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Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Zusammen-
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stellungen bzw. Trägeranordnungen von Befestigungselementen und insbesondere
jedoch nicht ausschließlich auf Zusammenstellungen bzw. Trägeranordnungen von Befestigungselementen,
die von einer Maschine zum Etikettieren und Anbringen von Artikeln abgebbar sind.
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Zum Etikettieren und Anbringen von Artikeln sind bereits viele verschiedene
Arten von Befestigungselementen verwendet worden.
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Eine Konstruktion ist an anderer Stelle bereits beschrieben (US-Patentanmeldung,
Serial-No. 153 154, nunmehr aufgegeben).
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Diese Befestigungselemente wurden dadurch hergestellt, daß eine Trägeranordnung
aus einzelnen Befestigungselementen geformt bzw.
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gegossen wurde. Dabei war jedes Befestigungselement mit einem dünnen
Fadenteil versehen, durch welches ein Querstift mit einem Kopf verbunden wurde.
Die betreffenden Verbindungselemente waren dabei über Ansätze mit einem gemeinsamen
Laufsteg verbunden. Diese Befestigungselemente können unter Verwendung einer Pistole
abgegeben werden, wie sie in der US-PS 3103666 beschrieben ist.
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Nach der Entwicklung der an der oben erwähnten anderen Stelle beschriebenen
Befestigungselemente ist herausgefunden worden, daß diese Befestigungselemente dadurch
erheblich und in unerwarteter Weise verbessert werden konnten, daß sie gestreckt
werden, wie dies in der US-PS 3 444 597 beschrieben ist. In dieser US-Patentschrift
ist außerdem das gleichzeitige Strecken der einzelnen Befestigungselemente# einer
Trägeranordnung beschrieben worden. Verschiedene Verfahren zur Herstellung von gestreckten
Befestigungselementen sind in den US-PSen 3 380 122, 3 444 597 und 3 457 589 angegeben
worden. Wie in diesen US-Patentschriften beschrieben, werden die Trägeranordnungen
der Befestigungselemente mit schwachen Verjüngungen in einem Bereich ihrer fadenförmigen
Verbindungsteile geformt, um sicherzustellen, daß sich die Streckung weitgehend
auf die Verbindungsstellen der fadenförmigen Verbindungselemente mit den Querstiften
erstreckt. Obwohl die in den betreffenden US-Patentschriften
beschriebenen
Herstellungsverfahren zu geeigneten Befestigungselementen führen, erfordern die
betreffenden Verfahren dennoch eine nennenswerte Zeitspanne, beispielsweise eine
Taktzeit, zwischen dem Formen bzw. Gießen und der Beendigung des Streckens. Obwohl
im übrigen diese Verfahren äußerst geeignet sind für leicht streckbare kristalline
Stoffe, wie Nylon, sind die betreffenden Verfahren jedoch weniger geeignet.für relativ
feste kristalline Stoffe, wie Polypropylen.
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Eine weitere Schwierigkeit, die mit Stoffen, wie Polypropylen verknüpft
ist, besteht darin, daß die Querstifte dazu neigen, an ihren Verbindungsstellen
mit den fadenförmigen Verbindungsteilen nach vorn weggezogen zu werden. Diese Verformung
des Quersteges bzw. Querstiftes kann die Befestigungselemente unwirksam machen und
ein Festklemmen in den Abgabeeinrichtungen hervorrufen Der Erfindung liegt demgemäß
die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie unter Vermeidung der vorstehend aufgezeigten
Schwierigkeiten auf relativ einfache Weise verbesserte Befestigungselemente hergestellt
werden können.
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Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die in den Patentansprüchen
erfaßte Erfindung.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Herstellung
einer Trägeranorndung von Befestigungselementen folgende Verfahrensschritte: Die
betreffende Trägeranordnung wird als Satz von miteinander verbundenen einzelnen
Befestigungselementen geformt, deren jedes eine individuelle Befestigung aufweist
und mit einem Endglied versehen ist, welches durch ein fadenförmige Teil verbunden
ist; die einzelnen Befestigungselemente werden gleichzeitig gestreckt, während sie
einer kontrollierten bzw. gesteuerten Erwärmung in einer vorgeschriebenen Stellung
über die Länge der fadenförmigen Teile ausgesetzt werden, wobei jedes
Endglied
vor nachteiligen Erwärmungsauswirkungen geschützt wird und wobei die kontrollierte
Erwärmung auf die fadenförmigen Teile gleichzeitig zur Wirkung kommt.
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An den Querstegen bzw. Querstiften der einzelnen Verbindungselemente
werden unerwünschte Erwärmungseffekte durch eine selektive Abschirmung oder Maskierung
vermieden. Außerdem ist es wünschenswert, zumindest eines der Streckelemente abzukühlen
und der Einspann- bzw. Klauenöffnung für das zugehörige Element eine geringere Größe
zu geben als durch den minimalen Durchmesser der gestreckten Fäden gegeben ist.
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Dadurch ergeben sich im einzelnen folgende bestimmte bevorzugte Merkmale:
Die Trägeranordnung kann in eine Streckmaschine eingeführt werden, die Klauen aufweist,
welche die Befestigungselemente an gegenüberliegenden Enden ergreifen. Die Klauen
werden dann voneinander getrennt, um die Fäden bzw. fadenförmigen Verbindungsteile
locker aufzunehmen, die gleichzeitig einer kontrollierten Wärmewirkung ausgesetzt
werden, bei der die zugehörigen Querstifte abgeschirmt oder abgedeckt sind. Die
Klauen werden dann zum Strecken voneinander getrennt, woraufhin eine Entspannung
folgt, durch die die Entnahme der gestreckten Trägeranordnung aus der Streckmaschine
ermöglicht ist.
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Die Maske oder Abschirmung ist in vorteilhafter Weise ein Teil einer
Streckklaue, obwohl sie auch ein gesondertes Teil sein kann.
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Die Befestigungselemente können in einer Form mit voneinander trennbaren
Einzelteilen hergestellt werden, wobei die fadenförmigen Verbindungsteile bzw. Fäden
der kontrollierten Erwärmung dann ausgesetzt sind, wenn die Formteile voneinander
getrennt sind.
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Die kontrollierte Erwärmung wird in wünschenswerter Weise unter
Verwendung
eines Infrarotstrahlers erzielt, dessen Wärmewirkung auf die Verbindungsstellen
der fadenförmigen Verbindungsteile bzw. Fäden mit ihren Endgliedern gerichtet ist.
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Jedes der fadenförmigen Verbindungsteile weist in wünschenswerter
Weise eine Verjüngung über einen Teil der betreffenden Länge auf, um nämlich sicherzustellen,
daß sich die Streckung auf die Verbindungsstellen mit den Querstiften erstreckt.
Die fadenförmigen Verbindungsteile können jedoch auch von anderer Konfiguration
sein, einschließlich einer generell zylindrischen Konfiguration.
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Die Befestigungselemente bestehen vorzugsweise aus einem kristallinen
Material, dessen Moleküle durch das Strecken neu orientiert werden und das in wünschenswerter
Weise aus Nylon, Polyäthylen, Polypropylen sowie Polyester und Acetalharzen ausgewählt
ist.
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Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend an einer Anzahl
von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Fig. 1A zeigt in einer Perspektivansicht eine Zusammenstellung bzw.
eine Trägeranordnung von Befestigungselementen.
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Fig. 1B zeigt eine Vergrößerung eines Teils eines einzelnen Befestigungselementes
der in Fig. 1A dargestellten Trägeranordnung.
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Fig. 2A zeigt eine Draufsicht einer Streckvorrichtung, die zur Herstellung
der in Fig. 1A und 1B gezeigten Trägeranordnung verwendet wird.
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Fig. 2B zeigt eine Draufsicht einer alternativen Streckvorrichtung.
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Fig. 3 zeigt in einer Perspektivansicht ein Heizglied, welches in
den in Fig. 2A und 2B dargestellten Maschinen verwendet wird.
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Fig. 4A und 4B veranschaulichen ein alternatives Herstellungsverfahren.
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Fig. 5 zeigt in einer P#erspektivansicht eine weitere Trägeranordnung
von Befestigungselementen.
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Fig. 6A bis 6C zeigen in Perspektivansichten alternative Trägeranordnungen
vor dem Strecken.
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In Fig. 1A ist eine Zusammenstellung bzw. Trägeranordnung 10 aus einzelnen
Befestigungselementen 20-1 bis 20-n gezeigt, deren jedes Befestigungselement, beispielsweise
das erste Befestigungselement 20-1 einen Quersteg bzw. Querstift 20 c enthält, der
durch ein fadenförmiges Verbindungselement 20f mit einem Kopf 20 h verbunden ist.
Die Befestigungselemente 20-1 bis 20-n sind gemeinsam mit einem Laufsteg 11 verbunden,
und zwar über einzelnen Anschlußteile 20 n, die von den Querstiften 20 c abstehen.
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Obwohl die fadenförmigen Verbindungsglieder 20 f der Befestigungselemente
20-1 bis 20-n über den Hauptteil ihrer Länge beginnend an den Querstiften 20 c zylindrisch
erscheinen, zeigen sie in typischer Weise jedoch einen Bereich mit schwacher Verjüngung.
Dies ist in der vergrößerten Teilansicht eines einzelnen Befestigungselementes 20-1
gemäß Fig. 1B veranschaulicht. Bei dem in Fig. 1B dargestellten Befestigungselement
20-1 ist an der Stelle A ein minimaler Durchmesser von etwa 5,59 mm vorhanden. Diese
Stelle A befindet sich etwa 16,76 mm von der Verbindungsstelle 20 j des Befestigungselements
20-1 von dem Querstift 20 c entfernt. Der Durchmesser des fadenförmigen Verbindungsgliedes
20 f nimmt allmählich zu auf 6,10 mm an der Stelle B, sodann auf 6,35 mm an der
Stelle C und ferner auf 6,60 mm an der Stelle D.
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Die in Fig. 1A und 1B dargestellte Befestigungselementanordnung wird
in einer Maschine 30 der aus Fig. 2A ersichtlichen Konstruktion gestreckt. Die Maschine
30 enthält eine äußere Klaue
31, eine innere Klaue 32 und eine
Wärmemaske oder Wärmeabschirmung 33. Die äußere Klaue weist einen inneren Bereich
31r für die Aufnahme eines Endes des zu streckenden Produkts auf. Die innere Klaue
32 weist einen ähnlichen inneren Bereich 32r für das andere Ende des Produkts auf.
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Im Falle einer Zusammenstellung von nicht-gestreckten Befestigungselementen,
von denen lediglich das erste Element 20-1 in Fig. 2B sichtbar ist, befindet sich
der Kopf des Befestigungselements 20 h in dem inneren Bereich 31 r der äußeren Klaue
30, und der Laufsteg 11 befindet sich innerhalb des inneren Bereichs 32 r der inneren
Klaue 32.
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Die äußere Klaue 31 weist eine Nut bzw. einen Kanal 31c in Anpassung
an den Teil des fadenförmigen Verbindungsgliedes 20f' nahe des Kopfes 20h' auf.
Eine entsprechende Nut bzw. ein entsprechender Kanal 31c ist in der inneren Klaue
32 enthalten.
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Bei der besonderen Ausführungsform gemäß Fig. 2A steht die innere
Klaue 32 fest, und die äußere Klaue 31 ist von der inneren Klaue mittels eines Hydraulikmechanismus
trennbar.
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In Fig, 2A ist lediglich eine Hälfte der Maschine 30 veranschaulicht.
Eine entsprechende Hälfte wird zum gleichzeitigen Strecken eines weiteres Satzes
von Rohlingen verwendet, der mit dem innerhalb der Klauen 31 und 32 befindlichen
Satz über ein Verbindungsglied 22 verbunden ist, welches durch einen Einspritz-
bzw. Eingießabschnitt gebildet ist.
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Nachdem die Zusammenstellungen bzw. Trägeranordnungen der Befestigungselemente,
die durch das entfernbare Angußverbindungsglied oder Einspritzteil 22 verbunden
sind, in die Maschine 30 so eingeführt sind, daß beispielsweise das dargestellte
Befestigungselement 20-1' zwischen den Klauen 31 und 32 positioniert ist, werden
die äußeren Klauen, beispielsweise die Klaue 31, in Betrieb gesetzt, um das Befestigungselement
schlaff aufzunehmen und von einer Anfangsstellung 31a in eine mittlere
Stellung
31b zu bewegen.
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Im allgemeinen Fall könnte das Strecken dadurch fortgeführt werden,
daß die äußere Klaue 31 in die Stellung 31f bewegt wird. Um das Strecken zu beschleunigen
und um das Strecken von dem Strecken einen Widerstand entgegensetzenden kristallisierten
Kunststoffen, wie Polypropylen, zu erleichtern, wird eine gesteuerte Wärmequelle
40 verwendet.
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Im Falle der Fig. 2A wird eine alternative Wärmemaske oder Wärmeabschirmung
33' dadurch verwendet, daß ein Ansatz an der inneren Klaue 32 angebracht wird.
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Die gesteuerte Wärmequelle 40 umfaßt einen Halter 41 und eine Infrarot-Quarzlampe
42. Diese Wärmequelle wird weiter unten noch im einzelnen beschrieben werden. Die
Wärme von der betreffenden Lampe 42 wird zunächst abgegeben, wenn die äußere Quelle
sich in der Stellung 31a befindet. Die Wärmewirkung wird weiterhin abgegeben, wenn
sich die Klaue 31 in die Endstellung 31f bewegt, was zur Herstellung des in Fig.
1A dargestellten Befestigungselements führt. Nachdem das Strecken abgeschlossen
ist, entspannt sich die Klaue 31, um die Entnahme der gestreckten Befestigungselemente
aus der Maschine 30 zu ermöglichen. Die Wärmeabschirmung 33, die an der Klaue 32
angebracht sein kann, schützt den Querstift bzw. Quersteg 20'c vor nachteiligen
Wärmeauswirkungen. Im übrigen wird insbesondere das Ausmaß begrenzt, in welchem
der Querstift während der Streckvorgangs in nachteiliger Weise beeinflußt werden
kann.
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Der Kanal bzw. die Nut 32c der inneren Klaue 32 schirmt den Verbindungsteil
bzw. Halsteil 20'n der Befestigungselemente derart ab, daß die Greifwirkung der
Klaue 32 gegen den Laufsteg 11' gerichtet ist. Die Abschirmung des Hais- bzw. Anschlußteiles
20'n vermeidet, daß dieser in unbeabsichtigter Weise gestreckt wird, während das
Ergreifen des Laufsteges 11' eine unbeabsichtigte Beschädigung des Querstiftes 20'c
verändert.
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Bei der in Fig. 2B dargestellten modifizierten Vorrichtung, die ansonsten
mit der in Fig. 2A dargestellten Vorrichtung übereinstimmt, ist die Lampe 42 in
einem einstellbaren Endträger 43 untergebracht, um die Hitze bzw. Wärme auf den
gewünschten Teil des fadenförmigen Verbindungsgliedes 20f zu richten.
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Der Endträger 43 ist in irgendeiner herkömmlichen Art und Weise einstellbar,
um die Richtung der Infrarotstrahlung von der Lampe 42 her zu steuern.
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In Fig 3 ist eine Perspektivansicht eines Teiles der in Fig. 2A dargestellten
Lampe 42 (oder der in Fig. 2B dargestellten Lampe 42) gezeigt Ein Quarzrohr 42q
umgibt eine Widerstandswicklung 42c, die Anschlußfahnen 42t-1 und 42t-2 aufweist.
über der Wicklung 42c befindet sich ein innerer Reflektor 42r, der die Infrarotstrahlung
rechtwinkelig umgibt. Die Lampe 42 kann eine bekannte Lampe sein, wie ein Einheitsröhren-Infrarotheizer,
der von der Firma Hugo N. Cahnman, Associates,Inc., 125-10 Queens Boulevard, Kew
Gardens, New York 11415, USA, erhältlich ist. Die betteffende Lampe weist einen
Infrarot-Emissionsbereich von 2 bis 5 ,um 0 auf und ruft eine Temperatur zwischen
315 und 1100 C hervor.
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Die Temperatur H der Wärmequelle 42 und die Zeitspanne T, während
der die Befestigungselemente der Heizwirkung ausgesetzt sind, sind in wünschenswerter
Weise so optimiert, daß das Produkt aus Wärmewirkung und Temperatur unterhalb des
Wertes liegt, der zum Schmelzen der Befestigungselemente führen würde.
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Der innere Reflektor 42r der Wärmequelle 42 kann etwa 85 % der abgestrahlten
Energie auf das Produkt richten.
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In Fig, 4A ist eine alternative Ausführungsform des Befestigungselements
in der Klaue 35 gezeigt. Bei dem einzelnen Befestigungselement 24-1 gemäß Fig 4A
ist das fadenförmige Verbindungsglied 24f über den Hauptteil seiner Länge weitgehend
zylindrisch.
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Aufgrund der Wärmewirkung H tritt eine Streckung auf, wie dies in
Fig. 4B veranschaulicht ist. Da das fadenförmige Verbindungsglied
bzw.
der Faden von zylindrischem Querschnitt ist, ist auch dessen gestrecktes Gegenstück
weitgehend zylindrisch. Nahe des Kopfes 24h existiert jedoch ein kleiner Verjüngungsbereich
t.
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Das zylindrische fadenförmige Verbindungsglied 24f erfordert jedoch,
obwohl es schwieriger zu kontrollieren bzw. zu steuern ist, keinen so hohen Formungsaufwand
und vermeidet die Möglichkeit, daß ein Bereich mit übermäßiger Dicke vorhanden ist,
der zu einem unbeabsichtigten Bruch während des Streckens führen könnte.
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In Fig. 5 ist eine Zusammenstellung bzw. Trägeranordnung 50 von Befestigungselementen
gezeigt, deren jedes gestreckt wird und zwei Fäden bzw. fadenförmige Verbindungsglieder
50-1 sowie Querstege bzw. Querstifte 50c-1 und 50c-2 an gegenüberiegenden Enden
aufweist. Außerdem sind den betreffenden Querstiften Laufstege 11-1 bzw. 11-2 zugehörig.
Einer dieser Laufstege 11-1 oder 11-2 kann für Zuführungszwecke in einer Pistole
ausgenutzt werden, wie sie beispielsweise in der oben erwähnten US-PS 3 103 666
beschrieben ist. Der andere Laufsteg 11-2 oder 11-1 gibt der Zusammenstellung bzw.
Trägeranordnung 50 eine Steifigkeit und erleichtert deren Handhabung während der
Streckvorgänge, während welcher eine gesteuerte bzw. kontrollierte Erwärmung angewandt
wird. Einer der Laufstege kann dadurch entfernt werden, daß er am Ende des Streckvorgangs
beseitigt wird.
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Es dürfte einzusehen sein, daß ein zusätzlicher Laufsteg bei anderen
Arten von Befestigungselementen und Einrichtungen verwendet werden kann, um die
Handhabung bei den Streckoperationen zu vereinfachen, bei denen eine kontrollierte
Erwärmung angewandt wird.
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In Fig. 6A bis 6C sind andere Arten von Rohlingen gezeigt, die einem
Strecken in der beschriebenen Weise ausgesetzt werden können. Gemäß Fig. 6A weist
das nicht-gestreckte Befestigungselement 25 seinen minimalen Durchmesser 25d in
einer kurzen Entfernung von dem Querstift25c auf.Gemäß Fig. 6B weist das Befestigungselement
26 ein weitgehend zylindrisches fadenförmiges Verbindungsglied 26f mit einem minimalen
Durchmesser
in einer mittleren Stellung 26d auf. Gemäß Fig. 6C
befindet sich der minimale Durchmesser 27d an der Verbindungsstelle einer abnehmenden
Verjüngung 27t-1 (beginnend an dem Querstift 27c) und einer vorderen Verjüngung
27t-2.
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Wenn auf die fadenförmigen Verbindungsglieder 25f, 26f und 27f gemäß
Fig. 6A bis 6C eine gleichmäßige Wärme ausgeübt wird, dann beginnt das Strecken
an den Stellen 25d, 26d und 27d minimalen Durchmessers und setzt sich in die Richtung
nachfolgender Minima fort. Da im Falle der Fig. 6C die zweite Verjüngung 27t-2 eine
höhere Schulter aufweist, als die erste Verjüngung 27t-1, erfolgt die Streckung
zu der Verbindungsstelle 27j hin, bevor irgendeine nennenswerte Streckung im Bereich
der vorderen Verjüngung 27t-2 auftritt.
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