DE602004006125T2 - Umschnürungsmaschine mit bandzufuhr- und -festzieheinheit - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Umschnürungsmaschine, d.h. eine Maschine des Typs, der ein Paket mit einem Kunststoffband oder Gurt umwickelt. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine neuartige Einheit zum Dehnen, Zurückholen und Ziehen des Gurtes in der Maschine.
• Wie bekannt ist, ist bei Umschnürungsmaschinen die Gurtdehnungs-, -zug- und -rückholeinheit von grundlegender Bedeutung für die erreichbare Leistung. In der Tat hängen die Geschwindigkeit, mit der die verschiedenen Arbeitsgänge ausgeführt werden und die Qualität des Endergebnisses, ob bezüglich der richtigen Positionierung des Gurts oder bezüglich des zufriedenstellenden Zugs des geschlossenen Gurts, von dieser Einheit ab. Zum Beispiel ist es wichtig, die Spannung des Gurts, wie sie vor Beginn der Umschnürungsarbeitsgänge festgesetzt wurde, abgesehen von der Art und den Abmessungen des zu umschnürenden Pakets aufrechtzuerhalten. Außerdem verursacht jede Falte und jeder Knick im Gurt, der während der Dehn- oder Zugarbeitsgänge einen Umschnürungsfehler oder, schlimmer, eine Verstopfung der Maschine.
• Ein Beispiel für solche Umschnürungsmaschinen ist durch die EP-A-1249397 offenbart, in der der Gurt nach vorn und nach hinten bewegt wird, um die Dehnungs- und Rückholschritte bei Drehung des Motors mit hoher Geschwindigkeit in die entsprechenden Richtungen auszuführen, und mit geringer Geschwindigkeit für den Zugschritt nach hinten bewegt wird, wenn eine Bremswirkung die Motordrehgeschwindigkeit verringert.
• Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, eine Umschnürungsmaschine mit einer Dehnungs-, Rückhol- und Zugeinheit mit verbesserten Eigenschaften verfügbar zu machen, um eine hohe Zuverlässigkeit und Qualität des Ergebnisses und gleichzeitig hoher Zyklusgeschwindigkeit zu errechen.
• Mit Blick auf diesen Zweck wurde versucht, gemäß der vorliegenden Erfindung eine Umschnürungsmaschine bereitzustellen, die eine Gurtdehnungs-, -rückhol- und -zugeinheit umfasst, die wiederum einen Motor und ein angetriebenes Hauptrad umfasst, um welches sich der Gurt teilweise windet, um in beide Richtungen bewegt zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass zwei auswählbare Mechanismen zur Übertragung von Bewegung vom Motor auf das Hauptrad bereitgestellt sind, wobei der erste Mechanismus eine Drehung des Hauptrades mit einer ersten Geschwindigkeit und eines Hilfszugrades bewirkt, das mit Zwischenlegung des Gurtes nahe dem Eintrittsbereich für den Gurt am Hauptrad gegen das Hauptrad gedrückt wird, um ein Ziehen des Gurtes zu bewirken, und wobei der zweite Mechanismus ein Drehen des Hauptrades in beide Richtungen mit einer zweiten Geschwindigkeit bewirkt, die größer als die erste ist, um eine Dehnung und Rückholung des Gurtes zu bewirken, während das Hilfszugrad sich in einem Abstand vom Hauptrad befindet, wobei eine Steuerungseinrichtung den ersten oder zweiten Mechanismus wechselweise betreibt, um in schneller Folge das Dehnen, Zurückholen und Ziehen des Gurtes zu verwirklichen
• Um die Erläuterung der neuartigen Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu und ihre Vorteile verglichen mit dem Stand der Technik zu verdeutlichen, ist unten eine mögliche Ausführungsform davon als nicht einschränkendes Beispiel, das die Prinzipien anwendet, mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
• 1 schematisch eine gemäß der vorliegenden Erfindung verwirklichte Umschnürungsmaschine;
• 2 eine vergrößerte Ansicht einer Dehnungs-, Rückhol- und Zugeinheit in der Maschine von 1; und
• 3, 4 und 5 Ansichten von kinematischen Kopplungen und Bedienungseinrichtungen in der Einheit von 2
• Unter Bezugnahme auf die Figuren umfasst eine Umschnürungsmaschine, die als Ganzes mit der Bezugszahl 10 bezeichnet ist, eine Spule 11 zum Zuführen eines Gurts 12, eine Gurtdehnungs-, -rückhol- und -zugeinheit 13 und Gurtgreif- -schweiß- und -schneideeinheiten 14, 15.
• Die Greif-, Schweiß- und Schneideeinheiten sind in sich wohlbekannt und für FAchleute auf dem Gebiet leicht vorstellbar und werden daher nicht weiter erörtert oder gezeigt. Insbesondere wird die Schweißeinheit so ausgewählt, dass sie für das Schweißen des speziellen Gurttyps geeignet ist, der zu verwenden gewünscht wird, beispielsweise ein wärmeschweißbarer Polypropylengurt. Diese Einheiten können beispielsweise mittels einer geeigneten bekannten Nocken-Bewegungsübertragung gleichzeitig betrieben werden.
• 2 zeigt die Gurtdehnungs-, -rückhol- und -zugeinheit 13 ausführlicher. Die Einheit umfasst einen Einlass 16, der vom Gurt von der Zufuhrspule erreicht wird, und einen Auslass 17, aus dem der Gurt zum Packbereich gerichtet ist, wo das mit dem Gurt zu umwickelnde Paket oder Päckchen angeordnet ist.
• Die Einheit 13 umfasst ein Hauptrad 18 zum Handhaben des Gurts, um das sich der Gurt auf seinem Weg vom Einlass 16 zum Auslass 17 über einen relativ großen Bogen (in der gezeigten Ausführungsform annähernd 180°) windet. Ein leer laufendes Einlassrad 19 führt den Gurt in einem Bogen von etwa 90° vom Einlass zum Hauptrad 18, während eine tangentiale Führung 20 den Gurt vom Hauptrad zum Auslass 17 führt.
• Die Einheit umfasst auch ein erstes Hilfszugrad 21, das nahe dem Einlassbereich des Gurts am Hauptrad angeordnet ist, ein zweites Hilfsrad 22 für den Auslass, das nahe dem Auslassbereich für den Gurt vom Hauptrad angeordnet ist, und ein drittes Hilfsrad 23, das in einer Zwischenposition entlang dem Weg des Gurtes um das Hauptrad herum angeordnet ist. Das Zwischenrad 23 umfasst einen Rotationssensor, der wie unten verdeutlicht, ein Signal an eine Steuerungseinrichtung 50 sendet, die die Maschinenarbeitsgänge steuert.
• Das Hilfsauslassrad 22 und das Zwischenrad 23 laufen leer und drücken ständig gegen das Hauptrad (vorteilhafterweise mit einem Druck, der durch eine Nocke einstellbar ist), während das Hilfszugrad 21 bewegt werden kann, um näher zum oder weiter weg vom Hauptrad gebracht zu werden. Zu diesem Zweck ist das Hilfsrad 21 an einem Hebel 24 angebracht, der bei 25 drehbar angebracht ist, und mit einem Betätigungsende 26, das von einem Nockenmechanismus 27 und einem Elektromagneten 28 betrieben wird, wie unten erläutert.
• 3 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines kinematischen Mechanismus zum Betreiben des Hauptrades 18 und des Hilfszugrades 21.
• Das Rad 18 ist an einer Achse 29 verkeilt, die ein Zahnrad 30 trägt, während das Rad 21 an einer Achse 31 verkeilt ist, die auf dem Hebel 24 getragen wird und ein erstes Zahnrad 32 und ein zweites Zahnrad 33 trägt. Das erste Zahnrad 32 befindet sich in der Ebene des Zahnrades 30 des Hauptrades, während sich das zweite Zahnrad 33 in der Ebene eines Zahnrades 34 befindet, das von einem Motor 36 angetrieben wird. Dies ist auch in 4 bzw. 5 sichtbar, die schematisch die Übertragungen in den beiden Ebenen zeigen.
• Wie in 4 zu sehen (wo die Übertragung praktisch in der Ebene der Zahnräder 30, 32 gezeigt ist), ist, wenn sich der Hebel 24 in der Nicht-Betriebsposition befindet, d.h. das Zugrad in einem Abstand vom Hauptrad angeordnet ist, das Paar aus Zahnrädern 30, 32 wechselweise getrennt, so dass die Bewegung des Motors 36 nicht auf das Hauptrad 18 übertragen wird. Wenn sich der Hebel 24 aber in der Betriebsposition befindet, d.h. das Zugrad gegen das Hauptrad gedrückt ist, sind die Zahnradpaare 30, 32 und 33, 34 im Eingriff und die Bewegung des Motors 36 wird auch auf das Hauptrad 18 übertragen, das sich somit synchron mit dem Rad 32 dreht. Die Übertragung der Bewegung vom Motor 36 auf das Rad 18 ist derart, dass eine relativ langsame Drehung des Rades 18, aber mit Leistung und mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit wie das Hilfsrad 21, vorliegt.
• Wie durch Vergleich von 4 und 5 zu sehen ist, weist vorteilhafterweise das Zahnradpaar 30, 32 Zähne mit einem Modul (beispielsweise Modul 2) auf, das geringer als das Modul der Zähne des Zahnradpaares 33, 34 (beispielsweise Modul 3) ist, so dass das Zahnradpaar 33, 34 etwas im Eingriff bleibt, um die Achse 31 in synchroner Drehung zu halten, selbst wenn sich der Hebel 24 in der Nicht-Betriebsposition befindet.
• Für die Bewegung des Hebels 24 umfasst der Nockenmechanismus 27 ein Nocken-Eingriffsglied 38, das an dem Hebel mittels einer Druckfeder 39 befestigt ist. Durch Drehen der entsprechenden Nocke 46 (mittels einer geeigneten Aktivierung, nicht gezeigt) werden die Zahnräder 30, 32 in Eingriff gebracht und das Hilfsrad 21 mit Zwischenlegung des Gurtes und einer relativ starken Kraft, die durch die Feder 39 aufgebaut wird, die geeignet einstellbar ist, gegen das Hauptrad 18 gedrückt. Eine Rückholfeder 37 stellt die Rückkehr des Hebels in die Nicht-Betriebsposition bei Lösen der Nocke sicher.
• Der Hebel 24 kann auch mittels des Elektromagneten 28, der mit dem Hebel mittels eines geeignet bemessenen länglichen Schlitzes 48 verbunden ist, in die Betriebsposition bewegt werden. Wie unten verdeutlicht gestattet der Betrieb des Elektromagneten, eine erste schnelle Bewegung des Hebels in die Betriebsposition in solcher Weise zu haben, dass die sich wieder langsam bewegenden Zähne des Zahnrades 32 in die Zähne des Zahnrades 30 eingreifen. Ein Sensor 49, beispielsweise ein Mikroschalter, signalisiert die Bewegung des Hebels entsprechend dem Eingriff der Zahnräder.
• Zusätzlich zum oben beschriebenen, vom Rad 28 gesteuerten, ersten Drehmechanismus umfasst die Maschine einen zweiten Drehmechanismus, der das Hauptrad 18 in beide Richtungen mit einer höheren Geschwindigkeit dreht, wenn der erste Drehmechanismus davon getrennt ist.
• Wie in 4 zu sehen umfasst der zweite Drehmechanismus in einer bevorzugten Verwirklichung eine Reihe von zwei identischen Zahnrädern 40, 41, die in das Zahnrad 30 integral mit dem Hauptrad 18 eingreifen. Wie schematisch in 4 gezeigt, weist jedes Zahnrad der Reihe seine eigene Welle auf, die mit einer Bewegungsübertragung 42 (die beispielsweise zum selben Motor 36 führt) über jeweilige Kupplungen 43 und 44 verbunden ist, die auf Befehl in Eingriff gebracht werden können. Das Zahnrad 41 weist auch eine elektromechanische Bremse 45 auf.
• Auf diese Weise wird durch Betätigen einer der Kupplungen 43, 44 das Hauptrad gezwungen, sich in eine oder die andere Richtung zu drehen, ohne dass die Motordrehung umgekehrt werden muss. Während des Betriebs der Umschnürungsmaschine wird in einem ersten Schritt der Gurt nach vorn zugeführt, um das Umwickeln eines zu umschnürenden Paketes zu gestatten. Zu diesem Zweck wird der Hebel in seiner Nicht-Betriebsposition gehalten, so dass der Rotationsmechanismus für geringe Geschwindigkeit inaktiv gehalten wird, und greift die Steuerungseinrichtung 50 an der Kupplung 43 an. Das Hauptrad 18 dreht sich daher im Uhrzeigersinn mit relativ hoher Geschwindigkeit, wie in 2 gezeigt, und führt den Gurt von der Spule dem Umschnürungsbereich zu. Das Hilfsrad 22 nahe dem Auslass des Hauptrades ist so eingestellt, dass es Druck für den Gurt gegen das Hauptrad ausübt, um den notwendigen Zug für den Gurt vom Spulenhalter zu haben.
• Wenn der Zufuhrschritt beendet ist, deaktiviert die Steuerungseinrichtung die Kupplung 43 und greift an der Kupplung 44 and, möglicherweise nachdem die Bewegung des Rades mittels der Bremse 45 gebremst wurde. Die Drehung des Hauptrades wird daher umgekehrt und der Gurt wieder mit der gleichen relativ hohen Geschwindigkeit zurückgeholt, um ihn am Paket haftend zu tragen.
• In diesem Schritt hat das Hilfsrad 22 wenig Einfluss, das sich auf der Einlassseite des Gurtes am Hauptrad befindet und die Zugkraft im Wesentlichen durch den Druck des zweiten Hilfsrades 23 bestimmt wird. Der Zug ist so eingestellt, dass wenn der Gurt genügend zurückgeholt ist, um in engen Kontakt mit dem Paket zu kommen, der Gurt selbst auf dem Hauptrad zu gleiten beginnt. Der Sensor am Rad 23 erfasst das Anhalten des Rades 23 und signalisiert es der Steuerungseinrichtung. Die Steuerungseinrichtung 50 deaktiviert beide Kupplungen 43, 44, um den Drehmechanismus für hohe Geschwindigkeit abzuschalten, möglicherweise sogar mit einem kurzen Bremsen der Bremse 45, um die Trägheit des Hauptrades abzuführen.
• Danach steuert die Steuerungseinrichtung 50 den Elektromagneten 28 so, dass das Zahnrad 32 am Zahnrad 30 in Eingriff gebracht wird. Sobald der Sensor 49 den Abschluss der ersten Eingriffsbewegung für die Zähne signalisiert, wird der Nockenmechanismus 27 betätigt und drückt das Rad 21 gegen das Hauptrad 18 mit dem vorher festgelegten relativ hohen Druck. Dank der gerade im Eingriff befindlichen Übertragung dreht sich das Hauptrad weiter im Gegenuhrzeigersinn, aber mit geringerer Geschwindigkeit. Der Gurt wird somit dank der kombinierten Wirkung des Hauptrades und des Hilfsrades 21 mit verringerter Geschwindigkeit und größerer Kraft gezogen, um das richtige Spannen des Gurtes zu gestatten.
• Wenn die richtige Gurtspannung erreicht ist (durch Zeitsteuerung oder Erfassung des Zustandes des neuen Gleitens des Gurtes auf dem Hauptrad oder sogar durch Steuerung des vom Motor übertragenen Drehmoments), wird der Zugzyklus beendet und werden die Schweiß- und Schneideeinrichtungen für den um das Paket herum geschlossenen Gurt aktiviert. Die Maschine ist dann für eine weitere Umschnürung bereit.
• Es ist nun deutlich, dass die vorher festgelegten Zwecke erreicht wurden, indem eine Umschnürungsmaschine mit einer Gurtdehnungs-, -rückhol- und -zugeinrichtung verfügbar gemacht wurde, die hohe Geschwindigkeiten in den Gurtdehnungs- und Zugschritten und einen genauen und effektiven Zug des Gurtes in allen Umschnürungsschritten gestattet. Das alles mit einem einfachen, soliden, zuverlässigen und ökonomischen Mechanismus.
• Mit der Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist es beispielsweise möglich, einen ganzen Umschnürungszyklus in 3 Sekunden auszuführen.
• Natürlich ist die obige Beschreibung einer Ausführungsform, die die neuartigen Prinzipien der vorliegenden Erfindung anwendet, als nicht einschränkendes Beispiel für die Prinzipien innerhalb des Umfangs des hier beanspruchten Exklusivrechtes gegeben. Beispielsweise könnte das Hilfszugrad 21 auch eine gezahnte Oberfläche haben, um eine erhöhte Zugkraft zu bieten. Die Maschine könnte auch weitere bekannte Einrichtungen und Zubehör in dieser Art Maschine umfassen.

Claims (12)

1. Umschnürungsmaschine, die eine Gurtdehnungs-, -rückhol- und -zugeinheit (13) umfasst, die wiederum einen Motor (36) und ein angetriebenes Hauptrad (18) umfasst, um welches sich der Gurt (12) teilweise windet, um in beide Richtungen bewegt zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass zwei auswählbare Mechanismen zur Übertragung von Bewegung vom Motor (36) auf das Hauptrad (18) bereitgestellt sind, wobei der erste Mechanismus eine Drehung des Hauptrades (18) mit einer ersten Geschwindigkeit und eines Hilfszugrades (21) bewirkt, das mit Zwischenlegung des Gurtes (12) nahe dem Eintrittsbereich für den Gurt (12) am Hauptrad (18) gegen das Hauptrad (18) gedrückt wird, um ein Ziehen des Gurtes (12) zu bewirken, und wobei der zweite Mechanismus eine Drehung des Hauptrades (18) in beide Richtungen mit einer zweiten Geschwindigkeit bewirkt, die größer als die erste ist, um eine Dehnung und Rückholung des Gurtes (12) zu bewirken, während das Hilfszugrad (21) sich in einem Abstand vom Hauptrad (18) befindet, wobei eine Steuerungseinrichtung (50) den ersten oder zweiten Mechanismus wechselweise betreibt, um in schneller Folge ein Dehnen, Zurückholen und Ziehen des Gurtes (12) zu verwirklichen.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Mechanismus einen Hebel (24) umfasst, an dem das Hilfszugrad (21) angebracht ist und der bei Betätigung durch Bewegungsmittel (27, 28) zwischen einer ersten Nicht-Betriebsposition, in der das Hilfszugrad (21) vom Hauptrad (18) weg bewegt wird, und einer zweiten Betriebsposition bewegt werden kann, in der das Hilfszugrad (21) gegen das Hauptrad (18) gedrückt wird.
3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfszugrad (21) mit einem Bewegungsgetriebe für seine Rotation verbunden ist und eine Welle aufweist, die mit einem ersten Zahnrad (32) verbunden ist, das in ein Rotationszahnrad (30) des Hauptrades (18) eingreift, wenn der Hebel (24) in die Betriebsposition bewegt wird.
4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungsgetriebe des Hilfszugrades (21) ein zweites Zahnrad (33) umfasst, das mit der Welle des Hilfsrades (21) verbunden ist und das in ein angetriebenes Zahnrad (34) eingreift.
5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Paar, bestehend aus dem ersten Zahnrad (32) des Hilfsrades (21) und das Zahnrad (30) für die Drehung des Hauptrades (18), ein Modul der Zähne aufweist, das geringer als das Modul der Zähne des zweiten Paars ist, bestehend aus dem zweiten Zahnrad (33) des Hilfsrades (21) und dem angetriebenen Zahnrad (34), um die Zähne des zweiten Rades sogar dann in Kontakt zu halten, wenn der Hebel (24) in seine Nicht-Betriebsposition bewegt wird.
6. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelbetätigungsmittel einen Nockenmechanismus (27) umfassen, um den Hebel (24) mit einer vorher festgelegten einstellbaren Kraft zu seiner Betriebsposition hin zu schieben.
7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelbetätigungsmittel auch eine Elektromagneteinrichtung (28) umfassen, um eine erste teilweise Bewegung aus dem Nicht-Betriebszustand zum Betriebszustand hin bis zum Eingreifen der Zähne des ersten Zahnrads (32) in die Zähne des Rotationszahnrades (30) des Hauptrades (18) zu bewirken.
8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (50) in Folge zuerst die elektromagnetische Einrichtung (28), um die Eingriffsbewegung für die Zähne des ersten Zahnrades (32) in die Zähne des Rotationszahnrades (30) des Hauptrades (18) zu bewirken, und dann den Nockenmechanismus (27) steuert, um das Hilfszugrad (21) mit vorher festgelegter Kraft gegen das Hauptrad (18) zu drücken.
9. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Mechanismus zwei Zahnräder umfasst, die in Reihe mit einem der beiden Zahnräder (41, 42) angeordnet sind, die in ein Rotationszahnrad (30) des Hauptrades (18) eingreifen, und wobei die beiden Zahnräder über jeweilige Kupplungen (43, 44) angetrieben werden, die bei Betätigung in solcher Weise eingreifen können, dass sie abhängig davon, welche Kupplung im Eingriff ist, eine Drehung des Hauptrades (18) in eine Richtung oder die andere bewirken.
10. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein weiteres Hilfsrad (22) umfasst, das den Gurt (12) in einer Position nahe dem Austritt für den Gurt (12) vom Hauptrad (18) mit einer vorher festgelegten Kraft in solcher Weise gegen das Hauptrad (18) drückt, dass während des Dehnungsschrittes ein gewünschter Zug am Gurt erzeugt wird.
11. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein weiteres Zwischenhilfsrad (23) umfasst, das den Gurt (12) in einer Zwischenposition entlang des Gurtwindungsweges auf dem Hauptrad (18) mit einer vorher festgelegten Kraft in solcher Weise gegen das Hauptrad (18) drückt, dass während des Rückholschrittes ein gewünschter Zug am Gurt (12) erzeugt wird.
12. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass des Zwischenhilfsrad (23) einen Anhaltesensor aufweist, der der Steuerungseinrichtung (50) das Anhalten des Rades signalisiert, das durch Schlupf des Gurtes (12) am Hauptrad (18) bewirkt wird.