DE69301171T2

DE69301171T2 - Handumreifungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69301171T2
Application number: DE69301171T
Authority: DE
Inventors: Peter Drabarek; Janusz Figiel
Original assignee: Signode Corp
Current assignee: Signode Corp
Priority date: 1992-03-10
Filing date: 1993-02-13
Publication date: 1996-10-31
Anticipated expiration: 2013-02-14
Also published as: JP2608844B2; DE69301171D1; JPH0671573A; KR930019381A; EP0560082A1; DE69301171T3; EP0560082B2; EP0560082B1; US5380393A; KR960004621B1; TW210988B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine außergewöhnliche Konstruktion eines Werkzeugs zum Schweißen von Kunststoff-Umreifungsband und im einzelnen auf einen außergewöhnlichen pneumatischen Steuerschaltkreis für ein solches Werkzeug.
Pneumatische Steuerschaltkreise werden für die unterschiedlichsten Anwendungen eingesetzt. Dies kann z.B. ein Werkzeug zum Anbringen eines unter Spannung gehaltenen Bands an einem Artikel sein. Die allgemeine Konstruktion und die Funktion dieser Umreifungswerkzeuge wird beispielsweise aus den folgenden U.S.-Patentschriften klar:
Kobiella 3,442,203 06.05.69
Ericsson 3,586,572 22.06.71
Frey 3,679,519 25.07.72
Wedeking et al. 4,305,774 15.12.81
Decking 4,629,530 16.12.86
Cearlock et al. 4,657,626 14.04.87
Mit diesen Werkzeugen wird in der Regel ein Band, das gewöhnlich auf einer nach Qualität sortierten Lagerspule vorliegt, um die Peripherie eines Artikels, beispielsweise eines Kartons, herumgelegt. Das Band, das aus verschiedenen Materialien bestehen kann, beispielsweise aus hochfestem Polyester und ähnlichem Material, wird um den Artikel herumgeführt und gespannt und die gegenüberliegenden Bandenden werden dann zusammengeschweißt oder in anderer Weise miteinander verbunden, so daß sie eine durchgehende Schleife um den Artikel bilden. Durch das Zusammenschweißen der gegenüberliegenden Bandenden benötigt man zum Verbinden dieser Enden zur Bildung der Schleife keine Klammern, das heißt, es können Kosten eingespart werden.
Besonders anschauliche Beispiele für diese Werkzeuge sind die VFL und VFM TENSION-WELD -Umreifungswerkzeuge der Signode Corporation. Die VFL- und VFM- Werkzeuge werden im Handbuch Nummer 186096 der Signode Corporation mit dem Titel "Operation, Parts and Safety Manual" ausführlich dargestellt und beschrieben. Diese Werkzeuge verfügen über Mittel zum automatischen Spannen des Bands um den Artikel.
Bei diesen Werkzeugen muß jedoch der Bediener selbst einschätzen, wie lange der Schweißvorgang zum Verbinden der gegenüberliegenden Bandenden dauern soll, und wie lange die Schweißnaht abkühlen muß, damit eine ausreichende strukturelle Integrität der Bandenden gewährleistet ist, so daß diese um den Artikel gespannt bleiben, ohne zu reißen. Da diese Einschätzung durch jeden Bediener subjektiv erfolgt und damit unterschiedlich ist, können Spannung und strukturelle Integrität der Bänder von Artikel zu Artikel stark voneinander abweichen. Es kann sein, daß das Band nicht genug gespannt oder nicht stark genug ist, wodurch es zu einer Beschädigung des Artikels kommen kann. Daher ist es wünschenswert, die Dauer des Schweißvorgangs automatisch und objektiv zu bestimmen.
Zur automatischen Bestimmung der Dauer des Schweißvorgangs wurden entsprechende Werkzeuge gebaut. Die Unreifungswerkzeuge VXL-2000 und VXM-2000 TENSION-WELD , ausführlich dargestellt und beschrieben im Handbuch Nummer 286102 der Signode Corporation mit dem Titel "Operation, Parts and Safety Manual", sind Beispiele für Umreifungswerkzeuge, die über eine Möglichkeit zur automatischen Bestimmung der Dauer des Schweißvorgangs in Form eines Zeitsteuerungsschaltkreises verfügen. Der besondere Aufbau dieses Zeitsteuerungsschaltkreises ist Gegenstand der gleichzeitig anhängigen U.S.-Patentanmeldung von Toppel, laufende Nummer 07/476,873, eingereicht am 8. Februar 1990 (EP-A-0441514) Diese gleichzeitig anhängige Patentanmeldung wird an den Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung übertragen, die Offenbarung dieser Anmeldung ist hierin durch Bezugnahme eingefügt.
VXL-2000 und VXM-2000 sowie das Gerät und der Schaltkreis, die in der obengenannten gleichzeitig anhängigen Anmeldung beschrieben werden, stellen ein verbessertes Ausführungsbeispiel der zweiten Generation der VFL- und VFM TENSION- WELD -Werkzeuge dar. Jedoch muß sowohl beim Original als auch bei der verbesserten Version dieser Werkzeuge der Bediener selbst beurteilen, wie lange die Schweißnaht abkühlen muß. Läßt man die Schweißnaht zwischen den gegenüberliegenden Bandenden nicht lange genug abkühlen, kann die strukturelle Integrität der gebildeten Schleife durch Reißen der Schweißnaht gefährdet sein. Hierdurch kann es zu einer Beschädigung des Artikels kommen. Läßt man die Schweißnaht nicht ordentlich abkühlen kann es auch sein, daß die Schleife um den Artikel nicht die gewünschte Spannung aufweist. Es ist also wünschenswert, daß die Abkühlzeit objektiv und automatisch bestimmt wird, damit die strukturelle Integrität der Schweißnaht wie auch die Spannung der umlaufenden Bandschleife gewährleistet sind.
Die vorliegende Erfindung hat die Absicht, einige wenn nicht alle Probleme, die bei den Hand-Umreifungswerkzeugen nach dem Stand der Technik auftreten, zu lösen.
Allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine außergewöhnliche Konstruktion für ein Hand-Umreifungswerkzeug bereitzustellen.
Im einzelnen hat die Erfindung die Aufgabe, einen pneumatische Steuerschaltkreis bereitzustellen, der insbesondere zur Steuerung eines Hand-Umreifungswerkzeugs geeignet ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines außergewöhnlichen Werkzeugs mit einem pneumatischen Steuerschaltkreis zur Steuerung der Spannung des um einen Artikel herumgelegten Bands, das Anbringen einer Schweißnaht an dem Band und das Abkühlen der Schweißnaht.
Eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines außergewöhnlichen Werkzeugs mit einem pneumatischen Steuerschaltkreis, mit dem das Werkzeug vollautomatisch arbeiten kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Hand-Unreifungswerkzeugs mit einem pneumatischen Steuerschaltkreis, der automatisch die Schweißnahtabkühlzeiten bestimmt und steuert.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines pneumatischen Steuerschaltkreises für ein Werkzeug, mit dem die Beurteilung der Werkzeug-Betriebszeiten durch den Bediener minimiert werden kann.
Es wird ein Hand-Umreifungswerkzeug bereitgestellt, das nach den Lehren der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, um ein Band an einem Artikel anzubringen; das Hand- Umreifungswerkzeug umfaßt einen pneumatischen Schaltkreis, der nach den Lehren der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, der pneumatisch an ein Druck-Fluid zum Erregen des Schaltkreises angeschlossen werden kann. Es wird ein Schaltkreisabschnitt zum automatischen Spannen des Bands um einen Artikel und ein Schaltkreisabschnitt zum automatischen Schweißen des Bands bereitgestellt, die mit dem genannten Band verbunden werden können. Der Schaltkreis umfaßt einen Abschnitt zum automatischen Bestimmen der Bandspannung um den Artikel, der funktionsfähig dem Schaltkreisabschnitt zur automatischen Bandspannung zugeordnet ist. Ein Schaltkreisabschnitt zur automatischen Verzögerung des Bandschweißvorgangs ist funktionsfähig mit dem Schaltkreisabschnitt zum automatischen Schweißen des Bands verbunden. Ein Schaltkreisabschnitt zur automatischen Bestimmung der Dauer des Bandschweißvorgangs ist funktionsfähig dem Schaltkreisabschnitt zur automatischen Bandschweißung zugeordnet. Ein Schaltkreisabschnitt zur automatischen Bestimmung der Abkühlzeit für eine an dem Band angebrachte Schweißnaht ist funktionsfähig dem Schaltkreisabschnitt zur automatischen Bandschweißung zugeordnet.
Der Aufbau und die Art der Konstruktion und Funktion der Erfindung sowie die weiteren Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden am besten anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigeschlossenen Zeichnungen deutlich, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente kennzeichnen; es zeigt:
Fig. 1 eine Perspektive des Hand-Umreifungswerkzeugs mit einen pneumatischen Schaltkreis, die beide entsprechend den Lehren der vorliegenden Erfindung konstruiert sind;
Fig. 2 eine perspektivische Explosionszeichnung des hinteren Teils des Hand-Umreifungswerkzeugs der Fig. 1, den besonderen Aufbau eines Abschnitts des pneumatischen Schaltkreises der Erfindung darstellend;
Fig. 3 eine Explosionszeichnung eines Frontteils des Hand- Umreifungswerkzeugs der Fig. 1, den Aufbau eines anderen Abschnitts des pneumatischen Schaltkreises sowie den Aufbau des Spannmittels und des Schweißmittels darstellend;
Fig. 4 eine weitere Explosionszeichnung des Hand-Umreifungswerkzeugs der Fig. 1, den Aufbau eines anderen Abschnitts des pneumatischen Schaltkreises darstellend; und
Fig. 5 ein schematisches Diagramm eines bevorzugten Ausfuhrungsbeispiels des pneumatischen Schaltkreises der Erfindung zur Steuerung der Funktion des in Fig. 1 dargestellten Hand-Umreifungswerkzeugs.
Zwar kann die Erfindung auch in anderer Weise ausgeführt werden, jedoch wird in den Zeichnungen sowie in der Beschreibung ein bestimmtes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail dargestellt und beschrieben, wobei davon auszugehen ist, daß es sich bei der vorliegenden Beschreibung um eine Erläuterung der Erfindungsgrundsätze und nicht um eine Beschränkung der Erfindung auf die hierin dargestellten und beschriebenen Beispiele handelt.
Betrachten wir zunächst Fig. 5; hier ist ein pneumatischer Steuerschaltkreis 10, der nach den Lehren der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, schematisch dargestellt. Es ist zu beachten, daß der Schaltkreis 10 zwar in Bezug auf ein bestimmtes Ausführungsbeispiel mit einem Hand-Umreifungswerkzeug 12 beschrieben wird, dargestellt in den Figuren 1 bis 4, daß der Schaltkreis 10 jedoch auch in einer Reihe von anderen Werkzeugen und Vorrichtungen effektiv eingesetzt werden kann, beispielsweise den obengenannten Werkzeugen VFL, VFM, VXL-2000 und VXM-2000. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist also eindeutig nicht auf bestimmte Ausführungsbeispiele des Schaltkreises 10 beschränkt.
Der allgemeine Aufbau und die Funktion des Werkzeugs 12 werden außerdem in den obengenannten Handbüchern der Signode Corporation sowie in der obengenannten gleichzeitig anhängigen Anmeldung umfassend beschrieben. Dementsprechend wird der Aufbau des Werkzeugs 12 im folgenden nur soweit im Detail beschrieben, wie es zum Verständnis der Funktion des Schaltkreises 10 notwendig ist. Der Aufbau und die Funktion des Schaltkreises 10 sollen zuerst, der entsprechende Aufbau und die Funktion des Werkzeugs 12 im Anschluß daran beschrieben werden.
Der Schaltkreis 10 umfaßt allgemein Mittel oder einen Schaltkreisabschnitt 11 zum automatischen Spannen des Bands, Mittel oder einen Schaltkreisabschnitt 14 zum Verzögern des Bandschweißvorgangs, bis das Band um den Artikel die richtige Spannung hat, Mittel oder einen Schaltkreisabschnitt 16 zur automatischen Bestimmung der Dauer des Schweißvorgangs, und Mittel oder einen Schaltkreisabschnitt 18 zur automatischen Bestimmung der Abkühlzeit der Schweißnaht. Der Schaltkreis 10 ist generell unterteilt in ein Spannungs-/Schweißmodul 20 und ein Preßluftmotor-Modul 22, wie in Fig. 5 zu sehen ist.
Weil der Schaltkreis 10 ein pneumatischer Schaltkreis ist, hat er einen Einlaß 24, der funktionsfähig an eine nicht dargestellte Druck-Fluidquelle angeschlossen ist, die Preßluft oder ein ähnliches Medium mit einem vorbestimmten Leitungsdruck liefert. Der Einlaß 24 wird also mit dem Leitungsdruck zum Betreiben des Schaltkreises 10 und des Werkzeugs 12 beaufschlagt. Zwar wird die Erfindung unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Preßluft oder angetriebener Luft beschrieben, jedoch ist davon auszugehen, daß der Schaltkreis 10 auch mit anderen angetriebenen oder komprimierten Fluidtypen betrieben werden kann.
Der Schaltkreis 10 umfaßt eine Vielzahl von Strömungsregelventilen, eine Vielzahl pneumatischer Zylinder, eine Vielzahl von Fluid-Filtern, eine Volumenkammer 26 und einen mittels Feder vorgespannten mechanischen Hebel 28, der manuell mit den in Fig. 2 gezeigten Federn 30A und 30B zwischen einer Werkzeug-Ein-Position und einer Werkzeug-Aus- Position verschoben werden kann. Die Federn 30A und 30B setzen den Hebel 28 gegenüber der Werkzeug-Aus-Position unter Vorspannung. Die Ventile, Filter, Zylinder und die Kammer 26 sind, wo notwendig, pneumatisch durch die weitverzweigten Leitungen 32 miteinander verbunden, wie in den folgenden Abschnitten ausführlich beschrieben wird.
Wie in den Figuren 2 und 5 gezeigt wird, ist ein erstes Ventil 34, das ein Vorsteuerventil umfaßt, pneumatisch über den Einlaß 24 an die Preßluftquelle angeschlossen. Ein zweites Ventil 36 ist pneumatisch mit dem ersten Ventil 34 in Reihe geschaltet, so daß das erste Ventil 34 pneumatisch zwischen dem zweiten Ventil 36 und dem Einlaß 24 liegt. Bei dem ersten und dem zweiten Ventil, 34 bzw. 36, handelt es sich um Drei-Wege-Ventile, d. h., Ventile mit einer offenen, einer geschlossenen und einer Ausströmungsposition. Das zweite Ventil, 36, ist seinerseits an einen Auslaß 38 angeschlossen, um Zwangs- oder Preßluft gegen einen Antriebsrotor eines Preßluftmotors zu lenken, um diesen mit Energie zu speisen. Wie in den obengenannten Handbüchern und der gleichzeitig anhängigen Anmeldung beschrieben wird, dient der Preßluftmotor zum Spannen eines Bands 46 um einen, nicht dargestellten, Artikel. Wie die Figuren 1, 3 und 4 zeigen, aktiviert der Preßluftmotor eine Zufuhrrad- Spannbaugruppe 40, die die gegenüberliegenden Enden 42 und 44 des Bands 46 greift und um den Artikel spannt. Der Preßluftmotor ist so konstruiert, daß er, nachdem das Band 46 um den Artikel herumgeführt ist und die gewünschte Spannung aufweist, plötzlich stehenbleibt und dadurch automatisch die richtige Spannung für das Band 46 bestimmt. Dieser Aspekt des Werkzeugs 12 ist nach dem einschlägigen Stand der Technik gut bekannt und wird in den obengenannten Handbüchern beschrieben. Der Preßluftmotor treibt außerdem einen Schweißmechanismus an, mit dem die Enden 42 und 44 des Bands 46 zusammengeschweißt werden.
Wenden wir uns wieder den Figuren 2 und 5 zu; ein erstes strömungsregelventil 50 wird über einen geeigneten Übertragungsweg oder ein Leitungsstück 51 pneumatisch zwischen dem zweiten Ventil 36 und dem Auslaß 38 angeschlossen. Das Ventil 50 wird mit dem pneumatischen Motor 37 und dem Auslaß 38 parallelgeschaltet, wie in Fig. 5 schematisch dargestellt ist. Das Ventil so ist seinerseits pneumatisch durch eine Preßluftleitung oder einen Übertragungsweg 53 mit einem ersten pneumatischen Stellglied oder Zylinder 52 verbunden, wie die Figuren 2 und 5 zeigen.
Das Strömungsregelventil 50 umfaßt eine verstellbare Öffnung 54 und ein Rückschlagventil 56. Die Öffnung 54 ist pneumatisch über das Rückschlagventil 56 parallelgeschaltet. Die verstellbare Öffnung 54 erlaubt es dem Bediener, vorherzubestimmen, wieviel Zeit benötigt wird, um Preßluft aus dem Zylinder 52 abzulassen. Das Rückschlagventil 56 erlaubt einen freien Fluß der Preßluft zum Zylinder 52 und verhindert, daß Preßluft vom Zylinder 52 zum Ventil 36 fließt. Eine Entlüftung des Zylinders 52 muß also durch die verstellbare Öffnung 54 erfolgen. Die kontrollierte Entlüftung des Zylinders 52 durch das Ventil 50 bestimmt die Abkühlzeit, wie im folgenden noch ausführlicher erläutert wird. Der Zylinder 52 und das Ventil 50 enthalten also das Mittel oder den Schaltkreisabschnitt 18.
Der Zylinder 52 umfaßt einen mittels Federkraft vorgespannten Kolben 58, der sich unter dem Einfluß der Feder 59 in eine eingefahrene Position und unter dem Einfluß von über das Ventil 50 zugeführter Preßluft in eine ausgefahrene Position schiebt. Der Kolben 58 umfaßt einen Kontaktabschnitt oder eine Stange 60, um den Hebel 28 in einer heruntergedrückten Stellung zu halten, wenn der Kolben 58 sich in der ausgefahrenen Position befindet. Die Funktionalität dieser Elemente wird nachfolgend noch deutlicher.
Ein drittes Ventil 64 ist über die Preßluftleitung 63 pneumatisch mit dem ersten Ventil 34 zwischen dem Einlaß 24 und dem ersten Ventil 34 parallelgeschaltet. Auch bei dem dritten Ventil 64 handelt es sich um den bekannten Drei-Wege- Typ. Das dritte Ventil 64 ist über ein geeignetes Leitungsstück 65 mit einem vierten Ventil 66, ebenfalls ein Drei- Wege-Ventil, pneumatisch in Reihe geschaltet, wie in Fig. 5 gezeigt wird. Ein erstes Filter 48, dessen Konstruktion bekannt ist, ist zwischen dem dritten Ventil 64 und dem vierten Ventil 66 pneumatisch in Reihe geschaltet.
Ein Auslaßteil des vierten Ventils 66 ist durch die Leitung 67 pneumatisch mit einem zweiten Strömungsregelventil 68, das in den Figuren 3 und 5 gezeigt wird, in Reihe geschaltet. Dadurch, daß das Ventil 68 eine verstellbare Öffnung 70 und ein Rückschlagventil 72 umfaßt, und die Öffnung 70 pneumatisch über das Rückschlagventil 72 parallelgeschaltet ist, entspricht das Ventil 68 im wesentlichen dem Ventil 50. Das Ventil 68 ist pneumatisch durch die Leitung 69 mit der Volumenkammer 26 in Reihe geschaltet. Das Rückschlagventil 72 verhindert, daß Luft vom Ventil 66 zu der Kammer 26 fließt, so daß Luft, die in Richtung der Kammer 26 fließt, durch die verstellbare Öffnung 70 fließen muß. Das Ventil 68 steuert also die Befüllungszeit der Kammer 26 und umfaßt das Mittel oder den Schaltkreisabschnitt 16 zur Bestimmung der Schweißzeit, wie im folgenden noch weiter beschrieben wird.
Ein zweites Filter 62, das in Fig. 5 schematisch dargestellt ist, und das im wesentlichen den gleichen Aufbau wie das Filter 48 hat, ist pneumatisch zwischen dem Ventil 68 und der Volumenkammer 26 in Reihe geschaltet. Ein durch Druck betätigtes Stellglied 76 im ersten Ventil 34 ist pneumatisch mit der Volumenkammer 26 parallelgeschaltet, wie in Fig. 5 zu sehen ist. Das Stellglied 76 bewirkt, daß das Ventil 34 auf Drücke in er Volumenkammer 26 reagiert. Über die Bedeutung dieser Tatsache soll später noch gesprochen werden.
Ein anderer Abzweig des Schaltkreises 10 ist pneumatisch über das vierte Ventil 66 parallelgeschaltet. Dieser Abzweig umfaßt ein drittes Strömungsregelventil 78, dargestellt in den Figuren 3 bis 5, ein zweites pneumatisches Stellglied oder einen Zylinder 80, dargestellt in den Figuren 4 und 5, und ein Rückschlagventil 82. Das Ventil 78 ist an einem Ende durch eine Abzweigleitung 79 zwischen dem dritten Ventil 64 und dem vierten Ventil 66 mit der Leitung 65 verbunden, wie in Fig. 5 zu sehen ist. Das gegenüberliegende Ende des Ventils 78 ist durch eine Abzweigleitung 83 mit einem Ende des Rückschlagventils 82 verbunden, wobei das gegenüberliegende Ende des Rückschlagventils 82 durch die Abzweigleitung 85 mit der Leitung 67 zwischen dem Ventil 66 und den Ventil 68 verbunden ist. Das Ventil 78 ist im wesentlichen genauso aufgebaut, wie die Ventile 50 und 68, da das Ventil 78 ein Rückschlagventil 84 und eine verstellbare Öffnung 86 umfaßt, wobei die Öffnung 86 pneumatisch über das Rückschlagventil 84 parallelgeschaltet ist.
Das Rückschlagventil 84 verhindert, daß Luft vom Ventil 64 in den zweiten Zylinder 80 fließt, der über die Abzweigleitung 87 mit der Leitung 83 verbunden ist. Daher muß die in Richtung des Zylinders 80 fließende Luft durch die verstellbare Öffnung 86 fließen. Auf diese Weise umfaßt das Ventil 78 das Mittel oder den Schaltkreisabschnitt 14, deren Funktionsweise später noch ausführlich erläutert wird.
Der Zylinder 80, dargestellt in den Figuren 4 und 5, ist pneumatisch zwischen dem Ventil 78 und dem Ventil 82 parallelgeschaltet. Der Zylinder 80 umfaßt einen Kolben 92, der durch die Feder 93 in einer eingefahrenen Position vorgespannt wird, und der durch Preßluft aus der eingefahrenen Position in eine teilweise und eine vollständig ausgefahrene Position geschoben werden kann. Der Kolben 92 ist mit einem Stellgliedelement 94 verbunden, das in Fig. 4 im Ganzen gezeigt wird, welches ein schwenkbares Element oder einen Nocken 94, dargestellt in Fig. 3, verschiebt, um ein mechanisches Stellglied 96, das dem Ventil 66 zugeordnet ist, zusammenzudrücken, wenn sich der Kolben 92 in der teilweise ausgefahrenen Position befindet. Wenn das Nockenelement 97 das mechanische Stellglied 96 herunterdrückt, wird das Ventil 66 geöffnet und in der Kammer 26 kann sich ein Druck aufbauen.
Gleichzeitig kann Preßluft durch das Ventil 82 in den Zylinder 80 fließen. Hierdurch wird das Stellgliedelement 94 in die voll ausgefahrene Position geschoben, nachdem der Preßluftmotor mechanisch durch einen hinlänglich bekannten Kupplungsmechanismus 99, der in Fig. 3 gezeigt und in den obengenannten Handbüchern beschrieben wird, von der Spannbaugruppe 40 getrennt ist (der Preßluftmotor wird an diesem Punkt angehalten, weil die gewünschte Spannung an dem Band 46 bereits vorhanden ist).
Inzwischen dreht das Stellgliedelement 94 das Element 97 sowie eine mit dem Element 97 verbundene Exzenterwelle 101. Die Exzenterwelle 101 bewirkt, daß eine Vibrationsschweißbaugruppe 98, die in der Technik gut bekannt und in den Figuren 1, 3 und 4 dargestellt ist, funktionsfähig die gegenüberliegenden Enden 42 und 44 des Bands 46 faßt, so daß der Schweißvorgang beginnen kann. Im einzelnen wird hierzu eine Vibrationsschweißplatte 108 von oben auf eine feststehende Schweißplatte 110 abgesenkt, so daß die gegenüberliegenden Enden 42 und 44 des Bands 46 dazwischen unter Vibration zusammengedrückt werden.
Der Hebel 28 hat mindestens vier Kontaktflächen 102A, 102B, 102C und 102D, die in den Figuren 2 und 5 dargestellt sind. Über die in den Figuren 1, 2, 4 und 5 dargestellte Kontaktfläche 102A schiebt der Bediener mit dem Finger den Hebel in die Werkzeug-Ein-Position. Die Kontaktfläche 102B ist so angeordnet, daß sie von dem Kontaktabschnitt 60 des durch Federkraft vorgespannten Kolbens 58 des Zylinders 52 berührt werden kann. Auf diese Weise kann der Hebel 28 durch den Kolben 58 in der Werkzeug-Ein-Position gehalten werden.
Die Kontaktfläche 102C ist so angeordnet, daß sie ein schematisch in Fig. 5 dargestelltes Stellglied 104, das mit dem Ventil 36 funktionsfähig verbunden ist, wenn der Hebel 28 sich in der Werkzeug-Ein-Position befindet, funktionsfähig kontaktieren kann. Das heißt, wenn sich der Hebel 28 in der Werkzeug-Ein-Position befindet, schiebt das Stellglied 104 das Ventil 36 in die offene Position, wodurch Luft in den Zylinder 52 fließt, so daß der Hebel 28 in der Werkzeug- Ein-Position gehalten wird und außerdem der Preßluftmotor durch Preßluft angetrieben wird, Die Kontaktfläche 102D ist so angeordnet, daß sie mit einem Stellglied 106 funktionsfähig Kontakt hat, das im wesentlichen dem Stellglied 104 entspricht und das funktionsfähig mit dem Ventil 64 verbunden ist, um das Ventil 64 in die offene Position zu schieben. Wenn das Ventil 64 so verschoben ist, fließt Luft in den Zylinder 80.
Nachdem der Aufbau des Schaltkreises 10 nun auf diese Weise beschrieben wurde, sollen im folgenden seine Funktionsweise sowie die Funktion der relevanten Elemente des Werkzeugs 12 ausführlich beschrieben werden. Es wird darauf hingewiesen, daß weitere Konstruktionsvoraussetzungen des Schaltkreises und/oder des Werkzeugs 12 unter Einbeziehung der folgenden Beschreibung sowie der obengenannten Handbücher und der gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung besser verständlich werden.
Ein Bediener beginnt damit, daß er den Schaltkreis 10, und damit das Werkzeug 12, an eine Preßluftquelle oder etwas ähnliches anschließt. Weil das Ventil 36 und das Ventil 64 normalerweise geschlossen sind, strömt Luft durch das Ventil 34 und wird am Ventil 36 gestoppt, während Luft zum Ventil 64 strömt und dort gestoppt wird. Dies ist der Werkzeug-Aus-Zustand des Schaltkreises 10, der dem "Ruhe"- Zustand des Werkzeugs 12 entspricht. Natürlich befindet sich der Hebel 28 in der Werkzeug-Aus-Position.
Der Bediener legt jetzt die gegenüberliegenden Enden 42 und 44 des Bands 46 durch die Zuführrad-Spannbaugruppe 40 und die Schweißbaugruppe 98 in der geeigneten Weise ein, wie in Fig. 1 gezeigt wird. Der Bediener betätigt dann von Hand einen Hebel 112, dargestellt in den Figuren 1, 3 und 4, der ein zugeordnetes Fußteil 114 in eine entsprechende Position zum Spannen des Bands 46 dreht. Dieses Verfahren ist in der einschlägigen Technik bekannt und wird in den oben zitierten Handbüchern beschrieben. Der Bediener drückt mit der Hand die Kontaktfläche 102A und damit den Hebel 28 nach unten. Hierdurch wird der Hebel 28 in die Werkzeug-Ein- Position geschoben und der Zyklus des Schaltkreises 10 und des Werkzeugs 12 beginnt.
Das Verschieben des Hebels 28 in die Werkzeug-Ein-Position bringt die Kontaktfläche 102C in funktionsfähigen Kontakt mit dem Stellglied 104 am Ventil 36, wodurch dieses geöffnet wird. Die Luft fließt durch das Ventil 34 und das Ventil 36 sowie durch den Auslaß 38, speist den Preßluftmotor mit Energie, der daraufhin die Baugruppe 40 antreibt, die das Band 46 um den Artikel spannt. Die Arbeitsweise der Spannbaugruppe 40 ist bekannt und wird in den obengenannten Handbüchern beschrieben.
Luft fließt auch durch das Ventil 50 in den Zylinder 52. Die in den Zylinder 52 fließende Luft bewirkt, daß sich der Kolben 58 in die ausgefahrene Position schiebt und dadurch die Kontaktfläche 60 in einen tragenden Kontakt mit der Kontaktfläche 102B des Hebels 28 bringt. Auf diese Weise wird der Hebel 28 in der Werkzeug-Ein-Position gehalten und der Bediener muß auf die Kontaktfläche 102A des Hebels 28 nicht länger Druck ausüben.
Gleichzeitig geht die Kontaktfläche 102D eine funktionsfähige Verbindung mit dem Stellglied 106 am Ventil 64 ein und schiebt dadurch das Ventil 64 in die offene Position. Die Luft strömt durch das Ventil 64, das Filter 48 und das Ventil 78 in den Zylinder 80, wie weiter oben beschrieben wurde. Der Luftdruck baut sich im Zylinder 80 langsam auf, geregelt durch die verstellbare Öffnung 86, wodurch auch ein entsprechend langsames Verschieben des Kolbens 92 in die teilweise ausgefahrene Position bewirkt wird. Das drehbare Nockenelement 97 dreht sich durch das Verschieben des Kolbens 92 und des Stellgliedelements 94 ebenfalls. Die Geschwindigkeit, mit der sich der Luftdruck in dem Zylinder 80 aufbaut, ist vorbestimmt, so daß der Preßluftmotor die gewünschte Zugspannung auf das Band 46 ausübt, bevor das Nockenelement 97 das mechanische Stellelement 96 des Ventils 66 funktionsfähig kontaktiert. Das Band 46 um den Artikel hat die richtige Spannung, bevor der Schweißvorgang beginnt. Nachdem das Band 46 die gewünschte Spannung hat, hält der Preßluftmotor an, wie in den Handbüchern beschrieben wird.
Wenn das Ventil 66 geöffnet wird, fließt Luft mit einer durch die verstellbare Öffnung 70 vorbestimmten Geschwindigkeit durch das Ventil 68 und das Filter 72 in die Kammer 26. Gleichzeitig fließt Luft durch das Rückschlagventil 82 in den Zylinder 80 und bewirkt, daß der Kolben 92 sich in die voll ausgefahrene Position schiebt. Der Kupplungsmechanismus 99 trennt mechanisch den Motor von der Spannbaugruppe 40. Das Element 97 dreht die Exzenterwelle 101, welche die Baugruppe 103 verschiebt, um die Vibrationsschweißplatte 108 in funktionsfähigen Kontakt mit den Enden 42 und 44 des Bands 46 zu drücken (in Werkzeugen nach dem Stand der Technik muß dieser Schritt manuell ausgeführt werden). Der Preßluftmotor kann jetzt seine Arbeit wieder aufnehmen und beginnt, die Enden 42 und 44 des Bands 46 zusammenzuschweißen, wodurch eine durchgehende Schleife um den Artikel gebildet wird.
Die Luft strömt weiter durch das Filter 62 und in die Kammer 26, bis darin ein ausreichender Druck aufgebaut ist. Das druckbetätigte Stellglied 76 bewirkt dann, daß das Vorsteuerventil das Ventil 34 schließt. Jetzt strömt keine Luft zum Ventil 36. Der Preßluftmotor hält an und der Schweißvorgang ist beendet&sub5; Die geschweißten gegenüberliegenden Enden 42 und 44 des Bands 46 werden jedoch automatisch zwischen den Schweißplatten 108 und 110 unter Druck gehalten, und zwar über einen Zeitraum, der ausreicht, um eine entsprechende Abkühlung der Schweißnaht zu gewährleisten.
Über das Ventil 34 kann die Luft langsam aus dem Zylinder 52 abgelassen werden, wobei die Geschwindigkeit von der verstellbaren Öffnung 54 des Ventils 50 bestimmt wird. Diese Entlüftungsgeschwindigkeit ist vorbestimmt und stellt die Schweißnahtabkühlzeit dar. Nachdem die Abkühlphase beendet ist, fällt der Druck im Zylinder 52 soweit ab, daß der federbelastete Kolben 58 sich in die eingefahrene Position schiebt. Dadurch wird der Hebel 28 mechanisch durch die Federn 30A und 30B in die Werkzeug-Aus-Position zurückgeholt. Die Stellglieder 104 und 106 werden freigegeben und die Ventile 36 und 64 können in ihre geschlossene Stellung zurückkehren.
Der Zylinder 80 wird über die Ventile 64 und 78 entlüftet, so daß der Kolben 92 sich wieder in die eingefahrene Stellung bewegt. Wenn der Kolben 92 seine voll ausgefahrene Position verläßt, wird die Exzenterwelle 101 in ihre ursprüngliche Werkzeug-Aus-Stellung zurückgedreht Wenn sich die Welle 101 der Werkzeug-Aus-Stellung nähert, wird die Vibrationsschweißplatte 108 durch das Verbindungsstück 116 nach oben von der feststehenden Schweißplatte 110 wegbewegt. Der Hebel 112 kehrt ebenfalls in seine Werkzeug- Aus-Position zurück. Die Schweißnaht ist jetzt ausreichend abgekühlt, um eine strukturelle Integrität zu gewährleisten, und das geschweißte Band kann jetzt aus dem Werkzeug entnommen werden.
Wenn der Kolben 92 in seine eingefahrene Position zurückkehrt, wird der Verbindungskontakt zwischen dem Nockenelement 97 und dem mechanischen Stellantrieb 96, der mit dem Ventil 66 funktionsfähig verbunden ist, unterbrochen. Daraufhin kehrt das Ventil 66 in seine ursprüngliche geschlossene Stellung zurück, so daß die Volumenkammer 26 jetzt durch die Ventile 68 und 66 in die Umgebung entlüftet wird und der in der Kammer 26 aufgebaute Druck abfällt. Das druckbetätigte Stellglied 76, das mit den Ventil 34 funktionsfähig verbunden ist, erkennt diesen Druckabfall in der Kammer 26; wenn dieser Druck auf ein vorbestimmtes Niveau abgefallen ist, wird das Ventil 34 in seine ursprüngliche geschlossene Stellung zurückgesetzt. An diesem Punkt sind der Schaltkreis 10 und das Werkzeug 12 bereit, einen weiteren Zyklus in der oben beschriebenen Weise auszuführen.
Zwar wurde ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben; jedoch wird sich der Fachmann verschiedene Abänderungen der vorliegenden Erfindung vorstellen können, ohne vom Sinn und vom Umfang der Ansprüche im Anhang abzuweichen. Die Erfindung soll nicht durch die vorliegende Beschreibung, sondern nur durch die Ansprüche im Anhang beschränkt werden.

Claims

1. Hand-Umreifungswerkzeug (12) zum Anbringen eines Bands (46) an einem Artikel, wobei das genannte Umreifungswerkzeug einen Schaltkreis (10) umfaßt, der pneumatisch mit einer Druck-Fluid-Quelle zum Erregen des Schaltkreises (10) verbunden werden kann,

eine Zuführrad-Spannbaugruppe (40) zum automatischen Spannen des Bands um den Artikel,

eine Schweißbaugruppe (98) mit zwei Schweißplatten (108, 110), die mit dem genannten Band (46) in Verbindung gebracht werden können, um das Band (46) automatisch zu schweißen,

ein Preßluftmotor, der die Zuführrad-Spannbaugruppe (40) antreibt und automatisch anhält, wenn das Band (46) um den Artikel eine bestimmte Spannung hat,

eine pneumatische Schweißsteuerungsanordnung (16), die der Schweißbaugruppe (98) funktionsfähig zugeordnet ist und die den Schweißvorgang nach einer bestimmten Zeit automatisch stoppt, dadurch gekennzeichnet,

daß das Umreifungswerkzeug (12) weiter folgendes umfaßt:

eine pneumatische Schweiß-Verzögerungsanordnung (14), die in Reaktion auf die Spannbaugruppe (40) arbeitet und automatisch die Schweißbaugruppe (98) mit einer bestimmten, ausreichend langen Verzögerung betätigt, um

eine Spannung des Bands (46) vor dem Schweißen des Bands (46) zu erreichen, und

eine pneumatische Abkühl-Steuerungsanordnung (18), die automatisch die Schweißbaugruppe (98) mit einer vorbestimmten, ausreichend langen Verzögerung aus der Verbindung herausschiebt, um die in der Schweißbaugruppe (98) an dem Band (46) angebrachte Schweißnaht abzukühlen.

2. Hand-Unreifungswerkzeug nach Anspruch 1, bei dem die pneumatische Schweiß-Verzögerungsanordnung (14) ein erstes Strömungsregelventil und ein erstes pneumatisches Stellglied umfaßt, das auf einen Fluidstrom durch das erste Strömungsregelventil reagiert; wobei das erste Strömungsregelventil den Fluidstron durch dieses in das erste pneumatische Stellglied regelt; und die Schweißbaugruppe (98) funktionsfähig mit dem ersten pneumatischen Stellglied verbunden ist, so daß die Schweißbaugruppe (98) in Reaktion auf die Bewegung des ersten pneumatischen Stellglieds in eine funktionsfähige Verbindung mit dem Band (46) geschoben wird.

3. Hand-Umreifungswerkzeug nach Anspruch 2, bei dem die pneumatische Abkühlanordnung (18) ein zweites Strömungsregelventil und ein zweites pneumatisches Stellglied umfaßt, das auf den Fluidstrom durch das zweite Strömungsregelventil reagiert; wobei das zweite Strömungsregelventil den Fluidstrom von dem zweiten pneumatischen Stellglied regelt; ein erstes mit dem ersten Strömungsregelventil pneumatisch verbundenes Ventil den Fluidstrom zum und vom ersten Strömungsregelventil und dem ersten pneumatischen Stellglied ermöglicht; und das zweite pneumatische Stellglied funktionsfähig dem ersten Ventil zugeordnet ist, um einen Fluidstrom zum und vom ersten Strömungsregelventil und dem ersten pneumatischen Stellglied in Antwort auf die Bewegung des zweiten pneumatischen Stellglieds zu ermöglichen.

4. Hand-Unreifungswerkzeug nach Anspruch 3, bei dem die pneumatische Schweißsteuerungsanordnung (16) ein zweites Ventil, ein drittes Strömungsregelventil und eine Volumenkammer zur Aufnahme eines Drucks umfaßt, die pneumatisch in Reihe geschaltet sind; wobei das zweite Ventil pneumatisch mit dem ersten Ventil verbunden ist, um den Fluidstrom zu dem und von dem dritten Strömungsregelventil und der Volumenkammer zu ermöglichen; das dritte Strömungsregelventil pneumatisch zwischen dem zweiten Ventil und der Volumenkammer angeschlossen ist; das dritte Strömungsregelventil den Fluidstrom in die Volumenkammer regelt; ein drittes Ventil verhindert, daß das Druckfluid den Schaltkreis erregt; und das dritte Ventil ein mittels Druck betätigtes Steilglied aufweist, das funktionsfähig mit der Volumenkammer verbunden ist, um das dritte Ventil zu betätigen, um zu verhindern, daß das Druckfluid den Schaltkreis in Reaktion auf Druck in der Volumenkammer erregt.

5. Hand-Umreifungswerkzeug nach Anspruch 1, bei dem die pneumatische Abkühl-Steueranordnung (16) ein Strömungsregelventil und ein pneumatisches Stellglied umfaßt, das auf den Fluidstrom durch das Strömungsregelventil reagiert; das Strömungsregelventil den Fluidstrom von dem pneumatischen Stellglied regelt; und die Schweißbaugruppe (98) dem pneumatischen Stellglied funktionsfähig zugeordnet ist, so daß die Schweißbaugruppe (98) in Reaktion auf die Bewegung des pneumatischen Stellglieds aus der funktionsfähigen Verbindung mit dem Band (46) geschoben wird.

6. Hand-Umreifungswerkzeug nach Anspruch 1, bei dem die pneumatische Schweißsteuerungsanordnung (16) ein erstes Ventil, ein Strömungsregelventil und eine Volumenkammer zur Aufnahme eines Drucks umfaßt, die pneumatisch in Reihe geschaltet sind; das erste Ventil den Fluidstrom zum und vom Strömungsregelventil und der Volumenkammer ermöglicht; das Strömungsregelventil pneumatisch zwischen dem ersten Ventil und der Volumenkammer angeschlossen ist; das Strömungsregelventil den Fluidstrom in die Volumenkammer regelt; ein zweites Ventil verhindert, daß das Druck-Fluid den Schaltkreis erregt; und das zweite Ventil ein mittels Druck betätigtes Stellglied hat, das funktionsfähig mit der Volumenkammer verbunden ist, um das zweite Ventil zu betätigen, damit verhindert wird, daß Druck-Fluid den Schaltkreis in Reaktion auf den Druck in der Volumenkammer erregt.

7. Hand-Umreifungswerkzeug nach Anspruch 1, bei den der pneumatische Schaltkreis (10) einen ersten Schaltkreisabschnitt zur automatischen Betätigung der Zuführrad- Spannbaugruppe (4) umfaßt; einen zweiten Schaltkreisabschnitt zur automatischen Betätigung der Schweißbaugruppe (98); einen dritten Schaltkreisabschnitt, der funktionsfähig dem ersten Schaltkreisabschnitt zugeordnet ist, um automatisch die Spannung des Bands um den Artikel zu bestimmen; einen vierten Schaltkreisabschnitt, der funktionsfähig dem zweiten Schaltkreisabschnitt zugeordnet ist, um das Schweißen des Bands automatisch zu verzögern; einen fünften Schaltkreisabschnitt, der funktionsfähig dem zweiten Schaltkreisabschnitt zugeordnet ist, um automatisch die Dauer der Bandschweißung zu bestimmen; und einen sechsten Schaltkreisabschnitt, der funktionsfähig den zweiten Schaltkreisabschnitt zugeordnet ist, um automatisch die Abkühlzeit für die an dem Band angebrachte Schweißnaht zu bestimmen.

8. Hand-Umreifungswerkzeug nach Anspruch 7, bei dem der vierte Schaltkreisabschnitt ein erstes Strömungsregelventil und ein erstes pneumatisches Stellglied umfaßt, das auf einen Fluidstrom durch das erste Strömungsregelventil reagiert; wobei das erste Strömungsregelventil den Fluidstrom durch dieses in das erste pneumatische Stellglied regelt; und der zweite Schaltkreisabschnitt funktionsfähig mit dem ersten pneumatischen Stellglied verbunden ist, so daß die Schweißbaugruppe (98) in Reaktion auf die Bewegung des ersten pneumatischen Stellglieds in eine funktionsfähige Verbindung mit dem Band geschoben wird.

9. Hand-Umreifungswerkzeug nach Anspruch 8, bei dem der sechste Schaltkreisabschnitt ein zweites Strömungsregelventil und ein zweites pneumatisches Stellglied umfaßt, das auf den Fluidstron durch das zweite Strömungsregelventil reagiert; wobei das zweite Strömungsregelventil den Fluidstrom von dem zweiten pneumatischen Stellglied regelt; ein erstes Ventil pneumatisch mit dem ersten Strömungsregelventil verbunden ist, um den Fluidstrom zu dem und von dem ersten Strömungsregelventil und dem ersten pneumatischen Stellglied zu ermöglichen; und das zweite pneumatische Stellglied funktionsfähig dem ersten Ventil zugeordnet ist, um einen Fluidstrom zu dem und von dem ersten Strömungsregelventil und dem ersten pneumatischen Stellglied in Reaktion auf die Bewegung des zweiten pneumatischen Stellglieds zu ermöglichen.

10. Hand-Umreifungswerkzeug nach Anspruch 8, bei dem der fünfte Schaltkreisabschnitt ein zweites Ventil, ein drittes Strömungsregelventil und eine Volumenkammer zur Aufnahme eines Drucks umfaßt, die pneumatisch in Reihe geschaltet sind; das zweite Ventil pneumatisch mit dem ersten Ventil verbunden ist, um einen Fluidstrom zu dem und von dem dritten Strömungsregelventil und der Volumenkammer zu ermöglichen; das dritte Strömungsregelventil pneumatisch zwischen dem zweiten Ventil und der Volumenkammer angeschlossen ist; das dritte Strömungsregelventil den Fluidstrom in die Volumenkammer regelt; ein drittes Ventil verhindert, daß das Druck-Fluid den Schaltkreis erregt; und das dritte Ventil ein mittels Druck betätigtes Stellglied aufweist, das funktionsfähig mit der Volumenkammer verbunden ist, um das dritte Ventil zu betätigen, um zu verhindern, daß das Druck- Fluid in Reaktion auf den Druck in der Volumenkammer den Schaltkreis erregt.

11. Hand-Umreifungswerkzeug nach Anspruch 7, bei den der sechste Schaltkreisabschnitt ein Strömungsregelventil und ein pneumatisches Stellglied umfaßt, das auf den Fluidstrom durch das Strömungsregelventil reagiert;

wobei das Strömungsregelventil den Fluidstrom von dem pneumatischen Stellglied regelt; und der zweite Schaltungsabschnitt funktionsfähig dem pneumatischen Stellglied zugeordnet ist, so daß die Schweißbaugruppe (98) in Reaktion auf die Bewegung des pneumatischen Stellglieds aus der funktionsfähigen Verbindung mit dem Band geschoben wird.

12. Hand-Umreifungswerkzeug nach Anspruch 7, bei dem der fünfte Schaltkreisabschnitt ein erstes Ventil, ein Strömungsregelventil und eine Volumenkammer zur Aufnahme eines Drucks umfaßt, die pneumatisch in Reihe geschaltet sind; wobei das erste Ventil einen Fluidstrom zum und vom Strömungsregelventil und der Volumenkammer ermöglicht; das Strömungsregelventil pneumatisch zwischen dem ersten Ventil und der Volumenkammer angeschlossen ist; das Strömungsregelventil den Fluidstrom in die Volumenkammer regelt; ein zweites Ventil verhindert, daß Druck-Fluid den Schaltkreis erregt; und das zweite Ventil ein mittels Druck betätigtes Stellglied aufweist, das funktionsfähig mit der Volumenkammer verbunden ist, um das zweite Ventil zu betätigen, um zu verhindern, daß Druck-Fluid den Schaltkreis in Reaktion auf Druck in der Volumenkammer erregt.