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Verfahren und Vorrichtung zum Zuführen und Spannen eines
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Spannbandes
Verfahren und Vorrichtung zum Zuführen
und Spannen eines Spannbandes Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Zuführung und Spannung eines Spannbandes in einer Spannband-Bindemaschine. Dabei
wird das Spannband automatisch einer bügelförmigen Spannbandführung zugeführt, so
daß es Schleifenform annimmt und danach straff um das Packstück gezogen wird,wobe
man von einer Rückzugsrolle und einer Zuführungsrolle, welche aneinander angreifen,
Gebrauch macht.
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Es ist bereits aus dem japanischen Gebrauchsmuster Nr. 23280/ 1965
eine Vorrichtung zum Führen und Spannen eines Spannbandes bekannt. Diese umfaßt
eine Zuführungsrolle und eine Rückzugsrolle, welche beide mit hoher Geschwindigkeit
jedoch entgegengesetztem Drehsinn gedreht werden und mit Abstand voneinander angeordnet
sind. Ferner sind Schaukelrollen vorgesehen, welche selektiv zum Zusammenwirken
mit der Rückzugsrolle bzw. der Zuführungsrolle gebracht werden können, so daß das
Spannband entweder mit hoher Geschwindigkeit zugeführt wird oder gespannt wird.
Ferner ist ein Spannhebel vorgesehen, welcher ein.starkes Spanndrehmoment auf das
Spannband ausübt. Bei der verbesserten Vorrichtung gemäß der japanischen ungeprüften
Patentanmeldung Nr. 64396/1977 fehlt'dieser Spannhebel. Im folgenden soll diese
Konstruktion anhand der Figuren 5 und 6 erläutert werden.
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Schaukelrollen 40 und 41 wirken mit einer Zuführungsrolle 42 unter
Druck zusammen und ein Spannband wird einer bügelförmigen Führungseinrichtung 43
zugeführt. Das freie Ende des durch die bügelförmige Führungseinrichtung in Schleifenform
laufenden Spannbandes wirkt mit einem Endlagenschalter 44 unter einem Gleittisch
5 zusammen. Dieser Schalter betätigt ein Solenoid 45, wodurch die beiden Schaukelrollen
40, 41 außer Eingriff mit der Zuführungsrolle 42 gebracht werden.
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Nun ist die Zuführungsoperation beendet. Sodann wird das freie Ende
des Spannbandes durch einen Greifer 48 in Zusammenwirkung mit dem Gleittisch 5 ergriffen.
Der Greifer 48 wird über eine Gruppe von Nocken 47 durch Drehung einer Welle 46
einer
Schweißvorrichtung angehoben. Danach wirkt die Rolle 49 mit der Rückzugsrolle 50
unter Druck zusammen,und zwar durch Betätigung eines Solenoids 56. Nun wird das
Spannband zurückgezogen. Sobald die Spannkraft einen bestimmten Wert erreicht, so
setzt der Schlupf der Kupplung ein und die Drehgeschwindigkeit der Welle 52 der
Rückzugsrolle wird rasch herabgesetzt. Wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit geringer
ist als diejenige eines Kettenzahnrades 53, so wird die Drehbewegung des Kettenzahnrades
53, welches die Funktion nicht beeinträchtigt hat, wirksam auf die Rückzugswelle
52 übertragen, so daß das Band weiterhin durch die Rückzugsrolle 50 über die Welle
52 gespannt wird. Eine Differentialuntersetzungsmaschine 20 übt auf das Kettenzahnrad
55 ein hohes Drehmoment bei niedriger Umdrehungsgeschwindigkeit aus.
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Es wurden bereits weitere Vorrichtungen vorgeschlagen, bei denen eine
einzige Rolle dazu dient, wahlweise das Spannband zuzuführen oder zu spannen. Diese
Rolle wird entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn gedreht. Die Drehgeschwindigkeit
dieser Rolle muß jedoch gering, damit auf das Spannband ein starkes Spanndrehmoment
für den endgültigen Spannvorgang ausgeübt werden kann. Daher erfüllen diese herkömmlichen
Vorrichtungen die an die Verkürzung der Zeit der Spannbandverpackung gestellten
Anforderungen. Bei dem herkömmlichen System kommt es oft vor, daß das Spannband
von der Führung abläuft oder in der Führung verdreht wird, da die beim Zuführen
des Spannbandes durch Drehen einer einzigen Rolle ausgeübte Kraft nachteiligerweise
während des Zuführvorgangs zu groß ist.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung d ein Spannbandzuführungs-
und Spannsystem zu schaffen, welches bei einfachem Aufbau zu einer großen das Spannband
straffenden Spannkraft führt, während im übrigen die Funktionsweise derjenigen gemäß
der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 64396/1977 entspricht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Zuführung
und Spannung eines Spannbandes gelöst, bei dem man unter Druck eine Rückzugsrolle
mit einer Peripheriefläche hoher Reibung an einer Zuführungsrolle mit einer Peripheriefläche
geringer Reibung in Angriff bringt; während der Zuführung des Spannbandes die Rückzugsrolle
in einem frei drehbaren Zustand hält, so daß die Rückzugsrolle je nach der Drehbewegung
der Zuführungsrolle mit der Peripheriefläche geringer Reibung gedreht wird, wobei
das Spannband auf der Peripheriefläche der Zuführungsrolle schlüpft, sobald der
Zuführungswiderstand des Spannbandes ansteigt, so daß auf diese Weise die Zuführung
des Spannbandes automatisch steuerbar ist.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Spannband-Bindemaschine; Fig. 2 eine Draufsicht eines Teilbereichs der Spannband-Bindemaschine
gemäß Fig. 1; Fig. 3 eine Frontansicht der Zuführungsrolle und der Rückzugsrolle
der Spannband-Bindemaschine der Fig. 1; Fig. 4 eine Frontansicht der Differentialuntersetzungsvorrichtung
der erfindungsgemäßen Spannband-Bindemaschine; Fig. 5 eine Frontansicht einer herkömmlichen
Spannband-Bindemaschine und Fig. 6 eine Draufsicht eines Teilbereichs der herkömmlichen
Spannband-Bindemaschine.
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Die Spannband-Bindemaschine gemäß Fig. 1 umfaßt eine Spule 1 mit einem
aufgewickelten Kunststoffband, sowie eine Kammer 3 zum zwischenzeitlichen Speichern
einer bestimmten Bandlänge, welche in eine bügelförmige Führungsseinrichtung 4 eingeführt
werden soll. Auf einem Schweißmechanismus ist ein Gleittisch 5 vorgesehen. Zum Antrieb
dient ein richtungsumkehrbarer Motor 6, welcher über eine Riemenscheibe 7 und Antriebsriemen
8, 8' eine Riemenscheibe 9 einer Bandzuführ-und Spanneinrichtung sowie über eine
Riemenscheibe 10 eine Differentialuntersetzungsvorrichtung
20 antreibt.
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Die Zuführ- und Spanneinrichtung umfaßt eine Rückzugsrolle 11 mit
hoher Reibung und einer Zuführrolle 12 mit relativ geringer Reibung. Die Rückzugsrolle
11 ist über eine Einwegkupplung 13 mit einer Welle 14 verbunden, derart, daß bei
Antrieb der Welle 14 in Richtung des Pfeils gemäß Fig. 3 die Rückzugsrolle frei
ist, während bei Antrieb der Welle in der entgegengesetzten Richtung die Rückzugsrolle
durch Eingriff mit der Kupplung angetrieben wird. Ein Zahnrad 15, welches auf der
Welle 14 sitzt, kämmt mit einem nicht gezeigten Zahnrad, das einstückig mit der
Zuführungsrolle 12 ausgebildet ist. Hierdurch wird das Drehmoment auf die Zuführungsrolle
12 übertragen. Die Zuführungsrolle 12 ist an einem Ende eines Schaukelgliedes 17
gelagert, welches seinerseits in einem Lager 16 gelagert ist. Die Zuführungsrolle
12 steht mit der Rückzugsrolle 11 in Berührung, und zwar unter Vorspannung von einer
Feder 18, welche am anderen Ende des als abgewinkelter Doppelhebel ausgebildeten
Schaukelgliedes 17 angreift. Somit greift die Zuführungsrolle 12 unter Druck an
der Rückzugsrolle 11 an, und das einstückig mit der Zuführungsrolle 12 ausgebildete
Zahnrad kämmt mit dem Zahnrad 15 gemäß Fig. 2. Wenn die Welle in Vorwärtsrichtung
gedreht wird, so läuft die Rückzugsrolle 11 in Bezug auf die Zuführrolle 12 frei
und das Band 2 indem Kammer 3 wird der bügelförmigen Führung 4 zugeführt, und zwar
durch die Rückzugsrolle 11, welche durch die Drehung der Zuführungsrolle 12 angetrieben
wird. Wenn die Welle 14 in umgekehrter Richtung gedreht wird, so werden beide Rollen
im Sinne eines raschen Zurückziehens des Bandes und eines Spannens des Bandes um
das Packstück angetrieben.
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Die Riemenscheibe 9 ist über Reibungsplatten 19, 19' mit der Welle
14 verbunden und die Differentialuntersetzungsvorrichtung 20 mit der Riemenscheibe
10 ist ebenfalls mit der Welle 14 verbunden. Die Differentialuntersetzungsvorrichtung
20 umfaßt einen Basiskörper 21 auf der Welle 14, die Riemenscheibe 10 und eine Scheibe
23 mit einer Verzahnung an der äußeren
Peripheriefläche. Die Riemenscheibe
10 und die Scheibe 23 sind frei drehbar über Lager auf dem Basiskörper gelagert.
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Ferner ist ein exzentrischer Körper 24 vorgesehen, welcher in exzentrischer
Weise frei auf der Riemenscheibe 10 gelagert ist.
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Eine Vielzahl von Angriffsrollen 25 sind radial am exzentrischen Körper
24 ausgebildet. Sie wirken mit einer Vielzahl von Angriffsrollen 26 zusammen, welche
am Basiskörper 21 ausgebildet sind (Fig. 4). Andererseits sind in dem exzentrischen
Körper 24 vier öffnungen 27 ausgebildet. In diesen rotieren verschiebbar Rollen
28 der Scheibe 23. Ein Schaukelglied 30 ist vorgesehen, welches einen Stop-Zahn
29 aufweist, der mit der Verzahnung 22 der Scheibe 23 zusammenwirkt. Das Schaukelglied
30 weist eine Basis auf und eine Verbindungsstange 32, welche mit dem Ende eines
Solenoids 31 verbunden ist.
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Zur Zuführung des Bandes wird der Motor 6 gedreht und treibt die Riemenscheiben
9 und 10 über die Treibriemen an, und zwar mit jeweils der gleichen Winkelgeschwindigkeit
und die Welle 14 wird ebenfalls über die Reibungsplatte 19 mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit
gedreht. Das Drehmoment der Welle 14 wird über das Zahnrad 15 auf die Zuführungsrolle
12 übertragen und treibt letztere in Richtung des Pfeils gemäß Fig. 3. Zu dieser
Zeit ist die Rückzugsrolle 11 relativ zur Welle 14 aufgrund der Einwegkupplung 13
frei drehbar, so daß sie lediglich über das Band 2 gedreht wird, und zwar je nach
Drehung der Zuführrolle 12 in Pfeilrichtung gemäß Fig. 1. Die Differentialuntersetzungsvorrichtung
20 liegt ebenfalls in einem freien Zustand vor, da die Scheibe 23 nicht mit dem
Schaukelglied 30 zusammenwirkt, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Die Welle 14 wird-mit
der gleichen Winkelgeschwindigkeit gedreht, wie die Riemenscheibe 10, wobei die
Scheibe 23 und die zugeordneten Bauteile als eine Einheit gedreht werden.
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Somit wird das in der Kammer 3 gespeicherte Band 2 zu der bügelförmigen
Führung 4 geführt und das vordere Ende des
Bandes 2 bewegt sich
in Schleifenform durch die Führungseinrichtung zu einem Endlagenschalter ähnlich
dem Endlagenschalter 44 in Fig. 5 unter dem Gleittisch. Die Außenperipheriefläche
der Zuführungsrolle 12 hat eine geringe Reibung, so daß das vordere Ende des Bandes
an der Betätigungseinrichtung des Endlagenschalters angreift und diese um einen
geringen Abstand bewegt. Zu dieser Zeit kommt es nun zu einem Schlupf zwischen der
Oberfläche der Außenperipherie der Zuführungsrolle 12 und dem Band 2, da der Zuführungswiderstand
des Bandes rasch ansteigt. Das Zuführen des Bandes wird somit unterbrochen und eine
exzessive Einführung des Bandes wird verhindert. Die Bewegung der Betätigungseinrichtung
um einen spezifischen Abstand führt zu einem Signal zum Abschalten des Motors.
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Bei der herkömmlichen Vorrichtung gelangt bei Auftreffen des Vorderendes
des Bandes auf die Betätigungseinrichtung die Schaukelrolle außer Angriff an der
Zuführungsrolle 12 (japanische ungeprüfte Patentanmeldung 64396/1977) oder die Zuführungsrolle
12 wird gestoppt. In jedem Falle ergibt sich jedoch eine geringfügige zeitliche
Verzögerung bis die Zuführung des Bandes gestoppt wird. Daher sind Einrichtungen
erforderlich, um eine bestimmte Länge des Bandes unterzubringen, welches während
dieser kurzen Zeit zugeführt wird.
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Erfindungsgemäß ist eine Rückzugsrolle t t vorgesehen, welche die
Funktion einer Schaukelrolle hat, sowie eine Zuführungsrolle 12 mit geringer Reibung.
Daher wird die Zuführung des Bandes aufgrund des Schlupf-Phänomens automatisch gestoppt,
wenn der Zuführungswiderstand rasch ansteigt und es kann ein ekzessives Zuführen
des Bandes verhindert werden. Sodann stoppt das Signal des Endlagenschalters den
Motor 6 und die Zuführungsrolle 12 wird damit ebenfalls gestoppt.
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Das vordere Ende des Bandes 2 wird vom Greifer, welcher dem rechten
Greifer 48 in Fig. 5 entspricht, unterhalb des Gleittisches 5 ergriffen. Zum Zurückziehen
des Bandes 2 wird der Motor 6 in umgekehrter Richtung gedreht. Dies führt zu einer
Drehung der Riemenscheibe 9 und der Riemenscheibe 10
in der umgekehrten
Drehrichtung mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit. Die Rückzugsrolle 11 und die
Zuführungsrolle 12 werden über das Zahnrad 15 und die Einwegkupplung 13 durch Drehung
der Welle 14 über die Riemenscheibe 10 in der dem Pfeil entgegengesetzten Richtung
gedreht, und zwar mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit ohne Schlupf an der Reibungsplatte
19 bis das aus der bügelförmigen Führung 4 zurückgezogene Band zur Anlage am Packstück
kommt. Das Band wird zurückgezogen, wobei es einen im wesentlichen halbkreisförmigen
Bereich der Außenfläche der Rückzugsrolle 11 mit hoher Reibung berührt, bis das
Band an der Außenfläche des Packstücks zur Anlage kommt. Dies geschieht in kurzer
Zeit. Der Gesamtvorgang wird als rasches Zurückziehen bezeichnet. Bei diesem Vorgang
wird die überschüssige Länge des zurückgezogenen Bandes wieder in der Kammer 3 gespeichert.
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Nachdem das Zurückziehen des Bandes beendet ist, steigt der Zugwiderstand
plötzlich stark an und demzufolge schlüpft die Reibungsplatte 19. Das Drehmoment
reicht nämlich nicht aus, den erhöhten Widerstand zu überwinden. Die Welle 14 wird
damit gestoppt. Sodann wird die Differentialuntersetzungsvorrichtung 20 betätigt,
welche nun einen starken Zug auf das Band ausübt. Die Arbeitsweise dieser Differentialuntersetzungsvorrichtung
soll im folgenden erläutert werden.
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Die Scheibe 23 befindet sich zunächst im Stop-Zustand und die Bewegbarkeit
des exzentrischen Körpers 24 ist durch das Zusammenwirken der verschiebbaren Rollen
28 und der Ausnehmungen 27 begrenzt. Der exzentrische Körper 24 gerät aufgrund der
Drehbewegung der Riemenscheibe 10 in Vibration. Die Vibration des exzentrischen
Körpers 24 wird über die Angriffsrollen 25 und 26 auf den Basiskörper 21 übertragen.
Die Angriffsrollen 25 sind einstückig mit dem exzentrischen Körper 24 ausgebildet.Die
Rollen 25 werden zwischen den Angriffsrollen 26 des Basiskörpers 21 verschoben,
so daß die Drehung der Riemenscheibe 10 die Drehung des Basiskörpers 21 verlangsamt.
Bei dieser Ausführungsform sind fünfzehn Angriffsrollen vorgesehen.
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Daher kommt es bei einer 15-maligen Umdrehung. der Riemenscheibe 10
zu einer einmaligen Umdrehung des Basiskörpers 21 zusammen mit der Welle 14. Wenn
die Belastung der Welle 14 höher ist, als die Belastung der Scheibe 23, so wird
die Welle 14 gestoppt und die Scheibe 23 wird mit verlangsamter Geschwindigkeit
gedreht. Wenn die Belastung der Scheibe 23 höher ist als diejenige der Welle, so
wird nur die Welle 14 mit verlangsamter Geschwindigkeit gedreht. Im umgekehrten.Fall
wird nur die Scheibe 23 mit verlangsamter Geschwindigkeit gedreht.
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Durch diese Differentialwirkung wird also jeweils nur die Welle 14
oder die Scheibe 23 mit verlangsamter Geschwindigkeit und hohem Drehmoment gedreht,
und zwar je nach der Differenz der Belastungen dieser beiden Bauteile. Wenn keine
Belastungen und keine Belastungsdifferenzen auftreten, so wird die gesamte Differentialuntersetzungsvorrichtung
20 als Einheit der drei Bauteile gedreht. Für vorliegende Erfindung kann man als
Differentialuntersetzungsvorrichtung ein Planetenzahnradsystem verwenden. Eine Beschränkung
hierauf besteht jedoch nicht.
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Zur Einleitung des Spannvorgangs zum straffen Spannen des Bandes wird
das Solenoid 31 betätigt, und zwar nach dem Ende des raschen Zugvorgangs. Nun wird
die Scheibe 23 durch Verriegelung mit dem Zahn 29, welcher an derAußenverzahnung
22 angreift, gestoppt. Sodann wird entsprechend der Differenz der Belastungen auf
die Welle 14 ein hohes Drehmoment für eine verlangsamte Drehung ausgeübt und die
Welle 14 wird kontinuierlich mit geringer Geschwindigkeit gedreht, obgleich die
Reibungsplatte 19 zu schlüpfen beginnt. Auf diese Weise wird auf die Rückzugsrolle
11 ein hohes Drehmoment ausgeübt.
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Dieses hohe Drehmoment wird in befriedigender Weise auf das Spannband
übertragen, da die Rückzugsrolle 11 eine hohe Reibung aufweist und da das Spannband
2 an einer halbkreisförmigen Peripheriefläche der Rückzugsrolle 11 anliegt. Hierdurch
wird das Spannband straff um das Packstück gezogen.
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Die Straffziehungskraft kann auf einen vorbestimmten Wert eingestellt
werden, indem man die Ausgangsleistung des Motors 6 einstellt und indem man die
Dämpfkraft für die Scheibe 23 einstellt.
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Wie oben erwähnt, sind die Riemenscheibe 9 mit der Reibungsplatte
19 und die Differentialuntersetzungsvorrichtung 20 auf der Welle der Rückzugsrolle
11 befestigt, einschließlich der Einwegkupplung und die Zuführungsrolle 12 liegt
unter Druck an der Rückzugsrolle 1.1 an und wird somit ebenfalls durch die Welle
14 gedreht. Auf diese Weise kann das Spannband je nach der Drehung der Welle in
der einen oder anderen Richtung mit hoher Geschwindigkeit zugeführt werden oder
zurückgezogen werden. Die Geschwindigkeit wird auf die Riemenscheibe 9 übertragen.
Sobald das rasche Zurückziehen des Spannbandes beendet ist, wird die Drehbewegung
der Welle 14 durch die Differentialuntersetzungsvorrichtung verlangsamt und man
erhält eine große Straffziehungskraft. Auf diese Weise vermeidet man eine Vielzahl
von Schaukelrollen, welche bei dem herkömmlichen System erforderlich sind. Ferner
können die umständlichen Vorgänge des Inangriffbringens der Schaukelrollen an der
Zuführungsrolle weggelassen werden und man erzielt eine zuverlässige Betriebsweise
bei einfachem Aufbau bei dem ausschließlich die Rückzugsrolle an der Zuführungsrolle
angreift. An der Außenperipherie der Zuführungsrolle 12 ist eine Fläche mit geringer
Reibung vorgesehen. Wenn somit das Zuführungsende des Spannbandes während der Einführung
des Bandes eine spezifische Position erreicht, so wird verhindert, daß das Band
noch während der kurzen Zeitspanne zusätzlich zugeführt wird, die vergeht, bis die
Zuführungsrolle 12 gestoppt wird, und zwar aufgrund des Schlupfes zwischen der Zuführungsrolle
12 und dem Band obgleich die Zuführungsrolle 12 und die Rückzugsrolle 11 aneinander
unter Druck angreifen. Auf diese Weise wird das Spannband daran gehindert, von der
bügelförmigen Spannbandführung zu gleiten oder sich unter der übermäßigen Zuführungskraft
zu verbiegen. Ferner erzielt man einen zuverlässigen Spannbetrieb bei hohem Drehmoment
durch Zusammenwirken der Differentialuntersetzungsvorrichtung 20 der Zuführungsrolle
12 der Rückzugsrolle 11 und die Zeitdauer zum Anspannen oder Straffziehen des Bandes
unter hohem Drehmoment kann verkürzt werden. Die Außenperipheriefläche der Rückzugsrolle
11 besteht aus einem Material mit hoher Reibung und beide Rollen sind derart angeordnet,
daß das Spannband an einer halbkreisförmigen
Fläche der Rückzugsrolle
anliegt während das Spannband straffgezogen wird. Auf diese Weise kann das bei der
geringen Straffungsgeschwindigkeit vorliegende hohe Drehmoment der Di fferentialuntersetzungsvorrichtung
befriedigend. während dieser Straffungsoperation auf das Spannband übertragen werden.