the effect of the merger.
Some of the advantages of the technique of producing heat of fusion by sliding friction are due to the fact that the heat is concentrated on the surfaces to be joined, that the adjacent material of the strip is not adversely affected by heat, that heat distribution over a large area and surface melting are achieved easily and accurately, and the thermal energy produced on the surface is accompanied by a widely distributed pressure so that melting can only have one surface softening effect. The final seal is resistant to tension but can be easily undone when desired.
A number of effective techniques have now been proposed based on the sliding frictional motion in a tight loop for tying an object.
Some use an oscillating or reciprocating motion of one end of the band associated with the loop. The sliding movement is performed in the presence of significant pressure. When movement is complete, the molten surfaces are held stationary and in contact over a large area and compressed against each other so that the tension of the loop does not interfere with the initial solidification of the contacting surfaces. The process also forms and closes loops which can loosely encircle the object.
The appended drawing illustrates, by way of example, implementations of the method which is the subject of the invention and represents various tools used in these implementations.
Fig. 1 is a schematic view of a band used in these implementations and arranged around the object to be ligated.
Fig. 2 is a perspective view of the seal of the strip shown in FIG. 1.
Fig. 3 is a view, partially in section, of a first tool.
Fig. 4 is a plan view of a second tool.
Fig. 5 is an elevational view corresponding to FIG. 4.
Fig. 6 is an elevational view of a third tool.
Fig. 7 is a section along 7-7 of FIG. 6.
Fig. 7a is a section on a larger scale corresponding to part of FIG. 7.
Fig. 8 is an elevation of a fourth tool.
Fig. 9 is a section on 9-9 of FIG. 8.
Fig. 10 is a view taken along 10-10 of FIG. 8.
Fig. 11 is a view of a fifth tool.
Fig. 12 is a view of a sixth tool.
Fig. 13A is a view of a seventh tool.
Figs. 13B to 13D show various stages in the operation of the tool of FIG. 13A.
Fig. 13E schematically shows an eighth tool.
Fig. 14 is a view of a ninth automatic or semi-automatic tool.
Fig. 14A is a section on 14A-14A of FIG. 14, and
figs. 15, 16 and 17 show the same tool at various stages of its operation.
Fig. 1 shows a loop of a band S encircling an object A to be ligated. U and L portions of the strip at opposite ends of the loop contact and overlap each other at the top of the object. The lower part L is the free end of the strip while the upper part U comes from a spare spool not shown. The tape passes through a mechanism 10 for exerting tension on the buckle and a friction joint mechanism.
It is arranged to produce a fusion bond between the contacting surfaces of the U and L parts.
The tension mechanism 10 can be manual, semi-automatic or fully automatic, and although it is shown associated with a region of the strip which forms part of the loop, it can be associated with a region of the strip external to the loop.
The tension mechanism 10 contemplated herein keeps the ends of the strip fixed during the action of mechanism 11. Such a mechanism is described in US Patent No. 2621893.
It is often advantageous to combine the mechanisms 10 and 11 in a single unit, but they can also be separated and used side by side.
The end parts U and L of the strip are shown in fig. 2 which shows the finished joint. The actual joint area is indicated by the dashed lines J.
For overlapping ends of a 0.38 mm thick polypropylene strip, the joint may be 4.44 cm long when the molten surfaces occupy the entire width of the strip. However, as shown in Figs. 6 and 7, the clamping faces, and therefore the seal, are not necessarily continuous over the entire width of the strip but can be formed by channels formed of longitudinal strips spaced laterally.
The friction fusion joint is made between the contacting regions of the L and U sections of the strip and is located on the surface to avoid altering the orientation properties of the deeper and more interior regions of the strip. The joints produced by this process are easy to control so that they consistently exhibit a strength of about 60-90% of the tensile strength of the web. For a plastic strip of nylon or polypropylene with a width of 1.27 cm and a thickness of 0.38 to 1.65 mm, the length of the seal may advantageously be from 2.5 to 5 cm, although different joint lengths can be used.
The loop is maintained around the object while the mutual fusion of the contacting surfaces and the solidification of the overlapping U and L parts are carried out.
A large area fusion is performed concurrently in each of the opposing surface regions by performing a sliding frictional motion under significant pressure, while simultaneously maintaining the loop engaged with the object. The fused surface regions of the overlapping parts are kept compressed against each other under a high pressure in order to keep them in fixed melting contact to achieve the solidification of these surfaces and the union of the parts of the strip.
The conditions of pressure and movement necessary to produce a sudden rise in temperature in the corresponding surfaces of the strip are taken advantage of to limit the depth of the fusion zones and to avoid altering the orientation properties of the adjacent internal regions of the strip. bandaged. Such conditions of pressure and movement have been found to be effective in that the coefficient of friction between the faces of the strip sliding relative to each other decreases when significant melting occurs in all the regions in contact.
For a polypropylene strip, the pressure and movement conditions are determined which allow a fusion effect after a total sliding friction displacement of the faces of the strip of about 25 cm. The conditions of pressure and movement can be continued beyond this total path, while still obtaining effective solidification, by subjecting the strip to a period of cooling after the end of the movement.
For a nylon web, which is characterized by an exactly defined melting point, a total path of movement of about 7.5 to 10 cm is ensured which is precisely measured and completed at exactly the right time, with effective solidification occurring. while subjecting the strip to a cooling period after the end of the movement. With nylon, a friction path beyond the range shown (7.5-10cm) can create effects that alter the final solidification of the joint unless the joint is under stress while it is still hot.
For example, a nylon strip which melts at approximately 2460 ° C. can be brought to fusion by a total friction-to-slip path of 7.5 cl or preferably substantially more, the strip then being kept fixed to allow the solidification of progress through the mating surfaces, then the gasket is subjected to tension while still hot. The ultimate resistance of the seal both when it is hot and later when it is fully cooled is significantly increased by the tension of the hot seal. Values are given below relating the joint strengths to the limit strengths of a 0.75mm by 1.27cm nylon strip.
Regarding temperature, when the gasket is subjected to tension while it is at the temperature of 2050 C, the gasket strength is 275 kg, while if the tension is not applied until the gasket is has not reached room temperature, the resistance of the seal is 137 kg. It will be remembered that high strength joints can also be obtained by carefully limiting the total path, as indicated above.
Regarding the cooling period, seal resistances of about 275 kg are obtained when tension is applied within 15 sec after forming the seal, resistances of about 205 kg when tension is applied about 1 min after joint formation, and resistances of about 145 kg when tension is applied about 2 mon or more after joint formation.
A really interesting effect relating to the tension of hot joints between the ends of a nylon strip is that the greater the applied tension, the greater the limiting resistance of the joint. In addition, the resistance of the seal exceeds the tension so that, for tensioned loops, the resistance of the seal can be greatly improved by subjecting the hot seal to the action of the tension of the loop. The ultimate strength of the joint thus obtained is greater than the actual tension in the loop so that the completed loop remains unaltered unless abnormal stresses are encountered during subsequent processing.
The transmission of the load through the joint is considerably improved, probably because the temperature of the parts of the strip constituting the surface of the joint when the joint is stretched makes these parts more ductile and allows them to withstand plastic deformation, so that the seal can be lengthened without breaking. When the joint is subsequently cooled, the parts of the strip constituting the joint lose their ductility and the joint is, in fact, pre-stressed.
When the load on the seal is finally removed, for example by cutting the loop formed by the strip, the seal assumes a wavy configuration demonstrating the effect of prestressing.
To achieve maximum strength, the fusion bond between the contacting regions comprises the entire length of the contact surface. While the joint may be shorter when the entire width of the strip is used, the configuration of the joint in channels has the advantage of isolating all the fracture surfaces which develop. The uniformity of distribution of this fusion bond is achieved by concentrating the trajectory of the sliding friction movement and by forcing each point of each contact surface to make a comparable total path. A preferred arrangement for achieving the desired distribution in the binding region involves low amplitude oscillation along a path oriented in the longitudinal direction of the web.
For example (Fig. 2), for a joint 4.44 cm long, the amplitude of the sliding movement, indicated by the letter M, is approximately 3.5 mm.
Thus, the initial contact surfaces are kept substantially aligned during the frictional movement and any heat generation is concentrated on the initial contact surface, the dimension of the edge surfaces not bonded to the opposing longitudinal ends of the joint being minimized.
A 0.38-1.65mm thick oriented polypropylene strip forming a seal 4.44cm long has been satisfactorily used to achieve a seal strength of at least 80% of the joint strength. band resistance. Corresponding values are obtained for nylon.
Polypropylene Nylon
Length of the clamping face 4.44 cm id.
Contact pressure range 7 to 211 kg / cm2 id.
Oscillation frequency 700 to 6000 c / mn id.
Oscillation amplitude (top to top) 1.27 to 12.7 mm id.
Oscillation time 0.2 s or more id.
Cooling period 0.10s or more 0.10s
Total friction path 25 cm or more 7.6 to lOcm
In these areas of operation, the pressure values are not very critical. One of the primary pressure requirements is to establish effective frictional contact between the contacting surfaces of the web. In general, it has been found that the higher the frequency and amplitude, the shorter the period of heat generation. There is an advantage in operating at higher frequencies because the oscillation amplitude can be correspondingly reduced.
Fig. 3 shows a friction closure tool comprising a main frame 12 engaging the upper part of the object A to be ligated and having a clamping face 12G directed upwards coming into fixed contact with the lower end part L of the strip. A clamping face 13G is formed at the end of a vertical rocking arm 13 which is mounted at its upper part on a pivot shaft 14 carried by a transverse mounting frame 15. The frame 15 has opposite ends 15A attached to it. two lifting rods 16 which can be moved vertically to cause the clamping faces 12G and 13G to engage the strip with the required pressures.
The mechanism for lifting the rods 16 is not shown; it can be pneumatic, for example, and must be able to produce and maintain the prescribed uniform pressure between the clamping faces.
The movable clamping face 13G is arcuate and forms a curved surface whose axis of curvature is on the shaft 14.
Likewise, the clamping face 12G is arcuate and forms a curved surface whose axis is also on the shaft 14.
In this tool, the fusion joint is formed between the arcuate and parallel parts of the strip, and the longitudinal oscillating path is along an arcuate path. The oscillating movement is communicated to the arm 13 by a pneumatic, hydraulic or electric motor 17 associated with an intermediate region of the oscillating arm 13. This region comprises parallel vertical flanges 13F in order to form a channel defining a radial guide track in which can slide. a parallelepiped bearing 18. The eccentric end of a motor shaft 17S is mounted in this bearing 18.
The end of the shaft is offset from the axis of the shaft by 0.63 mm to drive the bearing 18 in a circular orbit. The eccentric path from this point acts only horizontally on the swingarm, but with a multiplied effect at the lower end of the arm. A ratio of at least 2 to 1 is involved to produce a 2.5mm top-to-top path of the 13G clamp face.
When a loop has been completely formed around the object to be ligated and when the overlapping ends of the tape are engaged between the clamp faces 12G and 13G, the motor is started for about half a second and the face 13G performs a longitudinal oscillating movement of an amplitude, top to top, of 2.5 mm at a frequency of 5000 c / min.
This movement develops a sliding friction path at virtually all points of the web surface in the contact region of about 10 inches, sufficient to bring the contacting surfaces to melting temperature in the case of polypropylene. . The mating surfaces begin to bond at this point if the power to the motor is turned off, with solidification actually starting when the motor shaft is damping to a stop. The pressure on the contacting surfaces is maintained during a cooling period during which substantially complete solidification is obtained. After the cooling period, a cutting member 19 mounted near the longitudinal edge of the arm 13 separates the strip from the supply reel, not shown.
The strip cut is made as close to the molten surface as possible to avoid the presence of elongated tabs extending from the sealed joint. The swing arm is fixed and centered when the web is cut to aid in the precision of the cut.
The tool shown in fig. 3 can be used under the same conditions with a nylon strip if the seal is subjected to tension while it is still hot.
The tool shown in fig. 4 and 5 make it possible to carry out the tension and the seal by friction alone. This tool 20 comprises a base 21 comprising a foot 21F in contact with the object to be ligated. A gearbox 22 is disposed along the base and has a pivot shaft 23 which projects through a cradle 24, a torsion spring 23T and an outer connecting rod 25. The box 22 also carries one end of a shaft. 26, the opposite end of which is housed in the connecting rod 25.
A feed wheel 27 is mounted on the shaft 26 and driven by the latter, and it covers a curved anvil 28 with concavity facing upwards, mounted on the foot 21F of the base. The end U and L parts of the belt are mounted overlapped between the wheel 27 and the anvil 28 and the position of these parts is controlled during tool operation to produce the required pressure relationships between the U and L parts. .
The gearbox 22 receives one end of a housing 29 for an impact clutch, the other end of which extends into an air motor 30 and carries this motor. When the tool is in use, the air motor is actuated and acts by the clutch to drive the gears which are connected to shaft 28 until wheel 27 produces a given tension on the loop formed by the band. At this time, the clutch repeatedly applies an impulsive load so that the wheel 27 gradually turns in the direction providing the tension of the loop. The tensioned loop in turn brings the feed wheel back when the clutch allows it.
Thus, a high speed oscillating movement is produced between the U and L portions of the strip while the feed wheel 27 and the anvil 28 are kept at the desired distance to provide the desired pressure relationships. This tool is capable of producing effective seals in a specified area as stated previously.
Although the control of the total path is less precise with the manually adjusted tool of fig. 4 and 5, the total path values are not critical in the case of a polypropylene web as long as a minimum value is ensured. With nylon, the rapid removal of the tool, after sealing, by means of a release handle, allows the tension of the buckle to act on the seal when it is still hot, in which case the control of the total route does not need to be precise.
Another closing tool is shown in Figs. 6, 7 and 7A. This tool uses linear reciprocating motion longitudinally to the end portions of the belt. It will be described in relation to a loop closing at the lower part of the object, the upper end U of the strip being adjacent to the object to be ligated and kept fixed. An upper clamping element 40 is an extension of the main frame and placed in fixed contact with the object A. A lower clamping element 41 is mounted in a guide track 42G cut from a guide block 42. The element 41 comprises side flanges 41F which fit end into guide block 42 to prevent separation of the parts in the vertical direction.
The block 42 is carried by a pressure plate 43 mounted on a lifting rod 44 which is lifted by any suitable device capable of establishing and maintaining uniform pressure between the clamping elements. A reciprocating drive arm 45 is pivotally connected to the lower clamp member 41 and driven so as to enable it to be turned on and off at appropriate times.
The tool has grooved jaws, each clamping element 40 and 41 having a clamping face comprising ribbons of teeth 40T and 41T aligned longitudinally and spaced by longitudinal channels 40C and 41C (Fig. 7A). The resulting joint is characterized by a channel formation comprising fused longitudinally extending regions disposed side by side, separated by intermediate longitudinal regions which are not joined together.
The tool shown in fig. 8, 9 and 10 will be described in the case of a ligature at the upper part of the object and comprises a mode of sliding friction movement different from that of the previous tools. This tool includes a lower clamp 50 which is formed by an extension of the frame and comes into fixed contact with object A. An upper clamp 51 is loosely pivoted on a series of front and rear guide rails 52 opposites, carried by the frame of a motor 53. The latter comprises a motor shaft 54 terminating in an eccentric end 54A of a non-circular cross section which is housed in an upper bush for the transverse drive rod 65R which is housed in a fork 62F at the upper end of the arm 62.
An arcuate movement of the swing arm produces a horizontal linear reciprocating movement of the lower clamp 65 in a direction longitudinal to the web.
Rubber cushions 67 and 68 are mounted on stationary blocks 69 and 70 on the opposite sides of the arm 62 and the solenoids are arranged to be actuated alternately and to drive the arm in an oscillating movement at a frequency of 5000 c / min with a peak-to-peak amplitude of 5.1 mm.
An advantage of this tool is that the direction of the initial movement of the arm 62 is easily controlled by the not shown excitation circuits of the solenoids. In particular, the solenoid which forces the clamping element to move towards the tension mechanism which is associated with the clamping tool and which is located in the loop makes it possible to take up the slack in the supply end of the band. This relationship is of great importance when the swing arm is started from a position of maximum displacement rather than from the neutral position shown in fig. 11.
A start from a maximum travel position is also easily achieved by appropriate control of the circuits. In addition, a stop in neutral can also be obtained by controlling the circuits of the solenoids. A dead center technique eliminates the final damping action of previous oscillating devices and, for certain materials and for certain melting conditions, can improve the initial solidification and ultimate strength of the joint.
A certain number of tools with movement in one direction will be described. The tool 80 shown in FIG. 12 is supported on article A to be ligated. a loop of the band S freely encircling the object and having upper U and lower L overlapping parts which are threaded into the tool. The upper part U is free. Tool 80 comprises a rigid base 81 having an elongated foot 81F in contact with the object to be ligated.
A gearbox 82 is incorporated in the base and a tension member 83 of known type is disposed along one side of the base. The tension member includes a pivot shaft 84 which projects from the gearbox and carries an outer connecting rod 85. A shaft 86 projects from the box and its outer end is mounted in the connecting rod 85, a release lever 87. being mounted on the opposite side of the box 82 to control the release of a feed wheel W from a tension anvil 88 which is housed in the foot 81F.
An air motor 89 is end mounted on the gearbox and may include a handle for operating the tool. The motor 89 carries a flexible air line 89L sending compressed air at a pressure between 5.6 and 7 kg / cm2. A cylinder 90 is disposed longitudinally in the opposite direction from the box 82 and comprises, integrally, a 90W hollow wall supporting a main pressure jaw 91 capable of sliding vertically, overcoming a fixed pressure jaw 92 in contact with it. the 81F foot.
In the loop formed by the strip shown in FIG. 12, the lower part L rests on the tension anvil 88 in order to be clamped by it and brought along the foot 81F in order to overlap the fixed lower jaw 92, while the upper part U is threaded into the tool so as to overlap the lower part L and to be initially in contact with the feed wheel W and later with the movable jaw 91. The upper part U of the strip which comes from a supply reel is held firmly by a clamping mechanism 93 carried on the free outer end of a piston 94 which operates in the cylinder 90.
In operation, the loop of the tape is loose around the object (Fig. 12) and the tool is applied laterally to the overlapping U and L parts of the tape.
At this time, the lever 87 is operated to urge the wheel W towards the anvil 88 to engage and clamp the overlapping portions of the strip. The air motor 89 is then actuated to drive the wheel W in the desired direction to produce the tension of the loop at a value determined by the tuning of the motor. The free length of the upper part U of the band is thus stretched and then firmly engaged by the clamping mechanism 93. A control button 95 associated with the motor cover is actuated to apply the pressurized air to the movable main jaw. 91 and move it down, so that the corresponding regions of the U and L parts are compressed against each other, each contact surface being in frictional contact with the opposite surface.
The pressure can be 350 kg / cm ", but variations of plus or minus 50% are possible from this value. The shape of the movable jaw 91 studied to proportion the surface of the face of the movable jaw in contact with it. the band on the surface of the upper end of the movable jaw allows the desired pressure to be established. The band is now firmly held between the jaws 91 and 92 and the wheel release lever 87 W is moved to raise this pressure. wheel W so that the U and L regions of the strip, adjacent to the W wheel and the tension anvil 88, are not prevented from moving.
Another control knob 96 mounted on the engine cover 89 is then actuated to apply a force against the piston 94. Release valves are also available to allow the rapid entry of compressed air into the cylinder 90 in order to push. piston 94 and clamping mechanism 93 from the position shown in solid lines to the position shown in phantom lines (Fig. 12). In this technique, a force is applied to the upper part U of the band by the rapid movement of the clamping mechanism 93.
This force can be applied to the strip in positions spaced several centimeters apart from the jaws 91, 92, in which case, due to the static friction acting on the upper part of the strip, the movement cannot occur instantaneously at the surfaces of the strip. contact, but the strip elongates slightly until sufficient tension is established to overcome the static friction and allow rapid displacement of the upper part U of the strip between the jaw 91 and the fixed lower part L of the bandaged.
The movement of the band at the level of the jaws can be from 1.27 to 2.22 cm. A relative sliding friction movement is thus produced of the contacting surfaces of the U and L portions of the strip while they are compressed between the jaws. This movement generates heat which is distributed according to the pressure distribution in the contacting surfaces to produce instantaneous surface fusion over a limited depth. Note that the sliding motion of the tape pulls the loop somewhat more tightly around the object. This can be done by limiting the initial tension established by the motor 89 acting through the wheel W and also by the ability of the plastic strip to absorb the shock effect of the rapid movement.
After this web movement has ended, the surfaces melt and solidify while the jaws 91, 92 continue their action to compress the surfaces in contact with each other. After solidification, the jaws can be moved away from the strip and the tool can be withdrawn.
It is more advantageous to use the tool by setting the air motor to a value somewhat lower than the desired final ligature tension, using a subsequent frictional movement of the top U of the band in a direction which provides a new belt tension. The reverse process is also possible in which the impact path is imparted to the end of the strip in a direction which reduces the tension.
Fig. 13A shows a manual tool 100 resting on the object A to be ligated and a loop of a band S freely surrounding the object, the band having upper U and lower L overlapping parts threaded into the tool. The upper part U is free again. The tool 100 comprises a rigid base 101 comprising an elongated foot 101F in contact with the object A to be ligated. At one end, the base carries a feed wheel W which surmounts an anvil 102 mounted on the base and which can be actuated in the direction of tension of the loop by repeated actuation of a tension handle 103.
At the opposite end, the base carries a fixed lower jaw 104 with a rough surface and a movable upper jaw 105 also with a rough surface opposite the jaw 104 and actuated by the control of a pressure lever 106 to bring the jaws into position. pressure engagement with the overlapping parts of the band after the loop formed by this band has been tensioned by the wheel W.
Finally, the base carries a fixed junction jaw 107 which can also, but not necessarily, comprise a rough surface facing a movable junction jaw 108 which can be pressed towards the fixed jaw under the control of a non-lever mechanism. shown which may be similar to the lever mechanism 106 and to the mechanism controlling the jaws 104, 105. The movable jaw 108 has a united contact face and can be pushed towards the corresponding jaw to compress the parts of the strip under considerable pressure.
The tool of FIG. 13A produces a one-way sliding movement of the upper part U of the strip, similar to that produced by the tool of FIG. 12.
In operation, a loop of the strip S freely encircles the object A, the overlapping parts U and L of the strip being ready to be threaded laterally into the tool. For this purpose, the jaws 104, 105 and 107, 108 are opened and the wheel W is lifted above the tension anvil 102 when the tool is initially applied. Then, the tension handle 103 lowers the wheel W and it is repeatedly rocked to turn this wheel W and exert tension on the loop while the two sets of jaws remain open to allow the desired tension path of the strip. .
When the desired tape tension is reached, lever 106 is actuated to engage clamp jaws 104, 105 firmly with the overlapping portions of the tape, the loop tension then being maintained by jaws 104, 105 until that the seal is completely formed. The wheel W is now lifted to release the end of the strip so that a loose region R of the strip (fig. 13B) can be manually pulled between the jaws 104, 105 and 107, 108.
Then the jaws 107, 108 are engaged (fig.
13C) and the wheel W is lowered to establish the drive engagement with the free top of the belt. A new operation of the handle 103 ensures the tension of the section of the strip between the jaws 107, 108 and the tension wheel, with a static friction between the jaw 108 and the upper part U of the strip which initially holds the upper part loose tape in the area between the jaw sets (Fig. 13C). Tension builds up quickly as a result of the movement of the wheel W, until this static friction is overcome, and at this point the loose strip is quickly pulled through the jaws 107, 108 to ensure fusion of the faces in contact (fig. 13D).
The jaws 107, 108 continue to act after the completion of this controlled sliding movement to produce the solidification of the molten regions then disposed between these jaws 107 and 108.
A tool involving a similar movement of the belt is shown in fig. 13E and comprises a primary tension member 110 and a secondary tension member 111 arranged on either side of two joining jaws 107, 108. The loop formed by the strip is threaded into the tool and tension is effected in rotating the wheels W of the two tension members 110 and 111 in synchronism. The primary tensioner 110 has a wheel which moves slightly faster than that of the secondary tensioner to gradually establish a region R of a given slack between these wheels. Jaws 107, 108 are open during the period of tension and formation of the R region.
The jaws 107, 108 are then closed and the secondary tension member 111 is actuated while the tension is maintained on the loop by the primary tension member 110.
Again tension builds up as static friction at jaws 107, 108 keeps the top of the band stationary. Eventually, the static friction is overcome and the top of the band is quickly pulled through the jaws 107, 108 until the slack is made up.
The action and the effect are therefore similar to those described for the tool of FIG. 13A.
Figs. 14 and 15 show an automatic or semi-automatic tool. This tool is useful with a strip of oriented organic thermoplastic material such as nylon and polypropylene, for example. I1 comprises a main frame 120 comprising feet 121 and 122 which rest on an object A to be ligated by the loop of a strip S encircling the object and comprising end parts overlapping upper U and lower L which are threaded into the tool . The upper part U comes from a spare coil, not shown. The upper U and lower L parts are sometimes referred to below by designating them as being the outer and inner parts, respectively.
The frame 120 of the tool constitutes a support for the various elements which act in common during the operation of the tool. The main frame 120 carries two feed rollers 123 which can be actuated in the directions indicated in FIG. 14 to pull the strip from the reserve not shown and bring it around the object to be ligated in order to form a loose loop. A slide not shown encircling the object can be used to help roll 123 to guide the web in its loop formation. The rollers 123 can then be actuated in reverse directions as indicated in FIG. 15 to establish the desired tension on the loop.
The feed end of the web is cut as it is tensioned by the rollers 123 (Fig. 16) and the free end is then held ready to bring a new length of web around the next object.
The main frame 120 carries a mechanism 124 which serves to maintain the buckle under the tension established by the rollers 123. This mechanism 124 comprises a control cylinder 125 pivoting on a support pin 126 and containing a double-acting piston 125P. The piston 125P comprises a piston rod articulated at one end of a connecting rod 127, the other end of which carries a support pin 128A for a retaining wheel 138, The connecting rod 127 and a retaining pawl 129 pivot on the main frame 120 on a fixed pin 130, the pawl 129 normally engaging the wheel to allow the rotation of the latter in a direction only indicated by the arrow in FIG. 15.
The wheel 128 is kept lifted while the buckle is in place, with air being supplied from the left side of the piston 125P during the feed of the strip shown in FIG. 14. The air is then admitted to the right of the piston 125P to drive the connecting rod 127 in the desired direction to bring the wheel 128 towards the foot 121 while the rollers 123 exert a tension on the loop.
The lower part L of the band is held fixed against the foot 121, but the upper part U can move so that the loose band is pulled from the loop. As the top of the web moves, wheel 128 rotates in the permitted direction while maintaining pressure against the web.
Once the desired tension is reached, wheel 128 acts to prevent reverse movement of the top of the strip and thereby maintain the tension of the loop.
Joining members 130 ′ comprise a floating clamping shoe 131 which constitutes a movable jaw spaced above a fixed jaw constituted by the foot 122 during the threading and tensioning of the loop illustrated by FIGS. 14 and 15. The movable jaw 131 comprises a vertical rod 132 split to receive one end of a pivoting rod 133 carried by the main frame. The connecting rod 133 is shown in the lifting position of the shoe 131 in FIGS. 14 and 15, leaving sufficient play below the jaw 131 for the free movement of the band. A cylinder 134 pivots on a pin 135 carried by the main frame. A double-acting piston 134P is housed in cylinder 134 and carries an external control rod 136.
Rod 136, when in its fully extended position (Figs. 14 and 15), maintains connecting rod 133 in its jaw elevation position.
A controlled sliding movement, under a given pressure, is imparted to the movable jaw by means of a drive cam 137 which pivots on a pin 138 carried by the main frame. The cam 137 has a forked head defining walls which have slots 137S receiving ends 132E of a pin carried by the rod 132. Cooidal helical springs 139 act between the cam 137 and the jaw 131 to determine the pressure of the pin. jaw against the band. The elastic load against the band varies somewhat depending on the angular position of the cam 137.
When the loop formed by the strip must be threaded and stretched, the cam 137 is in the position shown in FIGS. 14 and 15 in which it is held by a main drive spring 140 mounted between a fixed seat 141 integral with the frame 120 and a lever arm 137A extending the cam 137. A cutting blade 142 overlaps the jaw 131 at its front end and can be actuated for a shoulder 143 of the cam 137 to separate the feed end of the strip immediately before the formation of the seal. The cutting action of the strip is shown in fig. 16 which shows the rollers 123 acting in such directions as to tension the feed end of the web to facilitate a clean cut of the outer top U of the web.
The end of the piston rod 136 has a hook 136H which engages below the lever arm 137A of the cam and allows the elevation of the piston 134P to charge the spring 140 by rotating the cam to the position shown. in fig. 16. The initial upward movement of the piston rod 136 releases the connecting rod 133 and allows the springs 139 to press the floating movable jaw 131 on the free outer part of the strip.
The cam 137, rotating in the position of fig. 16, withdraws the jaw 131 in order to draw enough slack in the outer part of the strip to allow the subsequent stroke. The piston rod 136 has an inclined shoulder 136S in its intermediate region which can engage with a corresponding shoulder 141S on a fixed stop 141 towards the end of the upstroke of the piston 134P. The interaction between the shoulders 136S and 141S causes the piston rod to tilt as shown in fig. 17 to release the cam 137 and allow the main spring 140 to rotate this cam quickly. The rotation of the cam from the position of fig. 16 to that of FIG. 17 impart to the movable jaw 131 a rapid stroke forwards under significant pressure.
Sufficient pressure continues to act on the jaw at the end of its stroke to allow the desired solidification and fusion of the adjacent regions of the overlapping portions of the strip.
After a cooling period of one to two seconds, the piston rod 136 is lowered to engage the connecting rod 133 and lift the jaw 131 to allow the full tension of the buckle to act on the melted seal by friction. With materials such as nylon, the ultimate strength of the seal is greatly improved when the seal is thus subjected to stress while still hot.