Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spann- und Schweissapparat zum Umreifen von Gegenständen, insbesondere Verpackungen, mit Kunststoffbändern, in welchem sich überlappende Bandteile zwischen eine Spannwalze und eine Gegenklemmbacke eingelegt und durch Drehung der Spannwalze der eine Bandteil gespannt und anschliessend unter Hin- und Herbewegung der Spannwalze die Bandteile durch Reibungswärme verschweisst werden. Spann- und Schweissapparate dieser Art sind bekannt, beispielsweise aus der US Patentschrift 3 669 799.
Bei diesem bekannten Spann- und Schweissapparat kann die Spannwalze zum Spannen des einen Bandteils in einer Richtung schrittweise fortgeschaltet und nach erfolgtem Spannen in eine hin- und hergehende oscillierende Drehbewegung versetzt werden, während welcher die Bandteile durch Reibungswärme verschweisst werden. Die dadurch erzielte Vereinfachung, dass ein und dieselbe Spannwalze zum Spannen und Verschweissen der Bandteile dient, wird bei dem bekannten Gerät weitgehend dadurch kompensiert, dass ein verhältnismässig umständlicher Antriebsmechanismus erforderlich ist. Es wird nämlich ein Klinkengetriebe benötigt, das bis zu einer bestimmten Spannkraft die Spannwalze schrittweise fortschaltet und dann umschaltet, in der Art, dass die Spannwalze nur noch eine oscillierende Hin- und Herbewegung ausführt.
Es ist das Ziel vorliegender Erfindung, das Spannen und Schweissen durch entsprechende Bewegungen ein und derselben Spannwalze mittels eines besonders einfachen Getriebes zu ermöglichen. Der erfindungsgemässe Spann- und Schweissapparat ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spannwalze zum Spannen kontinuierlich über eine Kupplung antreibbar ist, welche Kupplung beim Überschreiten eines bestimmten Drehmomentes rutscht und eine Hin- und Herbewegung mit Axialkomponente an die Spannwalze überträgt.
Vorzugsweise kann die Kupplung aus zwei einfachen Kupplungshälften mit unter Federdruck ineinandergreifenden Kronenverzahnungen bestehen, welche Kronenverzahnungen beim Erreichen eines bestimmten Drehmomentes entgegen dem Federdruck ausgerückt werden und dann beim Rutschen der Kupplung eine relative Axialbewegung zwischen den Kupplungshälften erzeugen, die sich auf die Spannwalze überträgt und die Verschweissung der Bandteile durch Reibungswärme bewirkt.
Die Erfindung wird nun anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht, und
Fig. 2 einen Axialschnitt durch den Spann- und Schweissapparat.
Der dargestellte Spann- und Schweissapparat weist ein Gestell mit einer Grundplatte 1, Lagerflanschen 2, 3 und 4 sowie einer Deckplatte 5 auf. Im Lagerflansch 2 ist ein Handhebel 6 schwenkbar gelagert, auf welchen eine Feder 7 ein Drehmoment im Gegenuhrzeigersinn in Figur 1 ausübt. Am unteren Ende des Hebels 6 ist eine gezahnte Gegenklemmbacke 8 befestigt, die im dargestellten Ruhezustand bis auf eine bestimmte Distanz gegen eine gezahnte Spannwalze 9 angenähert ist. Diese Distanz ist bestimmt durch einen einstellbaren Anschlagbolzen 10, gegen welchen der Handhebel 6 anliegt.
Die Spannwalze 9 ist auf dem einen Ende einer Welle 11 befestigt, welche im Lagerflansch 2 mittels eines Axial-Radiallagers 12 gelagert ist. Mit dieser Welle 11 ist eine erste Kupplungshälfte 13 mit einer Kronenverzahnung 14 fest verbunden. Ein etwas verjüngter Teil lla der Welle 11 ragt durch eine Hohlwelle 15 und den Lagerflansch 4 hinaus und auf dem über den Lagerflansch 4 hinausragenden freien Ende des Wellenteils lin befindet sich ein Paket von Tellerfedern 16.
Dieses Paket von Tellerfedern befindet sich zwischen einem auf dem Lagerflansch 4 sich abstützenden Axiallager 17 und einem Ring 18, dessen axiale Lage durch eine Einstellmutter 19 bestimmt werden kann.
Auf der Hohlwelle 15 sitzt zwischen den Lagerflanschen 3 und 4 ein Antriebszahnrad 20, das über ein nicht dargestelltes Untersetzungsgetriebe von einem Elektromotor oder pneumatischen Motor mit einer geeigneten Drehzahl angetrieben werden kann. Die Hohlwelle 15 besteht in diesem Falle aus einem Stück mit einer zweiten Kupplungshälfte 21 mit einer der Kronenverzahnung 14 entsprechenden Kronenverzahnung 22. Die Kupplungshälfte 21 ist mittels eines Axiallagers 23 am Lagerflansch 3 abgestützt und mittels eines Rollenlagers 24 in demselben gelagert.
Der Apparat ist in betriebsbereitem Zustand dargestellt, wobei in Figur 1 ein Bandende 25a auf der Gegenklemmbacke 8 liegend und ein oberes Bandende 25 b an der Spannwalze 9 liegend dargestellt ist. Das aus verschweissbarem Kunststoff bestehende Band umschliesst in einer Schlaufe einen nicht dargestellten Gegenstand, beispielsweise eine Kiste oder andere Verpackung. Der Druck des Federpaketes 16 überträgt sich über den Wellenteil 11a auf die damit verbundene Kupplungshälfte 13 und hält somit die Kupplungshälften 13 und 21 mit einer bestimmten Axialkraft in Eingriff, wobei diese Kraft über das Axiallager 23 an den Lagerflansch 3 übertragen wird. Der Antriebsmotor des Spann- und Schweissapparates wird nun eingeschaltet und er treibt über das Zahnrad 20 die Kupplungshälfte 21 mit einer geeigneten Drehzahl an.
Die Drehung wird durch die Kupplung von der Hohlwelle 15 auf die Welle 11 und auf die Spannwalze 9 übertragen, welche sich im Gegenuhrzeigersinn kontinuierlich dreht und das an ihr anliegende obere Bandende 25b nach rechts in Figur 1 mitnimmt, während das untere Bandende 25a in der Zahnung der Gegenklemmbacke 8 festgehalten bleibt. Die Bandschlaufe wird damit festgezogen. Beim Erreichen einer bestimmten Spannung wird das an die Spannwalze 9 zu übertragende Drehmoment so hoch, dass die zwischen den Kronenverzahnungen der Kupplungshälften 13 und 21 wirkenden Keilkräfte die die Kupplungshälften in Eingriff haltende Federkraft übersteigen und somit die Kupplungshälfte 13 mit der Welle 11, lla entgegen der Federkraft der Tellerfedern 16 nach rechts in Figur 2 verschoben wird.
Damit beginnt die Kupplung zu rutschen und ihre Kronenverzahnungen werden unter der Wirkung der Federkraft der Federn 16 immer wieder eingerückt und dann durch die zwischen den Verzahnungen wirkenden Keilkräfte wieder ausgerückt, derart, dass die Welle 11 und die Spannwalze 9 in eine oszillierende Hin- und Herbewegung in Axialrichtung und teils in Umfangsrichtung versetzt werden. Diese oszillierende Bewegung wird von der Spannwalze auf das obere Bandende 25b übertragen, welches auf dem unteren auf der Gegenklemmbacke 8 festgehaltene Bandende 25a hin- und herrutscht. Durch die dabei entstehende Reibungswärme werden die beiden Bandteile zwischen der Spannwalze 9 und der Klemmbacke 8 verschweisst. Dieser Vorgang ist an sich bekannt und bedarf keiner näheren Erläuterung.
Nach dem Ausschalten des Antriebsmotors bleibt die Gegenklemmbacke 8 noch gegen das untere Bandende angelegt, bis der Kunststoff an der Schweissstelle vollständig erstarrt ist. Dann wird der Hebel 6 durch Druck von oben im Uhrzeigersinn verschwenkt und damit die Gegenklemmbacke 8 nach unten bewegt. Die verschweissten Bandteile können jetzt seitlich zwischen der Spannwalze 9 und der Gegenklemmbacke 8 herausgenommen werden. Zum Einführen neuer Bandenden, die zu spannen und zu verschweissen sind, wird ebenfalls durch Druck auf den Handhebel 6 die Gegenklemmbacke 8 etwas von der Spannwalze 9 entfernt, worauf man den Hebel 6 loslässt und wieder den Zustand gemäss Figur 1 erreicht. Es kann dann ein weiterer Schweissvorgang gemäss obenstehender Beschreibung stattfinden.
Wie oben bereits erwähnt, führt die Spannwalze während des Schweissvorgangs eine oszillierende Bewegung aus, die durch das Aus- und Einrücken der Kupplung eine Axialkomponente, aber auch infolge des Rücklaufes des elastisch gespannten Bandes im Augenblick des jeweiligen Auskuppelns sowie das Nachspannen des Bandes im Augenblick des jeweiligen Einkuppelns eine Komponente in Umfangsrichtung aufweist. Es kann erforderlich oder vorteilhaft sein, eine Rücklaufsperre, z. B. ein einfaches Sperrklinkensystem, vorzusehen, die ein unkontrolliertes Rücklaufen des gespannten Bandes beim ersten Ausrücken der Kupplung verhindert. Die Rücklaufsperre muss allerdings so beschaffen sein, dass sie die Axialbewegung der Spannwalze zulässt.
The present invention relates to a tensioning and welding apparatus for strapping objects, in particular packaging, with plastic straps, in which overlapping strap parts are inserted between a stretching roller and a counter-clamping jaw and one strap part is tensioned by rotating the stretching roller and then moving the stretching roller back and forth the band parts are welded by frictional heat. Clamping and welding apparatus of this type are known, for example from US Pat. No. 3,669,799.
In this known tensioning and welding apparatus, the tensioning roller for tensioning one part of the band can be incrementally advanced in one direction and, after the tensioning has taken place, be set in a reciprocating oscillating rotary movement, during which the band parts are welded by frictional heat. The simplification achieved by the fact that one and the same tension roller is used to tension and weld the belt parts is largely compensated for in the known device by the fact that a relatively cumbersome drive mechanism is required. A ratchet gear is needed which advances the tension roller step by step up to a certain tension force and then switches over in such a way that the tension roller only performs an oscillating back and forth movement.
The aim of the present invention is to enable tensioning and welding by means of corresponding movements of one and the same tensioning roller by means of a particularly simple gear. The tensioning and welding apparatus according to the invention is characterized in that the tensioning roller can be driven continuously via a clutch for tensioning, which clutch slips when a certain torque is exceeded and transfers a reciprocating movement with an axial component to the tensioning roller.
The coupling can preferably consist of two simple coupling halves with crown teeth engaging under spring pressure, which crown teeth are disengaged against the spring pressure when a certain torque is reached and then generate a relative axial movement between the coupling halves when the coupling slips, which is transferred to the tension roller and the weld the belt parts caused by frictional heat.
The invention will now be explained in more detail using an exemplary embodiment shown in the drawing.
Fig. 1 shows a side view, and
2 shows an axial section through the clamping and welding apparatus.
The clamping and welding apparatus shown has a frame with a base plate 1, bearing flanges 2, 3 and 4 and a cover plate 5. A hand lever 6, on which a spring 7 exerts a torque in the counterclockwise direction in FIG. 1, is pivotably mounted in the bearing flange 2. At the lower end of the lever 6 a toothed counter-clamping jaw 8 is attached, which in the illustrated idle state is approximated up to a certain distance from a toothed tensioning roller 9. This distance is determined by an adjustable stop bolt 10 against which the hand lever 6 rests.
The tension roller 9 is fastened to one end of a shaft 11 which is supported in the bearing flange 2 by means of an axial / radial bearing 12. A first coupling half 13 with crown teeth 14 is firmly connected to this shaft 11. A somewhat tapered part 11a of the shaft 11 protrudes through a hollow shaft 15 and the bearing flange 4, and a package of disc springs 16 is located on the free end of the shaft part lin projecting beyond the bearing flange 4.
This package of disc springs is located between an axial bearing 17 supported on the bearing flange 4 and a ring 18, the axial position of which can be determined by an adjusting nut 19.
A drive gear 20 is seated on the hollow shaft 15 between the bearing flanges 3 and 4 and can be driven by an electric motor or pneumatic motor at a suitable speed via a reduction gear (not shown). The hollow shaft 15 in this case consists of one piece with a second coupling half 21 with a crown toothing 22 corresponding to the crown toothing 14. The coupling half 21 is supported on the bearing flange 3 by means of an axial bearing 23 and is mounted in the same by means of a roller bearing 24.
The apparatus is shown in a ready-to-operate state, with one belt end 25a lying on the counter-clamping jaw 8 and an upper belt end 25b lying on the tensioning roller 9 in FIG. The band, which is made of weldable plastic, encloses an object (not shown), for example a box or other packaging, in a loop. The pressure of the spring assembly 16 is transmitted via the shaft part 11a to the coupling half 13 connected to it and thus holds the coupling halves 13 and 21 in engagement with a certain axial force, this force being transmitted to the bearing flange 3 via the axial bearing 23. The drive motor of the clamping and welding apparatus is now switched on and it drives the coupling half 21 via the gear 20 at a suitable speed.
The rotation is transmitted by the coupling from the hollow shaft 15 to the shaft 11 and to the tension roller 9, which rotates continuously counterclockwise and takes the upper belt end 25b adjacent to it to the right in Figure 1, while the lower belt end 25a in the teeth the counter jaw 8 remains held. This will tighten the strap loop. When a certain tension is reached, the torque to be transmitted to the tension roller 9 is so high that the wedge forces acting between the crown teeth of the coupling halves 13 and 21 exceed the spring force holding the coupling halves in engagement and thus the coupling half 13 with the shaft 11, lla against the The spring force of the disc springs 16 is shifted to the right in FIG.
The clutch begins to slip and its crown teeth are repeatedly engaged under the action of the spring force of the springs 16 and then disengaged again by the wedge forces acting between the teeth, in such a way that the shaft 11 and the tension roller 9 in an oscillating back and forth movement be offset in the axial direction and partly in the circumferential direction. This oscillating movement is transmitted from the tension roller to the upper belt end 25b, which slides back and forth on the lower belt end 25a held on the counter-clamping jaw 8. The two parts of the belt are welded between the tension roller 9 and the clamping jaw 8 due to the resulting frictional heat. This process is known per se and does not require any further explanation.
After the drive motor has been switched off, the counter-clamping jaw 8 remains in contact with the lower end of the belt until the plastic has completely solidified at the welding point. Then the lever 6 is pivoted clockwise by pressure from above and thus the counter-clamping jaw 8 is moved downwards. The welded strap parts can now be removed from the side between the tension roller 9 and the counter-clamping jaw 8. To insert new tape ends that are to be tensioned and welded, the counter-clamping jaw 8 is also slightly removed from the tensioning roller 9 by pressing the hand lever 6, whereupon the lever 6 is released and the state according to FIG. 1 is reached again. A further welding process can then take place as described above.
As already mentioned above, the tension roller performs an oscillating movement during the welding process, which is an axial component due to the disengagement and engagement of the clutch, but also due to the return of the elastically tensioned belt at the moment of the respective disengagement and the retensioning of the belt at the moment of each coupling has a component in the circumferential direction. It may be necessary or advantageous to use a backstop, e.g. B. a simple pawl system to be provided that prevents uncontrolled return of the tensioned belt when the clutch is disengaged for the first time. The backstop must, however, be designed in such a way that it allows the tension roller to move axially.