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Die
Erfindung betrifft einerseits Verfahren zum Anlegen von flachen Umreifungsbändern aus
einem Kunststoff- oder Metallwerkstoff um Packstücke mittels einer Umreifungsvorrichtung
sowie Umreifungsvorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.
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Umreifungsvorrichtungen
zum Umreifen von Objekten, insbesondere von Packstücken zählen in unterschiedlichen
Ausführungen
zum Stand der Technik. Das grundlegende Prinzip des Umreifens basiert
darauf, einen Umreifungs- oder Verschlusskopf an einem zu umreifenden
Packstück
zu positionieren, ein Umreifungsband um das Packstück herum
zuführen,
das Umreifungsband zu spannen und seine Enden innerhalb des Verschlusskopfes
miteinander zu verbinden. Die sich überlappenden Enden des vorgespannten
Umreifungsbands werden stoffschlüssig
oder formschlüssig
miteinander verbunden. Das von einer Vorratsrolle entnommene Umreifungsband
wird abgetrennt und der Verschlusskopf vom Packstück abgehoben.
Diese Arbeitsschritte erfolgen automatisiert.
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Umreifungen
unterliegen extremen Belastungen, wobei insbesondere dynamische
Belastungen, die während
des Transports der Packstücke
auftreten, so groß werden
können,
dass die Umreifungsbänder
reißen.
Beispielsweise werden stab- oder rohrähnliche Metallprodukte durch
Umreifungsbänder
gebündelt.
Wenn solche Bunde mittels eines Krans transportiert werden, kommt
es außerhalb
der Kraftangriffspunkte der Anschlagmittel zwangsweise zu Durchbiegungen,
was wiederum zum Verschieben der Stäbe oder Rohre untereinander
führt.
Die Umreifungsbänder
müssen
die daraus resultierenden Belastungen aufnehmen. Theoretisch ist
es möglich, eine
größere Anzahl
von Umreifungsbändern
vorzusehen, um derartige Verschiebungen zu verhindern. Allerdings
handelt es gerade bei Rohrbunden und anderen stabähnlichen
Produkten um so genannte starre Packstücke, die eine sehr begrenzte
Nachgiebigkeit haben. Da die Umreifungsbänder insofern stark vorgespannt
werden müssen,
um Verschiebungen innerhalb des Bündels zu vermeiden, können zusätzliche
stoßartige
Belastungen, wie beim Anheben oder Absenken des Bündels mittels
eines Krans unter Durchbiegung des Stangenbündels, zu Spannungsspitzen
innerhalb der Umreifungsbänder
führen,
die über
der Belastungsgrenze der Umreifungsbänder liegen. Ähnlich große Belastungen
treten beim Verfrachten der Bunde auf.
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Hiervon
ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren
sowie eine Vorrichtung zum Umführen
oder Umlegen von flachen Umreifungsbändern aus einem Kunststoff-
oder Metallwerkstoff, insbesondere aus Stahl, um Packstücke aufzuzeigen,
die wegen ihres hohen Gewichts, ihres Volumens oder ihrer kritischen
Form sehr hohe Anforderungen an die durch Umreifen angelegte Transportsicherung
stellen.
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Diese
Aufgabe wird durch die Verfahren gemäß der Patentansprüche 1 und
7 bzw. die Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Patentansprüche 14 und
20 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
basiert auf dem Grundgedanken, der Doppel- oder Mehrfachumreifung,
wobei der Bandanfang des eingesetzten Umreifungsbandes vor dem Verbinden
mit dem Bandende nicht nur einmal sondern mehrmals um das Packstück herum
geführt
wird.
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Man
könnte
vermuten, dass bei einer Doppel- oder Mehrfachumreifung im Sinne
der Erfindung keine höheren
Belastungen aufgenommen werden können,
als bei zwei dicht nebeneinander liegenden Einzelumreifungen. Versuche
haben jedoch bestätigt,
dass die Lastaufnahmekapazität
bei Doppelt- oder
Mehrfachumreifungen gegenüber
der gleichen Anzahl von Einfachumreifungen signifikant erhöht ist. Der
Grund ist, dass sich die Belastungen bei zwei oder mehr Bandschlaufen
umfassenden Umreifungen auf alle Bandschlaufen gleichmäßig verteilen. Bei
zwei parallel zueinander angelegten Einfachumreifungen bietet sich
dieser Vorteil nicht, da keine Ausgleichsmöglichkeit zwischen den beiden
Bandschlaufen besteht. Die Festigkeit von zwei einzeln angelegten
Umreifungen ist nur dann mit der einer Doppelschlaufe zu vergleichen,
wenn die Belastung so einwirken kann, dass beide Einzelumreifungen absolut
gleich belastet werden. Diese Art der Belastung ist theoretischer
Natur und kommt in der Praxis nicht vor.
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Ein
weiterer Aspekt ist, dass es in der Praxis kaum möglich ist,
Packstücke
so zu umreifen, dass beide Umreifungsbänder mit exakt der gleichen
Zugkraft vorgespannt werden. Der Grund ist, dass beim Anlegen einer
ersten Einzelumreifung das Packstück komprimiert und vorgespannt
wird. Diese erste Bandschlaufe nimmt die gesamte Vorspannung auf.
Eine unmittelbar neben der ersten Bandschlaufe liegende zweite Bandschlaufe
in Form einer Einzelumreifung kann zwar ebenfalls mit einer voreingestellten
Zugkraft vorgespannt werden, diese führt jedoch zu einer, wenn auch
geringfügigen,
Entlastung der ersten Bandschlaufe. Damit ist keine gleichmäßige Belastung der
Umreifungsbänder
mehr gegeben, mit der Folge, dass bei einer Zerreißprobe eines
der Umreifungsbänder
früher
versagt als das andere.
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Es
wurden Versuche mit einem Stahlband der Abmessungen 19 mm Breite·0,8 mm
Dicke und einer Festigkeit von 15.483 N gemacht. Bei einer Einfachschlaufe,
deren Bandenden über
zwei Schweißpunkte
miteinander verbunden wurden, ergab sich der Bandriss bei einer
von einer Ausdehnung des umreiften Testpackstücks ausgehenden Belastung von
29.527 N und einer Dehnlänge
von 13 mm. Bei dem gleichen Stahlband, das zu einer Doppelschlaufe
gelegt wurde, erfolgte der Bandriss erst bei etwa 58.000 N und einer
Dehnlänge
von 19 mm. Bei einem Stahlband der Abmessungen 19 mm Breite·1,0 mm Dicke
war der Unterschied sogar noch größer. Das verwendete Band hatte
eine Festigkeit von 19.598 N. Während
eine mit zwei Schweißpunkten
verschlossene Einfachschlaufe bei einer Belastung von 35.807 Nm
gerissen ist und zwei nebeneinander liegende Einzelbänder, die
ebenfalls über
zwei Schweißpunkte
verschlossen worden sind, eine Belastung von 56.941 N aushielten,
war eine Doppelschlaufe, deren Enden ebenfalls mit zwei Schweißpunkten
verschlossen waren, mit einer Belastung von 71.580 N bis zum Bandriss
belastbar. Der Bandriss erfolgte dabei niemals im Bereich des Verschlusses,
sondern in außerhalb
des Verschlusses liegenden Bereichen. Vergleichsversuche, bei denen
die Bandenden bzw. der Verschluss nicht oben liegend positioniert
war, sondern seitlich, so dass sich das Umreifungsband ausgehend
vom Verschluss nach oben und unten erstreckt, haben bestätigt, dass
sich auch in diesem Fall fast eine Verdopplung der Reißfestigkeit
gegenüber
der Einfachumreifung einstellt.
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Einen
entscheidenden Einfluss auf das Lastaufnahmevermögen hat die höhere Elastizität der Mehrfachumreifung
auf Grund der größeren Bandlänge und
der daraus resultierenden Fähigkeit, Schockbelastungen
besser aufzunehmen. Die Elastizität einer Mehrfachumreifung steigt
linear mit der Anzahl der Umreifungen an.
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Ein
wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, dass für das Anlegen der Mehrfachumreifungen
genormte Umreifungsbänder
aus Metall, d. h. in der Regel aus Stahl, oder auch aus Kunststoff
eingesetzt werden können.
Zwar muss für
eine Doppelumreifung auch die doppelte Länge von Umreifungsband eingesetzt
werden, allerdings ist nur ein Verschluss notwendig, so dass mit
einem einzigen Verschlusskopf eine Doppel- oder Mehrfachumreifung
schneller angelegt werden kann, als mehrere einzelne Umreifungen.
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Eine
Umreifungsvorrichtung im Sinne der Erfindung kann eine ortsfest
installierte, stationäre
Umreifungsvorrichtung sein, der die Packstücke zugeführt werden, oder kann als verfahrbar
gestaltete Einrichtung ausgebildet sein, die über ein Stabbund verfährt. In
beiden Fällen
ist der Umreifungs- bzw. Verschlusskopf in vorbestimmten Grenzen
relativ zum Packstück
verlagerbar. Die nachfolgend beschriebenen Verfahren werden mit
Hilfe von stationären
bzw. quasi-stationären
Umreifungsvorrichtungen durchgeführt.
Die Automatisierung des Umreifungsvorgangs in einer stationären oder
quasi-stationären Umreifungsvorrichtung
ist technisch relativ aufwendig, da sich das Umreifungsband bei
einer Doppelumreifung einmal kreuzt. Das Verfahren gemäß Patentanspruch 1
läuft folgendermaßen ab:
Das
zu umreifende Packstück
wird in eine Umreifungsposition der Umreifungsvorrichtung gebracht und
ein Verschlusskopf in eine Ausgangsposition gebracht. Der Verschlusskopf
führt das
Umreifungsband, das er von einer Vorratsrolle entnimmt, einer Greifeinheit
zu. Zwischen der Vorratsrolle und dem Verschlusskopf sind geeignete
Zuführmittel
vorgesehen.
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Bei
dieser ersten Variante klemmt die Greifeinheit den Bandanfang und
führt diesen
mehrfach, insbesondere zweifach um das zu umreifende Packstück. Gleichzeitig
wird Umreifungsband von dem Verschlusskopf nachgeführt. Nachdem
wenigstens zwei Bandschlaufen angelegt wurden, wird der Bandanfang
wieder dem Verschlusskopf zugeführt
und dort gehalten. Im Verschlusskopf wird das Umreifungsband durch
zurückziehen
in den Verschlusskopf bis zu einer voreingestellten Zugkraft gespannt. In
bekannter Weise wird der Bandanfang innerhalb des Verschlusskopfes
mit dem Ende des zurückgezogenen
Umreifungsbands verbunden. Das mit der Vorratsrolle verbundene Ende
des Umreifungsbands wird abgetrennt. Anschließend wird der Verschlusskopf
wieder von dem Packstück
entfernt, so dass das Packstück
entweder aus der Umreifungsvorrichtung entnommen werden kann oder
so positioniert wird, dass eine weitere Umreifung des Packstücks erfolgen
kann.
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Theoretisch
ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
möglich,
Umreifungen mit mehr als zwei Bandschlaufen durchzuführen. Bevorzugt
handelt es sich jedoch um Doppelumreifungen, d. h. Umreifungen mit
zwei Bandschlaufen.
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Bei
dem vorbeschriebenen Verfahren wird nur der in der Greifeinheit
geklemmte Bandanfang geführt,
während
das von der Greifeinheit mitgeschleppte Umreifungsband gewissermaßen frei
verläuft.
Da die Greifeinheit mehr als einmal um das Packstück geführt werden
muss, wird es als zweckmäßig angesehen,
wenn die Greifeinheit an einem das Packstück umgebenden Führungsring
angeordnet ist, wobei der Führungsring
mit der Greifeinheit in eine Drehbewegung versetzt wird, um die
Greifeinheit mit dem geklemmten Bandanfang um das Packstück herum
zu bewegen. Theoretisch ist es auch möglich, dass der Führungsring
feststehend montiert ist und die Greifeinheit an dem feststehenden
Führungsring
verfahren wird. In diesem Fall müsste
jedoch die Greifeinheit mit einem entsprechenden Antrieb und einer
Energiezuführung
vorgesehen werden. Es wird als einfacher angesehen, den Führungsring
komplett zu drehen, da in diesem Fall eine Energiezuführung zur
Greifeinheit entfallen kann.
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Es
wird nur dann eine Energiezuführung
benötigt,
wenn das Band geklemmt oder gelöst
werden soll. In der Ausgangs- bzw. Endposition der Greifeinheit
kann zu diesem Zweck eine Kolben-Zylinder-Einheit, insbesondere
ein Pneumatik- oder Hydraulikzylinder vorgesehen sein, der die mechanisch
wirkende Klemmeinheit betätigt.
Die Klemmkraft wird bevorzugt von einer Federkraft aufgebracht,
die eine Klemmbacke gegen das Umreifungsband presst.
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Ein
weiterer wesentlicher Aspekt ist, dass die Greifeinheit beim Umfahren
des Packstücks
nicht mit dem Verschlusskopf kollidiert. Daher ist es erforderlich,
den Verschlusskopf aus der Bewegungsbahn der Greifeinheit zu verlagern.
Dies kann entweder dadurch erfolgen, dass der Verschlusskopf bewegt
wird oder aber der Führungsring
verlagert wird, wenn die Greifeinheit den Verschlusskopf passiert.
Wenn allerdings die Greifeinheit den Bandanfang an den Verschlusskopf
wieder übergeben
muss, ist der Verschlusskopf in die Bewegungsbahn der Greifeinheit zu
verlagern, so dass der Bandanfang in die Bandeinlaufseite des Verschlusskopfes
eingebracht werden kann.
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Für diesen
Verfahrensschritt ist zwischen der Bandeinlaufseite des Verschlusskopfes
und der Greifeinheit eine Transportvorrichtung angeordnet, welche
nach Lösen
der Klemmung der Greifeinheit das Umreifungsband in den Verschlusskopf
transportiert. Diese Transportvorrichtung ist in bevorzugter Ausgestaltung
eine Transportrolle, welche auf eine Flachseite des Bandes des Umreifungsbandes
drückt
und ebenso wie der Verschlusskopf in die Bewegungsbahn der Greifeinheit
verlagerbar ist bzw. aus der Bewegungsbahn heraus verlagerbar ist,
wenn die Greifeinheit bei dem Anlegen der ersten Umreifung die Position
der Transportvorrichtung passiert. An der Bandeinlaufseite des Verschlusskopfes
bzw. an der Transportvorrichtung können geeignete Führungsbahnen
vorgesehen sein, um den Bandanfang in den Verschlusskopf zielgenau
einzubringen.
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Der
Bandanfang des Umreifungsbands soll in der Greifeinheit durch Klemmung
gehalten werden. Dies kann sowohl durch Druck auf seine Flachseiten
als auch durch Klemmung der Längsseiten
erfolgen. Die Klemmung über
die Längsflanken
hat den Vorteil, dass das Umreifungsband beim Lösen der Klemmung leicht aus
der Greifeinheit herausgezogen werden kann, was bei einer Klemmung über die Flachseiten
nicht ohne Weiteres möglich
ist. Die Klemmung über
die Längsflanken
setzt voraus, dass sich das Umreifungsband nicht verwindet oder
von den in der Greifeinheit vorgesehenen Klemmbacken abrutscht.
Hierzu sollte das Umreifungsband innerhalb der Greifeinheit bogenförmig geführt werden,
so dass dieser bogenförmige
Abschnitt geklemmt wird. Dadurch kann das Umreifungsband nicht wegknicken.
Von den seitlich des Bandendes angeordneten Klemmbacken braucht
nur eine Klemmbacke beweglich angeordnet zu sein. Die der beweglichen
Klemmbacke gegenüberliegende
Klemmbacke dient in diesem Fall lediglich als Widerlager. Das Widerlager kann
als Stützbacke
bezeichnet werden.
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Alternativ
zu der freien Bandführung
durch eine Greifeinheit, die nur den Bandanfang hält, wird im
Rahmen der Erfindung ein Verfahren gemäß Patentanspruch 7 vorgeschlagen,
bei welchem der Bandanfang durch Bandführungskanäle geschoben wird, so dass
das Umreifungsband über
die gesamte Länge
geführt
wird.
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Das
in diesem Zusammenhang zu lösende technische
Problem besteht in der Ausgestaltung der Bandführungskanäle, die zwangsläufig auf
einer dem Verschlusskopf gegenüberliegenden
Seite einen Kreuzungspunkt haben müssen. Bei dem Verfahren gemäß Patentanspruch
7 ist ein erster Bandführungskanal
vorgesehen, der das Packstück
umgibt sowie ein zweiter Bandführungskanal,
der an den ersten Kanal anschließt und ebenfalls das Packstück umgibt.
Theoretisch können
auch weitere Bandführungskanäle vorgesehen
sein, um nicht nur Doppel-, sondern Dreifach- oder Vierfachumreifungen
vorzunehmen. Der technische Aufwand bei Dreifach- oder Vierfachumreifungen
wird aber sehr hoch, da sich im Kreuzungspunkt der jeweiligen Bandführungskanäle Möglichkeiten
ergeben müssen,
um die jeweils innenliegenden Bandführungskanäle zu öffnen, wenn der Verschlusskopf
das Umreifungsband spannt.
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Kern
des Verfahrens gemäß Patentanspruch 7
ist daher, dass ein dem Verschlusskopf gegenüberliegender Kreuzungsbereich
der Bandführungskanäle freigegeben
wird. In einer ersten Ausführungsform ist
der innenliegende, dem Packstück
nähere
Bandführungskanal
geteilt ausgeführt, wobei
wenigstens einer seiner Teilabschnitte aus dem Kreuzungspunkt herausbewegt
wird. Wenn der Kreuzungspunkt freigegeben ist, kann das Umreifungsband
in den Verschlusskopf gezogen und somit gespannt werden.
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An
den Bandführungskanälen sind
federbelastete Haltemittel für
das Umreifungsband vorgesehen, die sich unter Überwindung der Federkraft selbsttätig öffnen und
das Umreifungsband freigeben, damit es an dem Packstück zur Anlage
gelangen kann.
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Theoretisch
ist es möglich,
beide Bandführungskanäle so zu
gestalten, dass sie im Kreuzungspunkt geöffnet werden, beispielsweise
wenn stangenförmige
Packstücke
gewissermaßen
nicht in Axialrichtung der von den Bandführungskanälen gebildeten Öffnungen,
sondern in Radialrichtung, also gewissermaßen quer zu den Bandführungskanälen in die
Umreifungsvorrichtung eingebracht werden sollen. Für die Funktion
der Doppelumreifung ist es allerdings lediglich erforderlich nur
den innenliegenden Bandführungskanal
so auszubilden, dass der Kreuzungspunkt freigebbar ist.
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Während bei
der vorgehend beschriebenen Ausführungsform
davon ausgegangen wird, dass ein innen liegender und wenigstens
ein weiterer, außen liegender
Bandführungskanal
vorgesehen ist, besteht die Alternative gemäß Patentanspruch 9 darin, die
Bandführungskanäle starr
auszubilden und im Kreuzungspunkt miteinander zu verbinden. Hierzu
ist ein Kreuzungsteil vorgesehen. In dem Kreuzungsteil gibt es ebenfalls
einen innen liegenden und einen außen liegenden Bandkanal, der
jeweils mit dem ersten und zweiten Bandführungskanal verbunden ist.
Das Wesentliche ist jedoch, dass nicht der ganze Bandkanal aus dem
Kreuzungspunkt herausbewegt werden muss, sondern, dass nur ein den
inneren Bandkanal von dem äußeren Bandkanal
trennender Schieber geöffnet
werden muss, um sowohl das innenliegende Umreifungsband als auch
das außen
liegende Umreifungsband aus den jeweiligen Bandkanälen und den
Bandführungskanälen herauszuziehen.
Ein solcher Schieber hat den Vorteil, dass es sich um ein wesentlich
kleineres bewegliches Bauteil handelt, als bei einem ganzen Bandführungskanal.
Daher sind auch nur kleinere Antriebseinheiten erforderlich. Die Bauweise
ist kompakter. Das liegt auch daran, dass der Schieber während des
Einlaufens des Bandes zwei Funktionen hat: Er ist einerseits Wandung
des äußeren Bandkanals
aber gleichzeitig auch Begrenzung des inneren Bandkanals. Vorzugsweise
ist der Schieber sogar U-förmig
konfiguriert, so dass er wie eine Gabel drei Wände des inneren Bandkanals
innerhalb des Kreuzungsbereichs bildet. Durch zurückziehen
des Schiebers wird dann gleichzeitig sowohl der innere als auch
der äußere Bandkanal
freigegeben.
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Ein
weiteres wesentliches Element bei dieser Art der Bandführung ist,
dass das Umreifungsband nach Verlassen des ersten Bandführungskanals
in den zweiten Bandführungskanal
eintritt, und zwar über
einen Bypasskanal, der entlang des Verschlusskopfes verläuft. Der
Bypasskanal ist mit dem Ende des ersten Bandführungskanals und dem Anfang
des zweiten Bandführungskanals
verbunden. Dieser Bypasskanal wird vorzugsweise so nahe wie möglich an
dem Bandein- und Auslaufkanal des Verschlusskopfes positioniert,
damit der Abstand der Bandschlaufen möglichst gering ist. Auf diese
Weise wird sichergestellt, dass sich die Umreifung nicht durch seitliche
Verlagerung einer oder beider der Bandschlaufen lockert, mit der
Folge, dass die Vorspannung der Umreifung nachlässt.
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Es
wird in diesem Zusammenhang als besonders vorteilhaft angesehen,
wenn der Bypasskanal nach dem Anlegen der Bandschlaufen geöffnet wird
und die Bandschlaufe aus dem Bypasskanal in Richtung des Bandein-
und Auslaufkanals des Verschlusskopfes verlagert wird. Diese Maßnahme kann bei
verkleinerter Bandschlaufe vor dem Spannen des Umreifungsbandes
erfolgen. Unabhängig
davon wird es als zweckmäßig angesehen,
wenn die verschobene Bandschlaufe nach dem Verlagern in den Bereich des
Bandein- und Auslaufkanals von wenigstens einem Sperrelement daran
gehindert wird, aus dieser Lage wieder in den Bypasskanal zu gelangen.
Das Sperrelement ist vorzugsweise eine Sperrklinke, die mechanisch
mit einem Schubelement gekoppelt ist, welches zur Verlagerung der
zweiten Bandschlaufe in den Bandein- und Auslaufkanal eingesetzt
wird.
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Nachdem
beide Bandschlaufen des vorgespannten Umreifungsbands sicher positioniert
sind, erfolgt nach dem Spannen des Umreifungsbands in bekannter
Weise das Verbinden der Bandenden, innerhalb des Verschlusskopfes.
Dies kann stoffschlüssig,
formschlüssig
durch unmittelbares Verpressen oder unter Verwendung von Verschlusshülsen erfolgen.
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Die
Umreifungsvorrichtung gemäß Patentanspruch
14 ist dafür
vorgesehen, das Verfahren gemäß Patentanspruch
1 durchzuführen.
Es handelt sich um eine automatisierte Vorrichtung, bei welcher der
komplette Umreifungsvorgang von einer Steuereinheit gesteuert wird.
Die Umreifungsvorrichtung ist hierzu mit entsprechenden Aktoren
und Sensoren versehen, die mit der Steuereinheit verbunden sind.
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Die
erfindungsgemäße Umreifungsvorrichtung
umfasst in dieser Ausführungsform
eine Greifeinheit, welche Mittel aufweist, einen aus dem Verschlusskopf
herausgeschobenen Bandanfang zu greifen und mehrfach um das Packstück herumzuführen und
den Bandanfang schließlich
wieder dem Verschlusskopf zuzuführen.
Die Greifeinheit ist an einem in einer Drehbewegung um das Packstück versetzbaren
Führungsring
angeordnet. Der Verschlusskopf ist aus der Bewegungsbahn der Greifeinheit
verlagerbar, um nach dem Anlegen der ersten Bandschlaufe nicht mit
der Greifeinheit in Kontakt zu gelangen. Eine Verlagerung der Greifeinheit
ist ebenfalls möglich.
Nach dem Anlegen einer zweiten oder weiteren Bandschlaufe befindet
sich die Greifeinheit vor der Bandeinlaufseite des Verschlusskopfes.
Eine Transportvorrichtung ist zwischen dem Verschlusskopf und die
Greifeinheit einbringbar um den Bandanfang in die Bandeinlaufseite
des Verschlusskopfes zu transportieren.
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In
der alternativen Ausführungsform
gemäß Patentanspruch
20 wird das Bandende nicht durch eine Greifeinheit geführt, sondern
durch Bandführungskanäle, welche
das zu umreifende Packstück zweifach
umgeben. Die Anordnung und Funktionsweise der Umreifungsband führenden
Kanäle
wurde vorstehend erläutert.
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Der
dem Packstück
benachbarte innere Bandführungskanal
ist in einer ersten Ausführungsform
geteilt, so dass wenigstens einer seiner Teilabschnitte aus dem
Kreuzungsbereich heraus bewegbar, insbesondere herausschwenkbar
ist. Beim Herausbewegen bzw. Herausschwenken der Teilabschnitte
wird das Verpackungsband von umgebenden Teilen befreit und kann
bis zur Anlage am Packstück
aus dem Bandführungskanal
heraus gezogen werden.
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In
der alternativen Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 20 kommt in
einem Kreuzungsteil ein den äußeren vom
inneren Bandkanal trennender Schieber zum Einsatz, welcher vorzugsweise
U-förmig
konfiguriert ist und einen Teilabschnitt des inneren Bandkanals
bildet. Der Schieber deckt dabei durch die U-förmige Geometrie den oberen
Bandkanal nach oben ab.
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Während dieser
Schieber lediglich dafür
vorgesehen ist, das Umreifungsband im Kreuzungspunkt freizugeben,
damit es beim Spannen am Packstück
zur Anlage gelangen kann, soll das Schubelement gemäß Patentanspruch
27 das Umreifungsband aus dem Bypasskanal in den Bandein- und Auslaufkanal
verlagern. Ein Zurückgleiten
der verlagerten Bandschlaufe wird durch ein Sperrelement verhindert,
welcher das Umreifungsband auch dann in dem Bandein- und Auslaufkanal
hält, wenn
das Schubelement zurückgezogen
wird.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 und 2 eine
erste Ausführungsform
einer Umreifungsvorrichtung in zwei Seitenansichten;
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3 die
Umreifungsvorrichtung der 1 und 2 mit
verschwenktem Verschlusskopf;
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4 die
Umreifungsvorrichtung der 1 und 2 mit
einer um die Längsachse
des Führungsrings
verschwenkten Greifeinheit;
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5 die
Position des Verschlusskopfes der Umreifungsvorrichtung, wenn die
Greifeinheit am Verschlusskopf vorbei geführt und wieder in die Anfangsposition
verfahren wird;
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6 eine
zweite Ausführungsform
einer Umreifungsvorrichtung mit geteiltem Bandführungskanal;
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7 die
Umreifungsvorrichtung der 6 in der
Draufsicht;
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8 eine
perspektivische Darstellung einer Doppelumreifung;
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9 in
perspektivischer Darstellung ein Kreuzungsteil, wie es bei einer
mit Bandführungskanälen versehenen
Umreifungsvorrichtung gemäß 10 zum
Einsatz kommt;
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10 eine
Seitenansicht einer Umreifungsvorrichtung mit feststehenden Bandführungskanälen und
Kreuzungspunkt;
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11 bis 13 der
schematische Ablauf der Verlagerung eines Umreifungsbands aus einem Bypasskanal
in Richtung des Bandein- und Auslaufkanals des Verschlusskopfes;
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14 und 15 eine
Seitenansicht eines Verschlusskopfes mit geschlossenem und offenem Bypasskanal;
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16 und 17 vergrößerte Darstellungen
der 14 und 15 und
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18 und 19 eine
perspektivische Darstellung einer Greifeinheit.
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1 zeigt
in einer ersten Seitenansicht eine erste Ausführungsform einer Umreifungsvorrichtung 1.
Die Umreifungsvorrichtung 1 umfasst ein Gestell 2 mit
einem in der Höhe
verfahrbaren Ausleger 3, an welchem ein Verschlusskopf 4 angeordnet
ist. Der Verschlusskopf 4 dient dazu, ein in 8 dargestelltes
Umreifungsband 17 auszugeben, das um ein Packstück 5 herumgeführt werden
soll. In diesem Ausführungsbeispiel
ist das Packstück 5 im
Querschnitt sechseckig konfiguriert. Es handelt sich beispielsweise
um ein Bündel
Stangen oder Rohre. Das kleinere der beiden dargestellten Sechsecke
soll verdeutlichen, dass das Packstück 5 unterschiedlich große Abmessungen
haben kann. In diesem Ausführungsbeispiel
befindet sich der Verschlusskopf 4 oberhalb des Packstücks 5.
Er wird so positioniert, dass sich der vom Verschlusskopf 4 angebrachte Verschluss
immer mittig auf der Oberseite des Packstücks 5 befindet. Hierzu
kann der Verschlusskopf 4 bei nicht mittig positionierten
Packstücken 5 in
nicht näher
dargestellter Weise in Horizontalrichtung verlagert werden.
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Die
Umreifungsvorrichtung 1 umfasst ferner einen Führungsring 6 der
das Packstück 5 umgibt und
um seine Längsachse
L drehbar gelagert ist. Mit dem Führungsring 6 ist eine
Greifeinheit 7 ortsfest verbunden. Wenn der Führungsring 6 in
eine Drehbewegung versetzt wird, rotiert auch die Greifeinheit 7 um
die Längsachse
L und damit um das Packstück 5.
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Die
Greifeinheit 7 ist dafür
vorgesehen, ein von dem Verschlusskopf 4 ausgegebenes Umreifungsband 17 an
seinem Bandanfang 31 zu greifen und klemmend zu fixieren.
Zu diesem Zweck ist die Greifeinheit 7 mit einer Klemmbacke 8 versehen.
In diesem Ausführungsbeispiel
würde die
Klemmbacke 8 auf die breiteren Flachseiten des Umreifungsbands 17 wirken.
Alternativ kann die Klemmbacke 8 auch auf eine Schmalseite
des Bandanfangs 31 wirken.
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Nachdem
der Bandanfang 31 in der Greifeinheit 7 festgeklemmt
worden ist, wird über
den Verschlusskopf 4 Umreifungsband 17 ausgegeben
und der Führungsring 6 angetrieben,
so dass sich die Greifeinheit 7 mit dem nicht näher dargestellten Bandanfang
in Richtung des Pfeils P bewegt. Da die Greifeinheit 7 zur
Aufnahme des Bandanfangs an einer gegenüber dem Verschlusskopf 4 angeordnet sein
muss, ist es erforderlich den Verschlusskopf 4 noch vor
der ersten vollständigen
Umrundung der Greifeinheit 7 aus der mit unterbrochener
Linie eingezeichneten Bewegungsbahn B herauszubewegen, damit die Greifeinheit 7 nicht
mit dem Verschlusskopf 4 kollidiert. Zu diesem Zweck wird
bei dieser Ausführungsform
das Gestell 2 mit dem Ausleger 3 und dem Verschlusskopf 4 um
eine Horizontalachse in Richtung des Pfeils P1 verschwenkt (3).
Andere Ausführungen
mit z. B. linearer Verstellung sind möglich.
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Die 18 und 19 zeigen
eine perspektivische Darstellung einer Greifeinheit 7 in
zwei unterschiedlichen Positionen. Die Greifeinheit 7 umfasst eine
Stützbacke 42 und
eine Klemmbacke 43, die in Richtung des Pfeils P8 in Richtung
der Stützbacke 42 verlagerbar
ist. Die Stützbacke 42 dient
als Widerlager für
die Klemmbacke 43. Zwischen der Stützbacke 42 und der
Klemmbacke 43 ist der Bandanfang 31 des Umreifungsbands 17 geklemmt,
und zwar über die
schmalen Längsflanken
des Umreifungsbands 17. Damit das Umreifungsband 17 bei
dieser Art der Fixierung nicht knickt, sind die Klemmbacke 43 und die
Stützbacke 42 in
ihrem Verlauf bogenförmig
gekrümmt.
Zusätzlich
sind die Klemmbacke 43 und die Stützbacke 42 im Querschnitt
im Wesentlichen L-förmig
konfiguriert, so dass die Bandoberseite als auch die Bandunterseite
innerhalb der Greifeinheit 7 geführt wird.
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In
nicht näher
dargestellter Weise wird die Klemmbacke 43 unter dem Einfluss
einer Federkraft in Richtung auf die Stützbacke 42 gedrückt.
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Nachdem
die Greifeinheit 7 eine zweite oder auch dritte oder vierte
Umrundung des Packstücks nahezu
vollständig
vollzogen hat, wird der Verschlusskopf 4 zurückgeschwenkt
und die Greifeinheit 7 in der in 4 dargestellten
Position angehalten. Die Greifeinheit 7 befindet sich nun
auf der rückwärtigen Seite
des Verschlusskopfes 4. In dieser Position soll der mitgeführte Bandanfang
wieder in den Verschlusskopf 4 eingebracht werden. Hierzu
bedient sich die Umreifungsvorrichtung 1 einer Transportvorrichtung 9 in
Form einer Transportrolle, welche den Bandanfang nach Aufhebung
der Klemmung der Greifeinheit 7 über eine bogenförmige Einführrampe 10 in
einen Bandein- und Auslaufkanal an der Bandeinlaufseite 11 des
Verschlusskopfes 4 transportiert. Hierzu ist es erforderlich,
die Klemmbacke 43 ganz oder zumindest so weit zu öffnen, dass
das Band genug Freiraum für
den voranbeschriebenen Transport hat. Anschließend wird durch den Verschlusskopf 4 in bekannter
Weise das Bandende geklemmt und es wird überschüssiges Umreifungsband 17 durch
den Bandauslauf zurückgezogen,
um das Umreifungsband 17 mit vorgegebener Zugkraft zu spannen. Hierbei
befindet sich der Verschlusskopf 4 sehr nah an der Oberfläche des
Packstücks 5.
Schließlich
wird das gespannte Umreifungsband 17 mit dem Bandanfang 31 verbunden
(8). Bei Umreifungsbändern 17 aus Stahl
erfolgt dies beispielsweise durch Verschweißen. Selbstverständlich sind
auch formschlüssige
Verbindungen durch unmittelbares Verpressen oder unter Verwendung
von Verschlusshülsen
möglich.
Das noch mit der Vorratsrolle verbundene Ende des Umreifungsbandes 17 wird
abgetrennt. Der Verschlusskopf 4 wird von dem Packstück 5 abgehoben und
das Packstück 5 kann
aus der Umreifungsvorrichtung 1 entnommen werden. Anschließend fährt die
Greifeinheit 7 wieder in die Ausgangsposition, wie sie
in 1 dargestellt ist. Entweder kann hierzu der Verschlusskopf 4 nochmals
in Richtung des Pfeils P3 verschwenkt werden, wie es 5 zeigt,
so dass der Verschlusskopf 4 bei gleichbleibender Drehrichtung wieder
in die Ausgangsposition gelangt. Alternativ ist es natürlich auch
möglich,
die Greifeinheit 7 entgegen der ursprünglichen Drehrichtung des Führungsrings 6 wieder
in die Ausgangsposition zu verfahren.
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Die 6 und 7 zeigen
eine weitere Ausführungsform
einer Umreifungsvorrichtung 12, die nach einem anderen
Prinzip arbeitet, als diejenige der 1 bis 5.
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Die
Umreifungsvorrichtung 12 gemäß 6 benötigt keine
Greifeinheit 7, um den Bandanfang 31 zu führen. Sie
besitzt zu diesem Zweck Bandführungskanäle 13, 14.
Im vorliegenden Fall soll eine Doppelumreifung angelegt werden.
Daher sind zwei Bandführungskanäle 13, 14 vorgesehen.
Bei einer Doppelumreifung, wie sie in 8 dargestellt
ist, gibt es zwangsläufig
einen Kreuzungspunkt K, in welchem sich die Bandschlaufen 15, 16 des
Umreifungsbands 17 kreuzen. Bei der Verwendung von Bandführungskanälen 13, 14 ist
es während
des Anlegens der Bandschlaufen 15, 16 unvermeidbar,
dass einer der Bandführungskanäle 13, 14 näher am Packstück 5 liegt,
als der andere. Wenn das Umreifungsband 17 gespannt wird,
muss sichergestellt sein, dass die im Kreuzungspunkt K außen verlaufende
Bandschlaufe 15 nicht mit dem innen liegenden Bandführungskanal 13 kollidiert.
Daher ist bei der Ausführungsform
der 6 vorgesehen ist, den inneren Bandführungskanal 13 zu
verschwenken, um den Kreuzungspunkt K freizugeben. In 6 ist
der innere Bandführungskanal 13 in
zwei Positionen dargestellt. Und zwar einmal in der geschlossenen
Position und einmal in der offenen Position, in welcher die unteren
Enden des inneren Bandführungskanals 13 im
Abstand zueinander angeordnet sind. Nach dem Anlegen der Doppelumreifung
werden die nach außen
geschwenkten Teilabschnitte 18, 19 des inneren
Bandführungskanals 13 wieder
zusammengeführt,
so dass der nächste
Umreifungsvorgang durchgeführt
werden kann.
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7 verdeutlicht
noch einmal, den sich kreuzenden Verlauf der beiden Bandführungskanäle 13, 14 und
deren Anbindung an den Verschlusskopf 4.
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Alternativ
zu der Teilung des inneren Bandführungskanals 13 ist
bei der Ausführungsform
einer Umreifungsvorrichtung 20 gemäß 12 vorgesehen,
ein Kreuzungsteil 21 zu verwenden, dessen Funktionsweise
nachfolgend anhand der 9 erläutert wird. Grundsätzlich muss
bei dieser Ausführungsform
keiner der Bandführungskanäle verschwenkt
werden. Sie sind gewissermaßen
starr ausgeführt
und über
das Kreuzungsteil 21 miteinander verbunden. Das Kreuzungsteil 21 besitzt
zwei übereinander
liegende Bandkanäle,
von denen einer, der innere, dem Packstück 5 näher liegende
Bandkanal 22 und einer der von dem Packstück 5 weiter
entfernt liegende äußere Bandkanal 23 ist.
Wie anhand der 9 zu erkennen ist, besitzt der äußere Bandkanal 23 eine
größere Tiefe
als der innere Bandkanal 22. Der innere Bandkanal 22 kreuzt
den äußeren Bandkanal 23 und
ist von diesem im Bereich des Kreuzungspunkt K über einen in Richtung des Pfeils P4
verlagerbaren Schieber 25 von dem äußeren Bandkanal 23 getrennt.
Der Schieber 25 befindet sich in der dargstellten Position
in einer Schließstellung und
deckt durch seine U-förmige
Konfiguration mit seinem unteren Schenkel 34 den inneren
Bandkanal 22 und mit seinem oberen Schenkel den äußeren Bandkanal 23 in
der Bildebene nach oben hin ab. Eine Einführschräge 24 sorgt dafür, dass
in Richtung des Pfeils P4 in das Kreuzungsteil 21 eintretendes Umreifungsband 17 in
der Bildebene unterhalb des Schiebers 25 gelangt. Beim
Anlegen der zweiten Bandschlaufe 16 gelangt das Umreifungsband 17 aus
Richtung des Pfeils P5 in den inneren Bandkanal 22 und
verläuft
dabei zwischen dem hinteren Schenkel 34 und dem oberen
Schenkel 35 des Schiebers 25. Nachdem das Umreifungsband 17 in
dem Verschlusskopf 4 angekommen und dort geklemmt ist, wird
der Schieber 25 in Richtung des Pfeils P3 zurückgezogen,
so dass die Bandkanäle 23, 24 freigegeben
werden. Dadurch kann beim Spannen des Umreifungsbands 17 dieses
auch aus dem äußeren Bandkanal 23 austreten.
Nachdem beide Bandschlaufen 15, 16 aus dem Kreuzungsteil 21 herausgezogen
worden sind, wird der Schieber 25 wieder in die dargestellte
Verschlussposition verfahren, so dass ein weiterer Umreifungsvorgang
erfolgen kann.
-
Grundsätzlich sollen
die beiden Bandschlaufen 15, 16 so dicht nebeneinander
verlaufen, wie möglich.
Mit anderen Worten soll der Abstand A (8) möglichst
klein werden. Dies setzt voraus, dass die Bandführungskanäle 26, 27,
wie sie in 10 zu erkennen sind, möglichst
eng bei einander verlaufen. Dies würde allerdings auch bedeuten, dass
das Kreuzungsteil 21 länger
ausgeführt
werden muss, wenn die Bandschlaufen 15, 16 im
Kreuzungspunkt K in einem sehr spitzen Winkel zu einander stehen.
Andererseits können
die Bandschlaufen 15, 16 in ihrem in der 8 dargestellten
oberen Bereich, d. h. im Bereich des Verschlusskopfes 4 auf
Grund der Parallelführung
in relativ geringem Abstand zu einander verlaufen. Dies führt dazu,
dass die Bandführungskanäle 26, 27 nicht
nur bogenförmig
gekrümmt sind,
sondern in Richtung ihrer Längserstreckung leicht
gewunden, d. h. um ihre Längsachse
tordiert sind. Es handelt sich bei den Bandführungskanälen 26, 27 daher
um geometrisch komplizierte Bauteile. Daher ist es aus fertigungstechnischen
Gründen zweckmäßig, die
Bandführungskanäle 15, 16 mehrteilig
aufzubauen, wobei zumindest der Bereich zwischen dem Verschlusskopf 4 und
dem Kreuzungsteil 21 in zwei Längenabschnitte eingeteilt ist,
die mittig miteinander verbunden werden.
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Dadurch
ergibt sich die in 10 erkennbare bauchige Form
der Bandführungskanäle 26, 27 in dieser
Seitenansicht.
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Um
den Abstand A zwischen den oberen beiden Bereichen der beiden Bandschlaufen 15, 16 zu verringern
ist es vorgesehen, den in einem Bypasskanal 28 parallel
zum Verschlusskopf 4 verlaufenden Bereich der Bandschlaufen 15, 16 in
Richtung der Bandschlaufe im Bandein- und Auslaufkanal 29 des Verschlusskopfes 4 zu
verlagern.
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Dieses
Prinzip wird nachfolgend anhand der 11 bis 13 erläutert. In
stark schematisierter Darstellung zeigt 11 in
der oberen Bildhälfte
einen Bandein- und Auslaufkanal 29, der sich innerhalb des
nicht näher
dargestellten Verschlusskopfes 4 befindet. In diesem Bandein-
und Auslaufkanal 29 befindet sich unter Bezugnahme auf 8 ein
Teilabschnitt einer ersten Bandschlaufe 15. Parallel zu
dem Bandein- und Auslaufkanal 29 verläuft der Bypasskanal 28,
in welchem die zweite Bandschlaufe 16 liegt. Der Bandein-
und Auslaufkanal 29 ist von dem Bypasskanal 28 räumlich getrennt,
so dass das in 8 dargestellte Bandende 31 den
Bypasskanal 28 beim Anlegen der Bandschlaufe 16 problemlos
passieren kann. Der Bypasskanal 16 wird an seiner dem Bandein-
und Auslaufkanal 29 abgewandten Schmalseite teilweise von
einem Schubelement 32 begrenzt. Nachdem beide Bandschlaufen 15, 16 gelegt
worden sind und das Bandende 31 in dem Verschlusskopf 4 fixiert
worden ist, wird der Bypasskanal 28 geöffnet Anschließend wird
die Bandschlaufe 16 durch eine seitliche Bewegung des Schubelements 32 von
dem Bypasskanal 28 in Richtung des Bandein- und Auslaufkanals 29 verschoben
(Pfeil P6). Dadurch liegen die Bandschlaufen 15, 16 eng
nebeneinander. Bevor das Schubelement 32 wieder zurückgezogen
wird (Pfeil P7), greift ein Sperrelement 33 seitlich hinter die
verlagerte Bandschlaufe 16, so dass die Bandschlaufe 16 nicht
wieder in den Bypasskanal 28 zurückrutschen kann.
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Die
seitliche Verlagerung der Bandschlaufe 16 aus dem Bypasskanal 28 erfolgt
vor dem Spannen des Umreifungsbands 17.
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Das
Sperrelement 33 ist vorzugsweise eine Sperrklinke, die
mit dem Schubelement 32 gekoppelt ist. Das stark vereinfacht
dargestellte Schubelement 32 ist vorzugsweise gabelförmig konfiguriert
und umgreift sowohl die Ober- und Unterseite der zu verlagernden
Bandschlaufe 16, um diese auch bei der Verlagerung exakt zu führen.
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Die 14 und 15 zeigen
in der Seitenansicht einen stark vereinfachten Verschlusskopf 30, wobei
insbesondere der Bereich der Bandführungskanäle von Interesse ist. In 14 bzw.
in der vergrößerten Darstellung
der 16 ist zu erkennen, dass sich in einem Bandein-
und Auslaufkanal 29 ein Teilabschnitt der ersten Bandschlaufe 15 befindet,
während
sich die zweite Bandschlaufe 16 in dem geschlossenen Bypasskanal 28 befindet.
Der Bypasskanal 28 ist zweiteilig aufgebaut und umfasst
ein feststehendes Oberteil 36 sowie ein schwenkbewegliches
Untereil 37, das über
einen Schwenkmechanismus 38, um einen oberhalb des Oberteils 36 liegenden
Schwenkpunkt S in die in 15 bzw. 17 dargestellte
Position verlagerbar ist. Der Schwenkpunkt S befindet sich in relativ
großem
Abstand zum Bypasskanal 28, damit das Unterteil 37 nicht
zu weit nach unten auslenkt und dabei mit dem zu umreifenden Packstück kollidiert.
Es wird primär
eine seitwärts
Bewegung des Unterteils 37 angestrebt, aber gleichzeitig
auch ein seitliches Öffnen
des Bypasskanals 28, damit die Bandschlaufe 16 durch
das nicht näher
dargestellte Schubelement in Richtung des Bandein- und Auslasskanals 29 verlagerbar
ist. 17 zeigt die Position der Bandschlaufe 16 nachdem
sie aus dem Bypasskanal 28 heraus geschoben worden ist.
Sie befindet sich in einem parallelen Abstand zur Bandschlaufe 15 im
Bandein- und Auslasskanal 29. Der Abstand ist möglichst
nicht größer als 3
mm. Damit die Bandschlaufe 16 beim Herausschieben aus dem
Bypasskanal 28 nicht klemmt, können die Seitenwände des
Bypasskanals 28 angeschrägt sein. In 17 sind
entsprechende Schrägflächen 39, 40 sowohl
am Oberteil 36 als auch am Unterteil 37 zu erkennen.
-
Der
Schwenkmechanismus 38 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel
eine Kolben-Zylinder-Einheit 41, bei welcher es sich insbesondere
um einen Pneumatikzylinder handelt. Der gesamte Umreifungsvorgang
erfolgt vollautomatisch. Hierzu sind in nicht näher dargestellter Weise Aktoren,
Sensoren und die notwendigen Steuerungsmittel vorgesehen.
-
- 1
- Umreifungsvorrichtung
- 2
- Gestell
- 3
- Ausleger
- 4
- Verschlusskopf
- 5
- Packstück
- 6
- Führungsring
- 7
- Greifeinheit
- 8
- Klemmbacke
- 9
- Transportvorrichtung
- 10
- Einführrampe
- 11
- Bandeinlaufseite
- 12
- Umreifungsvorrichtung
- 13
- erster
Bandführungskanal
- 14
- zweiter
Bandführungskanal
- 15
- erste
Bandschlaufe
- 16
- zweite
Bandschlaufe
- 17
- Umreifungsband
- 18
- Teilabschnitt
- 19
- Teilabschnitt
- 20
- Umreifungsvorrichtung
- 21
- Kreuzungsteil
- 22
- innerer
Bandkanal
- 23
- äußerer Bandkanal
- 24
- Einführschräge
- 25
- Schieber
- 26
- erster
Bandführungskanal
- 27
- zweiter
Bandführungskanal
- 28
- Bypasskanal
- 29
- Bandein-
und Auslaufkanal
- 30
- Verschlusskopf
- 31
- Bandanfang
- 32
- Schubelement
- 33
- Sperrelement
- 34
- unterer
Schenkel
- 35
- oberer
Schenkel
- 36
- Oberteil
- 37
- Unterteil
- 38
- Schwenkmechanismus
- 39
- Schrägfläche
- 40
- Schrägfläche
- 41
- Kolben-Zylinder-Einheit
- 42
- Stützbacke
- 43
- Klemmbacke
- A
- Abstand
- B
- Bewegungsbahn
- K
- Kreuzungspunkt
- L
- Längsachse
- P
- Pfeil
- P1
- Pfeil
- P2
- Pfeil
- P3
- Pfeil
- P4
- Pfeil
- P5
- Pfeil
- P6
- Pfeil
- P7
- Pfeil
- P8
- Pfeil
- S
- Schwenkpunkt