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Umreifungsmaschinen
sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Diese Maschinen werden typischerweise
dazu verwendet, Bänder
um Lasten herum zu befestigen. Ein Typ einer Umreifungsvorrichtung
wird bei einem Kunststoff- oder Polymerband verwendet und ist eine
stationäre
Anordnung, bei der die Umreifungsvorrichtung als Teil eines gesamten
Herstellungs- oder Verpackungssystem enthalten ist.
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Eine
typische Umreifungsvorrichtung enthält einen Rahmen, an dem verschiedene
Komponenten montiert sind. Eine Rutsche bzw. Rinne ist am Rahmen
montiert, durch die das Umreifungsmaterial um eine Last zugeführt wird.
Ein Umreifungskopf und ein Antriebs- oder Zufuhrmechanismus sind
am Rahmen montiert. Das Umreifungsmaterial wird von einer Quelle
von der Zufuhranordnung durch den Umreifungskopf zugeführt. Das
Umreifungsmaterial verläuft
durch die Rutsche und liegt am Umreifungskopf an. Verschiedene Führungen
können
am Rahmen montiert sein, um einen Weg für das Band zu liefern. Zum
Beispiel kann eine Führung
an der Zufuhranordnung angeordnet sein, um das Band in Zufuhrräder zu führen. Eine
Führung
kann auch zwischen der Zufuhranordnung und dem Umreifungskopf angeordnet sein,
um einen Bandweg von der Zufuhranordnung zum Kopf zu schaffen.
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Der
Umreifungs- oder Schweißkopf
liefert eine Anzahl von Funktionen. Erstens weist der Umreifungskopf
einen Greifer mit einem oder mehreren Greiferteilen auf, die das
Band während
es Verlaufs eines Umreifungsvorganges ergreifen. Der Umreifungskopf
weist auch eine Schneidvorrichtung auf, um das Band von einer Bandquelle
oder -zufuhr abzuschneiden. Schließlich weist der Umreifungskopf eine
Versiegelungsvorrichtung auf, um eine übereinander liegende Lage des
Bandmaterials mit sich selbst zu versiegeln. Diese Versiegelung
wird im allgemeinen als Schweißen
bezeichnet und wird durch Erhitzen einer Lage des Bandes durch Verwendung eines
Vibrationselements erzielt.
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Bekannte
Umreifungsköpfe
weisen einen Körper
und einen Amboss auf, zwischen denen die Lagen des Bandmaterials
während
eines Umreifungsvorganges verlaufen und zwischen denen die Umreifungsmateriallagen
während
des Schweißvorganges
gehalten werden. Der Greifer ist innerhalb des Körpers montiert und funktionsmäßig mit
einer Nockenwelle mit einer Vielzahl von Nocken darauf verbunden.
Nocken bewegen den Greifer in und außer Eingriff mit dem Umreifungsmaterial,
um die notwendigen Greiffunktionen während des Umreifungsvorganges
zu bewirken. Der Amboss wird steif gegen den Körper gehalten und ein Vibrationselement
im Körper
oszilliert oder vibriert und erzeugt so Reibung und Hitze, um das
Schweißen
zu bewirken.
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Das
Vibrationselement ist im Umreifungskopfkörper angeordnet. Während des
Schweißvorganges
des Umreifungsmaterials auf sich selbst muss der Greifer einen ausreichenden
Druck auf das Band gegen den Amboss aufrechterhalten, um sicherzustellen,
dass das Band nicht rutscht, wenn das Vibrationselement vibriert
(d.h. wenn die Versiegelung hergestellt wird). Zu diesem Zweck werden
komplizierte Verbindungen benötigt,
um sicherzustellen, dass der Greifer (innerhalb des Körpers montiert)
den Kontakt mit dem Band (und dem Amboss) aufrechterhält, wenn
dass Vibrationselement betätigt
wird. So können
Umreifungsköpfe
einen komplizierten Aufbau und Konstruktion aufweisen, insbesondere
wenn große
Spannungen im Band erforderlich sind, um die Last gebündelt zu
halten.
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Die
US-A-4 776 905 beschreibt eine Umreifungsmaschine, bei der ein Amboss
mit einer schwenkbaren Seitenplatte verbunden ist und ein Versiegelungselement
aufweist. Sie enthält
auch eine Platte, die sich nach oben und unten zum Amboss hin und
von ihm weg bewegt, um überlappte Bandabschnitte
zwischen der Platte und dem Versiegelungselement zu halten. Ein
indirekter Antrieb für das
Versiegelungselement wird von einem Motor über ein Antriebsband und eine
Welle vorgesehen, um eine Oszillation des Versiegelungselements
zu bewirken, um Reibung und Wärme
zu erzeugen, um eine Verschweißung
zwischen überlappten
Bandteilen zu bewirken.
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Folglich
besteht ein Bedarf an einem vereinfachten Schweiß- oder Umreifungskopf zur
Anwendung in einer Umreifungsmaschine. Solch ein Schweißkopf beseitigt
wünschenswerter
Weise den Bedarf an komplexen Verbindungen, die sonst erforderlich
wären,
um den Greifteil mit dem Band (und dem Amboss) in Kontakt zu halten,
wenn das Vibrationselement ausgelöst wird. Es ist noch wünschenswerter,
dass solch ein Umreifungskopf ein kompaktes Design aufweist. Am
wünschenswertesten
ist es bei solch einem Umreifungskopf, dass das Vibrationselement
aus dem Umreifungskopfkörper
entfernt wird.
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Die
vorliegende Erfindung liefert einen Umreifungskopf für eine Umreifungsmaschine
des Typs mit einer Zufuhranordnung und einer Rinne, wie im beiliegenden
Anspruch 1 definiert. Die Umreifungsmaschine ist so positioniert,
dass sie Umreifungsmaterial um eine Last positioniert, spannt und
versiegelt. Der Umreifungskopf ist zur Rinne benachbart angeordnet.
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Der
Umreifungskopf enthält
einen Körper und
einen am Körper
montierten und relativ zu ihm beweglichen Amboss. Bei einer vorliegenden
Ausführungsform
enthält
der Umreifungskopf eine Seitenplatte, die schwenkbar am Körper montiert
ist, und der Amboss ist fest an der Seitenplatte montiert.
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Der
Umreifungskopf weist ferner eine im Körper angeordnete Greiferanordnung
und ein im Amboss angeordnetes Versiegelungselement zur oszillierenden
Bewegung auf. Ein Antrieb ist direkt mit dem Versiegelungselement
verbunden, um dem Versiegelungselement eine oszillierende Bewegung
zu verleihen.
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Erste
und zweite Lagen von Umreifungsmaterial liegen im Umreifungskopf
zum Versiegelungselement benachbart übereinander. Eine Oszillation des
Versiegelungselements bewirkt eine Versiegelung der ersten und zweiten
Lage des Umreifungsmaterials miteinander.
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Der
Versiegelungselementantrieb ist an der Seitenplatte zur Bewegung
mit dem Amboss montiert. Um eine Oszillation zu bewirken, weist
der Antrieb ein exzentrisches Antriebselement auf, und das Versiegelungselement
weist einen Verbindungsteil zum Verbinden mit dem exzentrischen
Antriebselement auf. Das exzentrische Antriebselement kann als exzentrische
Welle konfiguriert sein und das Verbindungsteil kann eine nicht
kreisförmige
Aufnahmeöffnung
zur Aufnahme der Welle aufweisen. Bei solch einer Konfiguration
ist ein Lager an der Welle zum Kontakt mit der Aufnahmeöffnung angeordnet.
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Um
das Versiegelungselement aufzunehmen, weist der Amboss einen in
sich gebildeten Kanal auf. Im Kanal können Lager zur Aufnahme des Versiegelungselements
angeordnet sein.
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Der
Umreifungskopf kann eine Platte zum Halten der ersten und zweiten
Lage des Umreifungsmaterials, das gegen das Versiegelungselement
gedrückt
wird, aufweisen. Die Platte kann zwischen dem ersten und zweiten
Greifer in der Greiferanordnung angeordnet werden, wobei die Schneidvorrichtung
zur Platte benachbart angeordnet ist.
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Eine
besondere Ausführungsform
gemäß dieser
Erfindung wird nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben,
in denen
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1 eine perspektivische Ansicht
einer beispielhaften Umreifungsmaschine ist, die einen Umreifungskopf
mit einem Vibrationselementamboss aufweist, und die Prinzipien der
vorliegenden Erfindung zum Ausdruck bringt;
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2 eine schematische Ansicht
der beispielhaften Umreifungsmaschine ist, die eine im Rinnenbereich
angeordnete Last darstellt, wobei die Bandquelle die Maschine über eine
Zufuhranordnung versorgt;
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3 eine perspektivische Seitenansicht des
Umreifungskopfes ist, die den an der Seitenplatte des Umreifungskopfes
montierten Schweißmotor darstellt,
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4 eine perspektivische Ansicht
des Amboss und Vibrationselements von unten ist;
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5 eine Ansicht des Amboss
und Vibrationselements von 4 von
unten ist;
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6 eine Querschnittsansicht
des Umreifungskopfes längs
den Linien 6–6
von 3 ist.
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Mit
Bezug auf die Figuren und insbesondere 1 ist eine Umreifungsmaschine 10 dargestellt, die
einen Umreifungs- oder Schweißkopf 12 mit
einem Vibrationselementamboss 26 aufweist, die die Prinzipien
der vorliegenden Erfindung zum Ausdruck bringt. Die Maschine 10 weist
im wesentlichen einen Rahmen 16, eine Bandrinne 18 und
eine Zufuhranordnung 20 auf. Eine Steuereinrichtung 22 liefert
einen automatischen oder halbautomatischen Betrieb und eine Steuerung
der Umreifungsvorrichtung 10. Der Schweißkopf 12 weist
im wesentlichen einen Körper 24 und
einen Amboss 26 auf. Eine Greiferanordnung 28 und
eine Schneidvorrichtung 30 werden durch den Körper 24 getragen.
Die Schneidvorrichtung 30 ist vorzugsweise in der Greifereinordnung 28 angeordnet.
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Mit
Bezug auf 3 ist der
Amboss 26 beweglich am Umreifungskopfkörper 24 montiert.
Bei einer bevorzugten Anordnung ist der Amboss 26 fest an
einer Seitenplatte 32 montiert, die sich relativ zum Körper 24 bewegt.
Die Seitenplatte 32 (und so der Amboss 26) schwenkt
um und relativ zum Körper 24. Der
Amboss 26 bewegt sich zwischen einer geschlossenen Position,
in der das Band S ergriffen, geschnitten und geschweißt wird,
und einer offenen Position, in der das Band S frei vom Kopf 12 gezogen werden
kann, auf einen Umreifungsvorgang folgend. Die Seitenplatte 32 (und
so der Amboss 26) können durch
einen Schwenkstift 34 schwenkbar am Umreifungskopfkörper 24 montiert
sein.
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Mit
Bezug auf 6 kann eine
Schwenkbewegung der Platte 32 und des Amboss 26 zum
Beispiel durch einen Nocken 36 erzeugt werden, der an einer
Nockenwelle 38 montiert ist, die in dem Umreifungskopfkörper 24 angeordnet
ist. Die Welle 38 kann andere Nocken 40, 42, 44 (unten
beschrieben) darauf aufweisen, um Teile der Greiferanordnung 28 und
der Schneidvorrichtung mit dem Band S in und außer Eingriff zu bewegen. Der
Plattennocken 36 ist mit der Seitenplatte 32 in
Eingriff und schwenkt so die Seitenplatte 32 und den Amboss 26 nach
außen
vom Körper 24 weg
in die offene Position. Die Seitenplatte 32 ist durch ein
Vorspannelement, wie z.B. eine Feder (nicht dargestellt), in die
geschlossene Position vorgespannt. Ein Motor 46 treibt
die Nockenwelle 38 an.
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Die
Greiferanordnung 28 weist mindestens zwei Greiferteile
(als Greifer bezeichnet) auf. Bei einer derzeitigen Ausführungsform
weist die Greiferanordnung 28 einen Endgreifer 48 und
einen Schleifengreifer 50 auf. Eine Platte 52 oder
ein ähnliches
Element ist vorzugsweise zum Greifer 28 benachbart oder
in ihm angeordnet, der mit dem Band S während des Schweißvorganges
in Kontakt gebracht wird, wie detaillierter unten beschrieben wird.
Bei einer derzeitigen Ausführungsform
ist die Platte 52 zwischen dem Endgreifer 48 und
dem Schleifengreifer 50 zur Schneidvorrichtung 30 benachbart
positioniert.
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Mit
Bezug auf 3–5 verwendet der vorliegende
Umreifungskopf 12, im Gegensatz zu bekannten Umreifungsköpfen, ein
Versiegelungselement, wie z.B. das dargestellte Vibrationselement 54,
das im Amboss 26 angeordnet ist. Das heißt, während bei bekannten
Umreifungsköpfen
das Vibrations- oder Schweißelement
im Kopfkörper
angeordnet ist, ist beim vorliegenden Kopf 12 das Vibrationselement 54 im
sich bewegenden Amboss 26 angeordnet. Das Vibrationselement 54 weist
ein Schweißende 56 mit
einer Schweißunterlage
bzw. einem Schweißpad
oder einem Schweißbereich 58 und
ein Verbindungsende 60 auf.
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Ein
Motor 62 ist funktionsmäßig mit
dem Vibrationselement 54 verbunden, um die notwendigen Vibrationen
oder Oszillationen des Elements 54 zu bewirken. Bei einer
derzeitigen Ausführungsform
ist der Motor 62 an der Seitenplatte 32 montiert
und bewegt sich oder schwenkt so mit dem Amboss 26. Auf diese
Weise ist der Motor 62 relativ zum Amboss 26 und
dem Vibrationselement 54 fest montiert.
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Das
Vibrationselement 54 ist in einem offenen Kanal 64 im
Amboss 26 angeordnet. Das Schweißpadteil 58 des Elements 54 kontaktiert
das Band S während
des Schweißvorganges.
Das Vibrationselement 54 oszilliert in einer im wesentlichen hin-
und hergehenden Weise in der durch den Doppelpfeil bei 66 angegebenen
Richtung im Kanal 64.
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Wie
am besten in 5 zu sehen
ist, weist der Motor 62 zur Bewirkung der Oszillation des
Vibrationselements 54 ein exzentrisches Antriebselement
auf, wie z.B. die beispielhafte exzentrische Antriebswelle 68,
die sich durch eine Aufnahmeöffnung 70 im
Vibrationselement-Verbindungsende 60 erstreckt.
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Ein
Lager 72 ist an der Welle 68 montiert. Die exzentrische
Welle 68 ist so konfiguriert, dass die Rotationsachse A1 exzentrisch zur Wellenachse A2 ist.
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Die
Aufnahmeöffnung 70 ist
eine nicht kreisförmige Öffnung.
Die Öffnung 70 ist
in einer Richtung (bei 74 angegeben) quer zur Hin- und
Herbewegungsrichtung 66 des Elements 54 verlängert. Die Abmessungen
der Öffnung 70 in
der Hin- und Herbewegungsrichtung (wie bei 76 angegeben)
ist ungefähr
die gleiche wie der Durchmesser D der exzentrischen Welle 68.
Auf diese Weise hat die Welle 68 (mit dem daran befestigten
Lager 72) eine feste Passung in der Öffnung 70 in der Bewegungsrichtung 66, aber
eine dimensionale Freiheit in der Richtung quer zur Hin- und Herbewegungsrichtung 66.
Zu diesem Zweck verleiht die Welle 68 dem Vibrationselement 54,
wenn sie exzentrisch rotiert, eine hin- und hergehende (d.h. lineare)
Bewegung, verleiht ihm aber keine Seite-Zu-Seite-Bewegung.
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Mit
Bezug auf 5 sind Lager 78 zwischen dem
Vibrationselement 54 und den den Kanal 64 begrenzenden
Wänden 80 angeordnet.
Bei einer derzeitigen Ausführungsform
werden Lager 78 des Nadeltyps verwendet, um eine freie
hin und her gehende Bewegung oder Oszillation 66 des Vibrationselements 54 zu
ermöglichen
und die Reibung zwischen dem Vibrationselement 54 und den
Kanalwänden 80 zu
verringern. Die Lager 78 stellen auch sicher, dass die
Bewegung des Elements 54 innerhalb des Kanals 64 auf
eine hin und her gehenden Bewegung beschränkt ist, anstatt auf Seite-Zu-Seite-Bewegungen.
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Wie
oben dargelegt, weist das Vibrationselement 54 ein Schweißpad oder
einen Schweißbereich 58 auf.
Dies ist der Bereich, der das Band S während der Vibration kontaktiert
und so die Schweißung
oder Versiegelung bewirkt. Bei einer derzeitigen Ausführungsform
wird das Schweißpad 58 durch
Schnitte (z.B. Sägezahnschnitte)
gebildet, wie bei 82 im Schweißpad 58 dargestellt.
Ein Fachmann wird erkennen, dass verschiedene Konfigurationen und Strukturen
verwendet werden können,
um den Schweißbereich 58 zu
bewirken.
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Der
Betrieb des Versiegelungskopfes 12 wird nun mit Bezug auf 6 beschrieben. Umreifungsmaterial
S wird in den Umreifungskopf 12 durch die Öffnung 84 zugeführt, durchquert
den Umreifungskopf 12, durch die Rinne 18 und
um die Last L, kehrt zum Umreifungskopf 12 zurück und tritt
durch die zweite Öffnung 85 ein.
Die erste Lage des Umreifungsmaterials S1 stoppt
an einer vorbestimmten Stelle im Umreifungskopf 12. Dieser
Anschlag wird durch Beschränken
der Höhe
h des Weges durch den Kopf 12 an dieser Stelle auf ungefähr 1-1/2
Mal der Dicke des Bandes S geschaffen.
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Sobald
die erste Lage des Umreifungsmaterials S1 den
Anschlag erreicht, gibt ein Sensor (nicht dargestellt) der Steuereinrichtung 22 ein
Signal, die Bandzufuhr zu stoppen. Der Endgriff 48 wird
dann durch Kontakt des Nockens 40 mit dem Griff 48 zum Amboss 26 hin
bewegt. Sobald der Endgriff 48 an seinem Platz ist, wird
das Band S zwischen dem Griff 48 und einem Greiferpad 49 am
Amboss gehalten. Bei einer bevorzugten Konfiguration ist das Greiferpad 49 austauschbar.
Das Band S wird gespannt, z. B. durch Zurückziehen des Bandes S.
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Wenn
eine gewünschte
Spannung im Band S erreicht ist, bewegt sich der Schleifengriff 50 in
Eingriff mit dem Band S und dem Amboss 26 wieder durch
Eingriff des Nocken 42 mit dem Griff 50. Zu diesem
Zeitpunkt sind der Endgriff 48 und der Schleifengriff 50 vollständig mit
dem zwischen den jeweiligen Griffen 48, 50 und
den Greiferpads 49 im Amboss 26 befestigten Band
S in Eingriff.
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Die
Schneidvorrichtung 30 und die Platte 52 bewegt
sich dann durch Eingriff des Nocken 44 mit der Platte 52 zum
Amboss 26 hin. Die Schneidvorrichtung 30 schneidet
eine Lage des Bandes S ab, um das Band S von der Bandzufuhr P zu
trennen. Gleichzeitig drückt
die Platte 52 das Band S gegen den Amboss 26.
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Der
Schweißmotor 62 wird
dann betätigt,
um das Schweißelement
zum Oszillieren zu bringen, um eine Schweißung im Bandmaterial S in dem
allgemein bei 88 angegebenen Bereich zu bewirken. Nach einer
vorbestimmten Zeitdauer, während
der eine akzeptable Schweißstärke erreicht
wird, und nach dem Abkühlen
, werden der Endgriff 48 und der Schleifengriff 50 sowie
die Platte 52 und die Schneidvorrichtung 30 vom
Amboss 26 (durch weitere Drehung der Nockenwelle 38)
wegbewegt und die Seitenplatte 32 und der Amboss 26 schwenken
nach außen
vom Körper 24 weg.
Dies gibt das Band S aus dem Kopf 12 Frei.
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Die
Last L wird dann aus dem Bereich der Rinne 18 entfernt
und eine neue Last wird zur Umreifung an die Stelle gesetzt. Die
Seitenplatte 32 und der Amboss 26 werden dann
in die geschlossene Position zurückbewegt
und das Umreifungsmaterial S wird wieder durch den Umreifungskopf 12 in
die Rinne 18 um die Last L und zurück zum Umreifungskopf zugeführt, um
den Umreifungsvorgang zu wiederholen.