JP2011518726A - 固定バンドクランプ装置 - Google Patents

Abstract

テンション装置は、分割可能なパンチング及びカッティング機構を有するように設けられている。バックル内に存在するバンドが張力をかけられている間、バックルを保持する衝撃ヘッドが設けられている。所定の張力に達した後、機構が、前記バンドをカットするために前記バックルに対して前記バンドをロックするのに使用される。また、本発明により、張力に関連する様々なデータ及びカッティング性能を出力することができる。

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、「固定バンドクランプ装置」と題され、２００８年３月１２日に受理された米国仮特許出願第６１／０３５，９９９号の利益を主張するものであり、その全体の開示が参考として本明細書に援用されている。また、本出願は、「二重ロック用汎用クリップ及びその形成方法」と題され、２００７年１１月２日に受理された米国仮特許出願第６０／９８５，１４２号の利益を主張するものであり、その全体の開示が参考として本明細書に援用されている。

本発明は、締め付けプランジャーを有する結束ツールと題され、１９９２年６月２３日に発行された米国特許第５，１２３，４５６号、及び電気制御により電力を供給されるバンドクランプと題され、２００２年１１月１９日に発行された米国特許第６，４８１，４６７号に関し、それらの全体が本明細書に参考として援用されている。

本発明の実施形態は、結束ツールに概ね関連するものであり、特に、分離された固定及びカッティング機構を有するツールによりバンドに張力をかけるための方法及び装置であって、非常に多種のワークピースへのアクセスを良くするツールの小型化を可能にするとともにワークピースが受ける衝撃力を減らす方法及び装置に関する。本発明のツールは、様々なバンド及びロック様式に適合する。また、本発明の実施形態は、データ出力機能、センサ、及び性能を確認するとともに問題又はメンテナンスの課題を予測するためのフィードバック機構を有する。

多くのタイプのバンドが、ホース、パイプ、ポール、ケーブルなどの締め付け対象物に使用するために発明又は提案されている。バンドは、一般に、１つ以上の対象物に関して巻かれたバンドを張力をかけた状態で維持する関連バックル、留め金、クランプ、シール、又はその他のロック部材（ここでは簡単のため、一括してバックルという。）と組み合わせられる。バックルは、バンドから分離されても、バンドと一体化されてもよい。バンドは、取り付け（バンドが閉ループを形成するようにそれ自身の周囲に巻き付けられる）前に、バックルを通じて位置決めされるとともにバックルから離れて伸びるバンドの導入又は自由端部を備えるようにあらかじめ形成されてもよい。そのようなあらかじめ形成されたバンドは、ワークピース（すなわち、巻き付け対象物）の周囲に連続的に配置され、締め付けツールを用いて十分に締め付けられる。また、いくつかのバンドは、あらかじめ形成されていないが、ワークピースの周囲に閉ループを形成するために、ワークピースの周囲に最初に巻かれる自由端部を有する。導入又は自由端部は、オペレータによってバックル内に導入される。典型的には、所望の又は特定のレベルで張力をかけることを達成するためにツールが用いられる。

種々の装置が、バンドの張力を向上又は促進することを目的として実施又は開示されている。これらの装置は、適当な位置で静止又は固定されてもよいし、手持ち式であってもよい。また、多くの場合、そのような装置は、張力をかけられた後のバンドの導入部分を切断し、締め付けられた対象物の周囲でのバンドの所望の張力を維持するように、バンドとバックルとの間にロックを作り出す。運転中において、締め付け、ロック、及びカッティング機能を果たす装置は、手動式、空気圧式、電気式、又はその組合せであってもよい。空気圧式及び電気式の装置は、限定又は減らされた人の労力で引っ張り、ロック、及びカッティングの作業を果たす。空気圧式又は電気式であるバンド締め付け装置は、通常、オペレータに作業又は関連動作の一部（全てではない）を実行することを要求する半自動式である。残された手作業は、対象物の周囲にバンドを配置すること、バックルに対して又はバックルを通じてバンドの導入端部を挿入又は配置すること、及びワークピースの周囲に前記バンドの締め付けを開始するようにテンション用装置内に導入端部を配置することを含む。１つの周知の空気圧式バンド締め付け装置においては、所望の張力がプリセットされている。所望のバンドの張力が達成されるまで、空気圧シリンダがバンドに係合してバンドを引っ張るように駆動される。また、空気圧制御は、バンドがバックルに締め付けられるとともに固定された後、ロックを形成すること、及び余分な導入端部部分をカッティングすることに関与し得る。

様々なクランプ装置が様々なサイズのバンドで使用するために設計されているが、バンドクランプ動作よりも大きな制御を達成する装置を提供することは利点があるだろう。そのような装置は、ロック又はクランプ機能を形成するためにバンドを締め付けるとともに、バンドがロックされた後で余分な導入端部部分を自動的にカッティング又は取り除くのに効果的且つ効率的である。さらに、そのような装置が、ワークピースに関連するクランプ装置の位置決めに関与するオペレータによって容易に使用されることは、装置に対するバンドの挿入又は係合を容易にすることを含めて、有益であるだろう。また、適切に又は不適切に挿入されたバンドを確認及び区別するために、及び／又はツールに関するメンテナンスの課題を特定するために、各バンドの挿入に関連する関連工程のデータを収集し且つ出力しながら、衝撃荷重を減らすのに効果的な方法でバックルに対してバンドを固定するとともにバンドの尾部をカットする装置を提供することも利点があるだろう。

本発明の１つの態様は、調整可能に取り付けられたクランプツール又は装置を備えている。より具体的には、本発明の実施形態は、固定されたベースに対するツールの移動を許容する固定スライドに相互接続されている。さらに、クランプ装置は、ベースに対して枢動することもできる。この機能性は、オペレータに、かさばった又は扱いにくいワークピースに容易にアクセスすることができるようにする。例えば、万力で固定された又は他の物で固定されたワークピースとともに、前記クランプ装置又はツールが、クランプすべき対象物に対して位置決めされることができる。オペレータは、クランプツールに対してワークピースの位置を操作することを必要としない。この機能性は、ツールがワークピースに接近して置かれることを可能にするとともに、前記対象物の周囲でのバンドのより正確な配置及び固定を可能にする。さらに、本発明の実施形態によって提供される調整可能な位置決めは、同じクランプ動作を何度も実施するときの動作再現性を向上させる。

本発明の１つの実施形態において、把持機構又はサブアセンブリは、バックルを通じてあらかじめ供給されるとともにワークピースの周囲に配置されたループ状のバンドの導入端部部分と係合するだろう。一旦、把持されると、バンドは、ベルト締め付け機構によってワークピースの周囲に締め付けられる。締め付けの間、バックルは、バックルに対してバンドをロックすることに備えて、ツールの一部によって固定されるとともに把持される。別進行で、パンチ機構又はサブアセンブリは、所望のクランプ力でワークピースの周囲にバンドを固定するためにバンド及び／又はバックルを変形させ、カッティング機構又はサブアセンブリは、バンドの余分な導入端部部分をカットする。

本発明の別の態様は、バンドを把持するとともにバンドに張力をかけるために、一対の対向するホイールを利用するクランプ装置を備えている。１つの実施形態において、１つのホイール（テンションホイール）は、適当な位置で固定され、他のホイール（ピンチホイール又はバッキングホイール）は、２つのホイール間でバンドを挟むように移動可能である。好ましくは、両ホイールは、バンドの表面に係合するとともにバンドの表面を把持するためにテクスチャード加工された表面を備えている。テクスチャード加工された表面の１つ又は両方には、把持すること及び張力をかけることを容易にするために、バンドの表面に対して斜めに位置決めされた一連の歯又はエッジが形成されてもよい。しかしながら、歯又はエッジは、張力がかけられたバンドに穴を開ける又はカットする性質を有し、特に、歯又は歯のエッジが連続的に又はほぼ連続的にバンドの全幅を横切るように延在する場合には、歯又は歯のエッジは、バンドの幅を横切るナイフエッジを本質的に生じさせる。より具体的には、歯又はエッジは、バンドの断面積を減らす又は薄くすることによってバンドを変形させることができる。この断面積の減少は、張力をかける間、この弱化した領域におけるバンドの軸方向応力を増加させ、張力をかけた状態のバンドに早期破壊を引き起こすかもしれない。このため、テンションホイールの係合面全体を横切って延在する歯及びエッジを持たないことが好ましい。それゆえ、歯によって形成されたエッジに不連続性を生じさせるために、１以上の円周の溝（circumferential grooves）がテクスチャード加工されたパターンに形成されてもよい。それゆえ、本発明の実施形態は、バンドの幅に対して非連続的な歯を持つ係合面を有するテンションホイールを使用し、それにより、この問題を対処する。

前述したように、テンション及びピンチホイールの両方の係合面は、テクスチャード加工されていることが好ましい。テンションホイールが鋸歯状パターンでテクスチャード加工されている場合、ダイヤモンドパターンの表面を備えることが好ましい。鋸歯状パターンと比較すると、ダイヤモンドパターンは、典型的に、頂部がエッジというよりむしろ点であるピラミッド形状の歯によって形成されている。本発明のいくつかの実施形態は、凹面、凸面、又は平坦面を有する頂部を使用する。さらに、本発明の要旨を逸脱しない範囲で他のピラミッド類似形状、例えば、四面体（三角錐）、五角錐などが使用されてもよい。ピンチホイール上にダイヤモンドパターンが形成されるとともに、対向するテンションホール上に鋸歯状パターンが形成されたとき、歯の頂部とダイヤモンドパターンに形成されたピラミッドの頂部とが整列しないように、鋸歯状パターンに対してダイヤモンドパターンをずらして配置することは、本発明の関連態様である。例えば、テンションホイールの歯によって形成されたエッジとピンチホイールのダイヤモンドパターンによって形成された点とは、前記点と前記エッジとが互いに隣接するように整列されている構造とは対象的に、前記ダイヤモンドパターンの点が鋸歯状パターンの連続的なエッジ間に空間又は隙間を空けて整列されるように位置決めされている。この構造は、バンドの時期尚早の菲薄化及び切断の機会を減らす。また、ダイヤモンドパターンがテンションホイール上に形成されるとともに、鋸歯状パターンがピンチホイール上に形成されてもよいことは十分理解されるべきである。あるいは、他のテクスチャード加工されたパターンも同様に十分理解されるべきである。

テンション及びピンチホイールの両方の表面にテクスチャード加工することによってもたらされる利点がある。例えば、各ホイールにテクスチャーパターンを配置することも、少ない金属の削りくずを生じさせる。従来技術の装置では、１つのホイールにはテクスチャード加工された表面が使用され、他のホイールには平滑な表面が使用されており、平滑な表面は、金属の削りくずを生じさせるバンド上でのスリップを起こしやすい。時間とともに、前記削りくずが、対向するホイールのテクスチャード加工されたパターンにおける歯列間の隙間を埋め、それにより、対向するホイールの歯の把持作用が減少し得る。また、テンションホイールのエッジとピンチホイールのダイヤモンド面の点をオフセットすることによって、前記点と歯は、歯と点との間の空間又は隙間を自己洗浄する傾向があり、削りくずの蓄積を減らすとともにホイールの寿命を延長する。

テンション及びピンチホイールの対向面パターンの他の利点は、バンドの両表面を冷間加工することから得られる。テクスチャード加工されたホイールと組み合わせて１つの平滑なホイールを利用する従来技術の装置では、テクスチャード加工されたホイールと接触するバンドの表面は、露出したホイールの平滑な表面と接触するバンドの表面に比べて、より多くの冷間加工を受ける。この一方だけの又は不均一なバンドの冷間加工は、過剰なカールを生じさせる。過剰なカールは、バンドを装置に再入場させ、バンドが機構をバインドする又は詰まらせる原因となる。バンドの両表面を概ね同じ程度で冷間加工することによって、テクスチャード加工されたテンション及びピンチホイールの両方により、バンドの過剰なカールが減少する。

また、本発明の実施形態は、テンションホイールが不正確に取り付けられることを防ぎ、それによりテンションホイールのテクスチャード加工された表面が不正確に配向される可能性を避けるようなやり方で、駆動軸にテンションホイールを相互接続する方法を使用する。より具体的には、従来技術のテンションホイールは、一般的に、それらの各駆動軸と、従来のキー（key）及びキーウェイメソッド（key-way method）を通じて相互接続されている。しかしながら、この相互接続の方法は、テンションホイールが駆動軸に逆さまに配置されることを禁止しない。テンションホイールが不正確な配向性のテクスチャリングパターンで前記軸上に位置決めされた場合、前記テクスチャリングパターンがしばしばバンドの表面から離れて傾斜し、テンションホイールがバンドの表面に係合するというよりむしろスリップするので、バンドは、適切に係合又は把持されないことが有り得る。また、従来使用されたキーは、装置の組立に対するコストと複雑さを増大する付加的な要素又は部品である。本発明の実施形態は、互いに一方向にだけ適合することができるように、偏心内径（eccentric inner diameter）を有するテンションホイールと、それに対応して構成された駆動軸とを使用する。この態様では、部品が排除され、テンションホイールが適切な方向に向けてテクスチャード加工されたパターンで常に正確に配向されるだろう。

本発明のさらに他の態様は、自動化されるとともにバンドパンチング力の可変的な範囲を使用する、改良されたテンションシステムを備えている。上記したように、張力をかけるバンドを把持するために、テンションホイールに対してバンドを押圧するように可動式ピンチホイールが使用される。効果的な押圧力を達成するために、テンション用サブアセンブリの実施形態は、トグルアーム又は枢動式ピンチアームを介してピンチホイールと相互接続された空気圧ピンチシリンダを使用する。当業者は、空気圧シリンダに代えて、サーボモータ、ソレノイドモータ、又は他の選択的に位置決めする方法が、リリース位置から係合位置までのピンチホイールの移動のために使用されてもよいことを、当業者は十分理解するだろう。ピンチシリンダが駆動されたとき、シリンダロッドが外側へ移動又は伸びる。その後、ピンチアーム又はトグルアームは、枢動部の周りを回転し、ピンチアームの反対端部が、バンドと係合するようにピンチホイールを移動させるとともにバンドを把持するのにテンションホイールに必要とされる力を加える。トグルアームの長さ及び枢動部の位置は、ピンチシリンダの機械的な力を増減するように変化することができ、それにより、ピンチホイールによってバンド上に加えられる力が増減する。さらに、ピンチシリンダは、バンドにあらかじめ決められた力を加えるように設計された規定のストローク長さを有するというよりむしろ、余分なストローク長さを有するように設計され、所望の力がバンドに加えられたとき、シリンダロッドの移動を停止するように設計されている。ピンチシリンダに関連するセンサ又はフィードバックループが、所望の力が加えられるときを確認し、シリンダロッドの更なる移動を停止する。重要なことは、付加的な又は余分なストローク長さが、前記システムがテンション及び／又はピンチホイールのテクスチャード加工された表面の摩耗に適合することを可能にする。摩耗が発生し、ホイールの一方又は両方の有効径が減少したとき、付加的なストロークは、テンションホイールの近くにピンチホイールを移動させてバンド上の適当な把持圧力を維持するのに利用可能である。さらに、ピンチシリンダのストロークは、時間とともに自動的にモニターされてもよく、視覚的に明らかになる前に、ホイールの一方又は両方を交換するときをオペレータにアドバイスするテンション及び／又はピンチホイールの摩耗に関するフィードバックを提供する。

本発明の別の態様は、テンションホイールを駆動するように、ベルトを締め付けるとともに調整するための改良されたシステムを備えている。より具体的には、従来技術のバンド締め付け用システムは、モータによって直接的に動力を供給されるというよりもむしろ、ベルト駆動によって動力を供給されるテンションホイールを使用する。ベルト駆動が使用されたとき、ベルトは、正確に機能するためにシステムに対して適切に張力をかけられなければならない。時間とともにベルトは緩み、それにより、テンションホイールを回転するとともに効果的にバンドを把持して張力をかけるためのモータ及びその関連する駆動ホイールの有効性又は能力が減少する。本発明は、異なるサイズのバンドで使用されてもよいので、異なる張力を加えることができることが望ましい。駆動ベルトの適切な張力を維持するために、従来技術のベルトテンション用システムは、典型的に、緩みを取り除くためにベルトに接触する調整可能で位置決め可能なアイドルプーリを使用する。アイドルプーリは、典型的に、ベルトの進路に対して垂直に方向付けられたスロット内に再配置可能である。それゆえ、アイドルプーリがベルトに対して張力を加えるとき、ベルトは、アイドルプーリに対して反力を加える。この構造の不利益は、滑車上のベルトの全反力が、アイドルプーリが位置決め固定されたスロットと整列していることである。結果として、ツールの振動とアイドルプーリ上に作用するベルトの力との組合せが、最終的にアイドルプーリの取り付けを緩める原因となり、一旦緩むと、ベルトの張力が減少するようにアイドルプーリが移動する。アイドルプーリが取り付けられたスロットの方向性のため、アイドルプーリは、しばしばベルトから真っ直ぐに離れることができるだけである。また、それに関連して、これらのタイプのテンション用システムでは、ベルトの張力を増加させることが難しい。アイドルプーリは、ベルトの反力に対して真っ直ぐに対向する方向に移動できるだけである。ベルトの張力の微細な調整を行うことは、それらの環境下では困難である。

これに対して、本発明の実施形態は、ベルトの進路に対して垂直ではなく、ベルトの進路に対して平行に方向付けられたスロット内に位置決めされた少なくとも１つのベルトアイドルプーリを使用する。この方向性は、ベルトによってアイドルプーリに生じた反力が、アイドルプーリが取り付けられたスロットと完全に整列していないという点で従来技術とは異なる。それよりもむしろ、前記反力は、調整スロットの方向性に対して垂直及び平行の両方に向けられたベルト反力のベクトル成分を持つように、スロットに対して斜めに方向付けられている。この構成によれば、ベルトによって前記プーリに加えられる反力の一部だけが調整スロットの方向にあり、残りの反力は調整スロット内のアイドルプーリの移動に対向する方向にあるので、ベルトの張力の損失が減少する。同様に、ベルトの張力を手動で調整するという状況において、プリセット構造が張力の調整を容易にする。調整スロットは、ベルトの進路に対して平行に走っているので、アイドルプーリは、スロットがベルトの進路に対して垂直に方向付けられた構造のように、同じテンション調整を達成するためにより大きな距離移動しなければならない。調整を行うためのより長い距離は、テンション圧力のより微細な制御及び調整を可能にし、また、ベルトによって生じた反力が調整スロット内でのアイドルプーリの移動と完全に反対ではないので、駆動ベルトの張力を増加するのにより少ない力を要求する。

本発明の他の態様は、二段階法でバンドをパンチング、ロック、及びカッティング又は切断（cutting or severing）を達成することである。より具体的には、本発明の実施形態は、バックルに対してバンドの一部を固定するためにバンドの一部を変形させるパンチング工程、及びバンドの導入端部の余分な部分を取り除くカッティング工程の付加的な制御のためのカム駆動システムを使用する。このことは、パンチング及びカッティング動作によって生じる衝撃力を減らし、ワークピースの衝撃及びオペレータによって感じられるショックを減らす。本発明の一実施形態においては、例えば、パンチを駆動又はパンチに動力を供給するために使用されるエネルギーが、関連アームの動作によって荷重をかけられて活性化されたバネによって提供される。カムが回転されたとき、バネは、荷重をかけられる。同時に、パンチは、少なくとも１つのバネで留められたロック歯止め（spring loaded lock pawl）によって固定ポジションに維持される。カムが移動を続けるとき、衝撃アームがパンチからロック歯止めを分離する。そのとき、リリースされたバネのエネルギーが、バックルの開口部を通じてバンド内へパンチを駆動する。これにより、バンドが変形し、バックル及びワークピースに対してバンドの周辺部がロックされる。

また、パンチは、パンチがバンドを必要な深さに変形させたこと、及びパンチがバンドに対して適当に整列されていることを示すように、関連付けられた深さ及び配置の指標を有する。一実施形態において、パンチは、パンチの導入端部から軸方向に離れて配置された肩部を備えている。肩部は、パンチの有効性を確実にするために視覚的能力をオペレータに与えるように、バンドに変形されたエリア又はディンプルの周りにリングを形成する。対称性を持ち且つ完全に形成されたリングは、パンチがバンドを適当に変形させたことを示し、それは、パンチがバンドに対して適当に整列されたこと及び所望のリテンション力が達成されるべきことを示す。逆に、不完全で且つ非対称のリングは、ツールを調整する必要がある深さ及び／又は配置の問題を示す。パンチが様々な異なる構成のバンド及びバックルで稼働するように再構成されてもよいことは、十分理解されるべきである。本発明の別の実施形態において、パンチは、パンチの軸に沿って分けられた２つの分離された肩部を備えてもよい。一方がディンプルの最小深さを示し、他方がディンプルの最大深さを示す。ディンプルの品質は、マーキングから確認してもよい。

バンドがパンチされた後、カムがその動作を継続し、バンドカッティング用サブアセンブリと相互作用する。より具体的には、回転式カッティングブレードがバンドの下部に配置され、カムの更なる移動時に、前記ブレードがバンドの導入端部部分を回転及び切断する。また、ブレードの動作は、バックルの周りにバンドの残りの部分の端部を曲げ又は巻き付け、補助的又は従属的なロックを形成する。また、カッティング機構の設計形状は、ツールの幅を減らし、様々な異なる形状のワークピースにアクセスすることができるようにツールの能力を増加させる。また、回転駆動式カッティング機構は、トグル駆動式のギロチンタイプのカッティングブレードと比較して、ツールの全体高さを減らし、カッティング動作中に生じる衝撃又はショックを減らす。これらカッティング機構の後者のタイプは、バンドをカットするためにより大きな衝撃力を要求し、バンドが完全にカットされることを確実にするために、ブレードのある程度の過剰な移動も要求する。前記過剰な移動に対応することは、ブレードのより長い直線的なストロークを要求し、より大きな筐体を要求することになる。より大きな衝撃力は、より大きなショックと、バンド、ツール、及びワークピースの振動とを生じさせる。これに対して、パンチング及びカッティング動作を分離することは、ワークピースによって経験される衝撃荷重を減らすととともに、両方の動作が同時に行われた場合にオペレータに何かが起こることを減らす。さらに、パンチ及びカッティング動作のためのカムサブアセンブリがよりコンパクトな態様で収容されることを可能にし、様々な異なる形状のワークピースに対するツールのより改善されたアクセスを可能にする。

本発明の関連態様は、平板状の物又は平坦面を有する物の周囲にバンドをクランプすることを容易にする。すなわち、本発明の少なくとも１つの実施形態は、平坦なワークピースに対してバックルが概ね平坦面に位置決めされ且つ保持されることを許容する。非多くの従来技術の装置とは違い、本発明の実施形態によって意図された引張及びロックのスキームは、引張又はロックのためにワークピースに対してバックルを持ち上げることを要求せず、バックルを前記平坦面から上昇させるとともに把持力の減少の原因となるワークピースの周囲のバンドの周囲長さを増加又は長くすることを要求しない。バックルがワークピースの表面に対して位置決めされたままにすることによって、バンドの把持又はクランプ力が所望の量に維持されるようにしてもよい。バンドの尾部又は導入端部部分はバックルから斜めに引かれるので、ワークピースに対してバックル及びバンドを維持する能力も向上する。

本発明の別の実施形態は、クランプツールの品質及び性能を向上するために、システム全体の複数の構成要素をモニターし且つ測定することである。バンドの締め付け、パンチング、及びカッティングサブアセンブリを形成する様々な機械的リンケージと関連付けられたロードセルが、この特徴を備えている。ロードセルの出力は、本発明の範囲を逸脱することなく、任意の測定のユニットにカスタマイズされてもよい。さらに、ロードセルの出力は、時間に応じて提供されてもよい。例えば、時間とともにバンドの張力がモニター及び出力されてもよく、バンドの最大張力がモニター及び出力されてもよく、切り落とされるときのバンドの張力がモニター及び出力されてもよく、パンチ衝撃力がモニター及び出力されてもよく、バンドをカットするのに必要な力の量がモニター及び出力されてもよい。また、この出力が視覚的又は可聴的であってもよいことも想定される。例えば、ロードセルの出力は、例えば図形の形式でモニターに表示されてもよく、オペレータは、各サイクルを通じてツールの性能を評価することができ、それにより、性能をモニターするとともに、メンテナンス及び／又は修理の課題を特定することができる。バンド締め付け工程の間において、期待されたテンション数よりも少ないことは、テンション及びピンチホイールのスリップの発生を示唆するかもしれない。把持ホイールが摩耗したとき、張力が所望のレベルに達するまで長くかかる、あるいは所望のレベルに達しないことがあり得る。そのとき、オペレータ及び／又は駆動用ソフトウェアは、それらが最終製品に影響を与える前に、問題を特定することができる。そのようなケースにおいては、テンション及び／又はピンチホイールを交換又は洗浄する必要があるかもしれないし、締め付けシステムのベルト駆動が張力調整をするかもしれない。さらに、パンチ力が低い又は高い場合、パンチは、正しく配置されない又は摩耗するかもしれないし、あるいはパンチを駆動するバネ部材が不適切なサイズとされる又は摩耗するかもしれない。同様に、バンドをカットするのに必要な力の量が増加されたとき、カッティングブレードが洗浄又は交換される必要があるかもしれない。駆動用ソフトウェアは、測定されたデータがあらかじめ決められた値又は範囲から外れた場合、ツールを自動的にシャットダウンしてもよい。出力されたデータは、遠隔的なインダストリアルデータの収集及びモニター用のシステムに送られてもよいし、情報の表示、出力、及び／又は分析用の他のシステムに送られてもよい。また、前記データは、長期間の情報分析のために蓄積されてもよい。例えば、張力をかけられるとともにクランプされた複数のバンドの走行合計が、ツールを維持するのに有用なデータを提供できるようにモニターされてもよい。さらに、これらのパラメータは、システムの機能性及び性能をモニターするために、最適なパラメータと比較されてもよい。例えば、前記データは、瞬間的に近いフィードバックをオペレータに与えるために、理想的なロードセルの出力を重ね合わせたグラフとともに、図形の形式でモニターに表示されてもよい。

本発明の別の態様は、把持又はバンド締め付け機構の電気的制御を提供する。より具体的には、バンドの張力、及びバンドの張力があらかじめ決められた量に一旦達したことを確認するために、ロードセルが使用されてもよく、パンチが自動的に駆動されるとともにバンドがカットされる。従来技術の装置は、張力を制御するために空気圧を使用するが、本発明の実施形態は、バンドに張力をかけるためではなく、パンチホイールによって加えられる力を制御するとともにバンドのパンチング及びカッティングを制御するために空気圧を使用する。

本発明のさらに別の態様は、バンドの張力を測定するのに使用されるセンサの精度を確認及び較正するために、ツールに相互接続することができる較正装置を提供する。一実施形態において、較正装置は、センサと、ディスプレイと、センサに接続された一端部と自由な他端部とを有するバンドの長さを有している。自由端部は、ツールによって張力を受け、バンドの張力は、センサによって測定され、表示される。その後、表示された張力の大きさは、通常の動作中のツールに設定された張力と比較されてもよい。ツールに対する調整は、前記比較に基づいてなされてもよい。

本発明の概要は、本発明の限界及び範囲を十分に表現することを意図するものでも、本発明の限界及び範囲を十分に表現するものとして解釈されるべきものでもない。本発明は、添付の図面及び発明の詳細な説明と同様に、発明の概要において様々なレベルで詳細に述べられており、発明の概要において、本発明の範囲に関する限定は、要素、部品などが含まれる又は含まれない、のいずれか一方を意味するものではない。本発明の付加的な態様は、詳細な説明から（特に図面と共に利用されるとき）より簡単に明らかになるだろう。

ここに組合せられ本明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を図示するものであり、前述した本発明の一般的な記述及び後述する詳細な説明と共に発明の原理を説明するために提供されるものである。
図１は、相互接続される較正装置に示された本発明の一実施形態のテンション用装置の斜視図である。 図２は、テンション用装置の正面図である。 図３は、本発明の一実施形態の衝撃部材とテンション用装置のテンション用機構の詳細図である。 図４は、テンションホイールの駆動軸に相互接続された本発明の一実施形態のテンションホイールの斜視図である 図５は、テンションホイールの斜視図である。 図６は、ピンチホイールの斜視図である。 図７は、本発明の一実施形態のフレームと取り付けスキームの詳細図であり、明確さのために残りの部品を取り除いた図である。 図７Ａは、ベルトの張力に作用する調整ホイールの機能を図示する自由体図である。 図８は、本発明の一実施形態の衝撃ヘッドの詳細図であり、明確さのために残りの部品を取り除いた図である。 図９は、本発明の一実施形態の一部断面斜視図である。 図１０は、本発明の一実施形態の衝撃部材及びカムの断面図である。 図１１は、本発明の一実施形態の衝撃部材の側断面図である。 図１２Ａは、本発明の一実施形態に使用されるパンチの側面図である。 図１２Ｂは、本発明の一実施形態によってバンドに形成されたディンプルの上面図である。 図１３は、本発明の一実施形態のカッターリンク及びカムの斜視図であり、明確さのためにテンション用装置の残りを省略した図である。 図１４は、本発明の一実施形態のカッティングブレードの詳細図である。 図１５は、本発明の一実施形態のパンチ及びカッティングブレードの詳細斜視図である。 図１６は、本発明の一実施形態のカッティングブレードの斜視図である。 図１７は、時間に応じたロードセルの出力の一例を示すグラフである。 図１８は、図１７の詳細図である。 図１８Ａは、図１８の詳細図である。

図面が必ずしも一定のスケールではないことは理解されるべきである。場合によっては、本発明の理解に必要でない詳細、あるいは他の詳細を理解することを困難にする詳細が省略されている。ここに図示された特定の実施形態に本発明が必ずしも限定されないことは、当然に理解されるべきである。

図１〜３を参照すると、本発明の一実施形態のテンション用装置（tensioning device）２が示されている。テンション装置又はツール２は、固定穴１２を通じて他の構造に取り付け可能なベース１０を有している。ベース１０には、トラック又はスライドレールが固定されている。スライドレール１４には、スライド架台１６が相互接続されており、スライド架台１６は、テンション用装置２がベース１０に対して矢印Ａ（図１及び２）の方向に移動することを許容する。スライド架台１６には、取り付け用ブロック１８が固定されている。取り付け用ブロック１８は、直立プレート２０を有し、プレート２０の概ね中心には開口部（図示せず）が設けられている。プレート２０の両側に跨る一対の平行な間隔のプレート２４によって、取り付け用ブラケット２２が形成されている。プレート２４は、３つのプレート２２，２４を相互接続するのに枢動部又は軸受部２６を使用することができるように開口部を有し、これにより、固定されたベース１０に対して装置２が矢印Ｂ（図２及び図３）の方向に回転又は枢動することが可能となる。取り付け用ブラケット２２は、同様に、ツール２の機械的なサブアセンブリを支持する主フレーム３０に選択的に相互接続されている。フレーム３０の位置は、フレーム３０（図２）に形成された開口部２８に位置決めされたボルト（図示せず）を調整することによって、取り付け用ブラケット２２に対して調整されることができる。このようにテンション用装置２を取り付けることによって、テンション用装置２は、異なる形状のワークピースと適合することができるように、ベース１０に対して調整可能に位置決めされることができる。

バンド把持及びテンション用サブアセンブリについて述べる。敷居工程（threshold step）として、１以上の被拘束物の周囲にバンド３４が巻き付けられ、バンド３４の導入端部がバックル３６に通される。バンドは、１回又は複数回、ワークピースの周囲に巻き付けられてもよい。安定化の目的ため、ワークピースは、典型的には、数種類の架台に位置決め又は取り付けられる。結果として、オペレータは、ワークピースを安定化することについて心配する必要がなく、ツール２を操作することに細心の注意を向けることができる。特に、図３と図９を参照すると、固定されたテンションホイール３８と移動可能なピンチホイール４０との間にバンド３４の導入端部部分３６が配置されるように、ツール２がバンド３４に対して位置決めされている。ピンチホイール４０は、トグル又はピンチアーム４２の一端部に回転可能に取り付けられ、トグル又はピンチアーム４２の他端部は、往復式空気圧ピンチシリンダ４６のピストン４４に接続されている。また、ピンチアーム４２は、枢動部４８によってリンケージフレーム３０に回転可能に接続されている。したがって、空気圧シリンダ４６のストロークが外側へ伸びるとき、ピンチアーム４２が枢動部４８の周りを時計回りに回転し、ピンチホイール４０が、テンションホイール３８に接触してバンド３４を捕まえ、バンド３４と係合する。フレーム３０の両側には、対称性を持つ一対のリンケージ６０が位置決めされ接続されている。図１には、そのようなリンケージ６０の一方が示されている。リンケージ６０は、空気圧ピンチシリンダ４６を支持している。当業者によって理解されているように、枢動部４８の位置あるいはトグルアーム４２の長さ又は形状を変更することによって、ピンチホイール４０によりバンド３４に加えられる力に関連して、前記空気圧ピンチシリンダの出力が向上又は減少されてもよい。また、前記システムは、ピンチホイールによってバンドに加えられる力をモニター、測定、及び出力することができる。一実施形態においては、ピンチホイール４０によってバンド３４上に加えられる力を確認するために、空気圧シリンダ４６に加えられる力が測定及び使用されてもよい。別の実施形態においては、ピストン４４又はピンチアーム４２の道程（travel）を測定するために、センサが使用されてもよい。これらのシナリオのいずれかにおいては、前記力又は道程が、オペレータの利益のために表示されても、ピンチシリンダ４６の伸長を手動で止めるように使用されても、あるいはこれを自動的に行うために使用されてもよい。さらに、好適な実施形態においては、例えば、図３及び図９に図示されているように、テンションホイール３８が、ピンチホイール４０と斜めに係合又は相互作用するように設計されている。言い換えれば、テンションホイール３８とピンチホイール４０との非垂直配置は、より一層のピンチ荷重を提供するとともに、カットされた後のバンドの尾部の排出を改善する。

特に図４及び図５を参照すると、本発明の一実施形態のテンションホイール３８が示されている。テンションホイール３８は、テンションホイール駆動軸６４と相互接続されている。テンションホイール３８は、バンド３４の把持及び伸長を容易にする複数の傾斜歯を通常有するテクスチャード加工された表面を有している。本発明の一実施形態においては、歯６６がテンションホイール３８の表面にわたって非連続的であるようにするために、隣接する歯６６の間に隙間５０が形成され、張力をかけている間、バンドの幅に沿って連続的な変形が生じないようにされている。歯６６は、バンドの菲薄化を引き起こし、バンドの幅にわたって延在する歯によって（特に、締め付け工程の一部としてバンドに最初に加えられた過剰な張力で）前記変形が引き起こされたとき、バンドの早期の引き裂き又は破壊を引き起こす可能性がある。テンションホイール駆動軸６４は、オペレータ又は技術者がテンションホイール駆動軸６４上にテンションホイール３８を誤った方向に取り付けることを防ぐために、テンションホイール３８と共に、ユニークな又は一方向のインターフェースを持つように構成されている。すなわち、切欠部６８が、テンションホイール駆動軸６４に形成され、テンションホイール３８の中央開口部７２に形成された肩部７０と一方通行に適合性があるように構成されている。この方向性で、歯６６の角度が、バンド３４と適切に係合するように正確に位置決めされている。

好適な実施形態の図６を参照すると、ピンチホイール４０が、ダイヤモンド又はピラミッド形状の表面を有している。ピラミッド形状の表面は、バンドの把持を容易にするとともに、締め付けの間、バンドの望ましくない巻き上がりを防ぐのに役立つ。ピンチホイール４０のダイヤモンド形状の表面は、バンド３４を十分に把持するがその幅にわたる連続的な変形を受けないような把持関係を形成するために、テンションホイール３８の歯状表面と協力する。また、ピンチホイール４０のテクスチャード加工された表面は、バンドの把持及び伸長によってしばしば発生する金属の削りくずを減らすことを保証するため、締め付けホイールの歯状表面と協力する。従来技術において、バンドとテンション／把持ホイールとの間の相対的なスリップによって形成された金属の削りくずは、テクスチャード加工された表面のスペース又はボイドを塞ぎ、それにより、微細構造化（texturing）の有効性が時間とともに減少する。本発明の好適な実施形態においては、ピンチホイール４０のピラミッドの頂部が、締め付けホイール３８の歯のエッジからオフセットされている。バンドなしでバンド締め付け機構を動作させることは、オフセット歯及びピラミッドを自己清掃し、隣接する歯とピラミッドとの隙間から金属の削りくずを取り除くことを可能にする。

再び図１〜３を参照すると、空気圧ピンチシリンダ４６のストロークの長さが、バンドの所望の把持を達成するのに必要な量よりも長くなるように設計されている。時間とともに、テンションホイール３８及びピンチホイール４０の把持面は、所望の把持を達成するのに必要とされる、空気圧シリンダロッド４４の大きな道程又はストロークをすり減らすだろう。それゆえ、バンドを適切に把持するのに必要とされる付加的なストロークが利用可能であり、前述したフィードバックが、バンドを把持するのに必要とされる付加的なストロークに起因するテンション及びピンチホイールの一方又は両方のチェック又は交換の必要性の通知をオペレータに提供する。

テンションホイール３８及びピンチホイール４０に隣接し且つそれらの下流には、バンド３４の導入端部の余分な部分をツール装置２から離れる方向に向ける尾部ガイド７４があり、尾部が装置の機構部品に再び入ること及び詰まることを防止している。実際のところ、ピンチホイール４０のテクスチャード加工された表面を提供する目的の１つは、テンションホール３８だけがテクスチャード加工されたときに生じるバンドの導入エッジの巻き上がり量を減らすことである。１つのホイールだけがテクスチャード加工された状態では、バンドの一方の表面は冷間加工され、他方の表面は冷間加工されない。このことは、バンドが巻き上がる原因となる。テクスチャード加工された両方のホイールに起因するバンドの両面の冷間加工によって、バンドは、ほとんど巻き上がらず、ツールに再び入るように巻き上がる可能性が低くなっている。

図７を参照すると、テンションホイール３８に動力を供給するための駆動システムが示されている。フレーム３０には、モータ８０が接続され、駆動ホイール８４に相互接続された駆動シャフト８２を直接的に駆動する。フレーム３０に回転可能に相互接続された駆動ホイール８４及びスレーブホイール（slave wheel）８８には、歯付きベルト８６が相互接続している。テンションホイール駆動軸６４は、スレーブホイール８８から伸びている。したがって、テンションホイール駆動軸６４は、ベルト８６を通じてモータ８０によって動力を供給される。

ベルト８６は、調整可能で位置決め可能な一対のベルトテンション用ホイール９６及び９８によって張力をかけられている。２つのベルトテンション用ホイールが好ましいが、１つ、３つ、又はそれ以上使用されてもよい。ベルトテンション用ホイール９６，９８は、フレーム３０に形成された細長いスロット１００に位置決めされている。前記スロットは、駆動ホイール８４とスレーブホイール８８との間に掛けられたベルト８６のセグメント８６Ａの経路に対して平行に位置決めされている。ベルト８６に張力をかけることは、スロット１００の長さに沿ってベルトテンション用ホイール９６，９８の一方又は両方を、例えば他方のベルトテンション用ホイールに向けて又は他方のベルトテンション用ホイールから離れるように移動することによって達成される。図７の実施形態において、歯付きベルト８６は、２つのホイール（駆動ホイール８４とスレーブホイール８８）を取り囲むので、２つのホイール８４，８６の間に延在する２つのベルトセグメント８６Ａ，８６Ｂが存在する。仮に、ベルト８６が３つ以上のホイールを取り囲んだ場合には、ホイール間に延在する３つ以上のベルトセグメントが存在することになり、個々のベルトセグメントは、互いに平行であるかどうかわからない。本発明のこの態様によれば、スロット１００は、ベルトセグメントの少なくとも１つに対して平行に配置されるか、あるいは、それらに対して少なくとも垂直でないことが好ましい。

図７Ａを参照すると、テンション用ホイール９６，９８の自由体図が提供されている。ベルトテンション用ホイールと相互作用するベルト８６によってベルトテンション用ホイール９６，９８に作用する反発荷重（reaction loads）が、水平反力１０４及び垂直反力１０６として示されている。テンション用ホイール９６，９８が前記スロットに沿って移動されるとき、水平反力１０４と垂直反力１０６の大きさが変化する。言い換えれば、ベルトテンション用ホイール９６，９８がスロット１００の外側へ移動されるとき、スロット１００の中心線１０８に対するベルト８６の角度「ａ」が増加し、反力が変化する。特に、水平反力１０４は、垂直反力１０６よりも大きく増加する。この方法で、ベルトセグメントに対して平行にベルトテンション用システムを方向付けることによって、スロット１００がベルトに対して垂直に方向付けられるシステムと比較してベルト８６に張力をかけることが容易になる。例えば、調整ホイール９６，９８がスロット１００内で外側に移動するとき、反力は、ベルトテンション用ホイールの移動１０４に対して直接的に反対しない。反力１０６は、前記調整を妨げない。それゆえ、ベルト８６の所望の張力を達成するようにベルトテンション用ホイール９６，９８を位置決めすることに関してより広い範囲のポジションが存在するので、当業者は、ベルト８６に加えられる張力の全体調整及び微調整の両方が向上することが分かるだろう。好適な実施形態においてスロットは、ベルトセグメントに平行であるが、ベルトセグメントに対する角度が９０°又は約９０°でない角度で方向付けられてもよい。

図１及び図２に示されるように、本発明の実施形態は、バンドを把持するようにピンチシリンダ４６を駆動するボタン又はスイッチ１１２を備えるハンドル１１０も有している。ハンドル１１０は、オペレータが、張力をかけるべきワークピース及びバンドに隣接するテンション用装置２を迅速且つ容易に位置決めすることを可能にする。ボタン１１２が押されたとき、ピンチシリンダ４６は、テンションホイール３８とピンチホイール４０との間でバンド３４の導入端部部分を両側から押すように駆動する。あらかじめ決められた時間の後、ツールが自動モードで動作されるとき、又は、少なくとも第２のスイッチ（図示せず）がオペレータによって駆動された後、ツールが半自動モードで動作されるとき、バンド３４の導入エッジに張力をかけるために、モータ８０が前述したテンション用システムを駆動する。

図３及び図８〜１１を参照すると、パンチング及びカッティング用サブアセンブリ機構を備える衝撃機構（impact mechanism）１５０が、図示された実施形態のツール２の前部に取り付けられている。衝撃機構１５０は、枢動部１５２（図８）を介して対称性を持つ一対のリンケージ６０の間に回転可能に取り付けられている。また、衝撃機構１５０は、ロッド１５６を介してロードセル１５４に相互接続されている。バンド３４の張力は、前記把持機構を通じて増加し、バックル３６は、衝撃機構１５０の基部に位置決めされた一対の肩部１６２の間に形成された溝１６０内に置かれている。バックル３６の導入エッジは、バンド３４上で張力が増加されるようにストップ又は壁１６４と接している。最終的に、前記衝撃機構は、（図示されているように）枢動部１５２の周りを反時計回りに回転する。この回転は、ロードセル１６６を圧迫し、それにより、バンド３４の張力の機能である電圧が生じる。通常、バンドは、バンドの緩みの原因となる量を超えて過度に締め付けられる。その過度な締め付け量は、バンドの材料とワークピースに依存する。好適な実施形態においては、バンド３４の張力が所望の又はあらかじめ決められたレベルに達するとき、ロードセル１５４の出力が所望の最終張力又はその近くになるまでテンションホイール１３８の回転を反転することによって、前記締め付けが緩められる。もちろん、バンドは、過度な締め付けを受ける必要がなく、所望の最終量だけ張力をかけられることは理解されるべきである。滞留時間又は遅れが、この時点で前記プロセスに導入されるかもしれない。前記滞留時間は、バンド及びワークピースが互いに対して平衡に達することを許可する。例えば、ワークピースが比較的柔らかいとき、バンドがワークピースの周囲に多重に巻かれたとき、あるいは、バンドに油が差されたとき、バンドを調整するとともに張力を変化させるバンド又はワークピースの移動があるかもしれない。このことは、硬いワークピースでは少ない。それに関わらず、張力が相当量変化した場合には、テンション用サイクルを繰り返す必要がある。実際、テンション用サイクルは、バンドが所望の最終張力に達することが必要であるなら、何回繰り返されてもよい。

一旦、所望の張力が達成され、バンドとワークピースとが平衡に達すると、後でより詳細に述べるように、空気圧シリンダ１７０が作動し、パンチング及びカッティング用サブアセンブリが駆動する。ロードセル１５４は、バンドに加えられた張力、バンドの取り付けに関連する力のプロファイル（図１７参照）、バンドをパンチングするとともにバックルに対してバンドを位置決め固定するのに必要な力、バンドをカットするのに必要な力、バンドが適切にカットされなかった、あるいは全くカットされなかったか否か（例えば、カッティング前のバンドの不適当な伸長、又は不適切なインストール済み部品に起因して）、歯止めの摩耗などを、オペレータ（又はシステムソフトウェア）がモニター及び評価することを可能にする。バンドが完全にカットされなかった場合、尾部は排出されない。このことは、ツールの詰まりを引き起こす。尾部の排出をモニターするのにセンサが使用されてもよく、尾部が排出されないとき、センサは、ツールのシャットダウンを引き起こすことができる。また、前記システムは、摩耗した部品の指標となり得るバネ１８６にあらかじめ荷重をかけるのに必要な力も測定する。

空気圧シリンダ１７０が作動するとき、シリンダロッド１７２は、外側に移動し、相互接続リンク１７４を枢動部１７６の周りで回転させる。図９に示すように、リンク１７４の末端部は、衝撃機構１５０の一部であるカム従動ホイール１８０と相互作用するカム面１７８を有する。空気圧シリンダ１７０の外側へのストロークは、バンド３４のパンチング及びカッティングを引き起こす。当業者は、一旦バンド３４の張力が所望の又はあらかじめ決められたレベルに達したときに自動的に、あるいは、ツールのオペレータによって制御されたスイッチの駆動によって半自動的に、バンド３４のパンチング及びカッティングが開始されるようにしてもよいことが分かるだろう。

ロッド１７２の外側へのストロークによりリンケージ１７４が反時計回りに（図示するように）回転するとき、カム面１７８が、ホイール１８０を下方に押し、プランジャー１８２を下方に強制する。前記プランジャーは、外側へ突出するフランジ１８４を有し、バネ部材１８６を下方で捕らえる。バネ部材１８６は、パンチ１９０に形成された肩部１８８によってその反対側を捕らえられる。カム従動ホイール１８０とプランジャー１８２とが下方に移動されるとき、バネ部材１８６は、荷重をかけられるか、あるいはエネルギーを与えられる。荷重をかけた状態でパンチ１９０を維持するために、少なくとも１つの固定用歯止め１９２が使用される。固定用歯止め１９２は、適当な位置でパンチを把持するとともにバネ部材１８６の膨張力に対抗する付勢バネ１９４によって、パンチ１９０と固定又は係合される位置に付勢されている。特に、図１１に示されるように、固定用歯止め１９２は、パンチ１９０に形成された肩部１８８の底面２０２と係合する肩部２００を有している。リンケージ１７４がさらに回転されたとき、プランジャー１８２に相互接続された衝撃アーム２１０が固定用歯止め１９２と接触する。衝撃アーム２１０は、パンチ１８２から歯止め１９２を離す傾斜面２１２を有する。これは、バネ部材１８６に、そのエネルギーを開放させるとともに、対向する肩部１６２間に形成された開口部２１４を通じてバンド３４内へとパンチ１８２を下方に強制させる。バネ部材１８６に代えて、任意の力記憶装置が使用されてもよい。例えば、通常、元の形に戻るように設けられた柔軟性のある又は圧縮可能なもの、あるいは空気圧シリンダが使用されてもよい。

さらに、図８〜１１を参照すると、カッターリンケージ２３０が、リンケージ１７４に形成されたスロット２３４内に位置決めされた結合ピン２３２を介してリンケージ１７４と相互接続されている。空気圧シリンダ１７０がさらに伸びてリンケージ１７４がさらに回転したとき、スロット２３４の最下端部２３６がカッターリンケージ２３０を上方に引っ張るようにピン２３２と係合する。カッターリンケージ２３０の反対の端部は、ピン２４０でカッターアーム２３８と相互接続されている。カッターアーム２３８は、カッターリンケージ２３０によって上方に引かれるように、枢動部２４２の周りを枢動する。また、カッターアーム２３８は、ピン２４６が位置決めされるスロット２４４を有している。

図１５及び図１６を参照すると、ピン２４６の外端部２４８がカッティングホイール２５０と係合しており、カッティングホイール２５０は間隔を空けられた一対の端部シリンダ２５２Ａ及び２５２Ｂを有している。各シリンダは、ピン２４６を受け入れる開口部２５４を有している。端部シリンダ２５４Ａ及び２５４Ｂの間にはナイフエッジ２５６が延在し、ナイフエッジ２５６は、バンド３４と係合してカットする。カッターアーム２３８が枢動部２４２の周りを反時計回りに回転するとき、スロット２４４の上端部がピン２４６と係合し、ピン２４６を下方に移動させる（図１０に示されるように）。これにより、カッターホイール２５０（図１５）が、反時計回りに回転し、バンド３４の下側に係合するようにブレード２５６を強制する。カッティングホイール２５０が回転したとき、そのナイフエッジ２５６が、バックルにバンドを押し付けることによってバンド３４の余分又は導入部分をカットする。その後、バンドの余分な部分は、テンションホイール３８とピンチホイール４０との間に移動され、尾部ガイド７４（図３参照）に達し、ツール２から離れて抜け出す方向に向けられる。バンドの残りの部分は、カッティングホイール２５０の回転移動によってバックル上で上方へ折り曲げられた、バックルに隣接する新しい導入端部を形成する。バックル３６のエッジの周りにバンドのカットエッジを巻き付けることによって、補助的なロックが形成され、バックル３６の把持力が向上する。その後、空気圧シリンダ１７０が、カッティングブレード２５６をプレカット位置に移動させるように退避する。

カッティングホイール２５０の利点は、それがツール２のサイズ及び外形を縮小し、ツール２に、より小さなスペースでより広い多様性を与えることにある。２つのシリンダ２５２Ａ及び２５２Ｂの間にブレード２５６を配置することによって、スロット２５８が形成され、バンドがスロット２５８を通じて伸びることができ、カッティング機構のサイズ及び外形を縮小できる。さらに、カッティングブレードの回転動作は、ギロチンタイプのブレードの直線動作に比べ、バンドのカットに必要とされるストローク及び動作も減らす。この配置の別の利点は、平坦面を有する物に、よりきつく、より適合するバンドを提供することにある。バンドの導入端部が、図１０に示されるように、バックルに対して斜めに引かれる又は張力をかけられるので、回転式ブレード２５６は、クランプされる物の平坦面上で且つバンドの導入端部の下部に位置決めされ、さらに、バックル３６に密に隣接するバンドをカットするのに十分なスペースを持つ。仮に、バンドの自由端部が斜めに張力をかけられない場合、あるいはブレードがバンドを下からカットしなかった場合には、平坦面に密にバンディングすることは、うまくいかないだろう。

ここで記載されたようなパンチング及びカッティングシステムの利点は、固定及びカッティング機能が別々の時間に行われることである。このことは、従来技術の装置で行われているような、バンド及び／又はバックルをパンチング又は変形すると同時にバンドの尾部部分を切断することに関連する物理的なショックを減らす。より具体的には、いくつかの従来技術の装置は、パンチング及びカッティングがバンディングツールの単一の構成部品で行われるという事実により、加えるべき力をより多く必要とする。場合によっては、ワークピースは、ワークピースホルダに把持されるというよりむしろオペレータによって保持される。結果として、衝撃又は繰り返し衝撃は、オペレータを傷つけたり、オペレータの能力の質を低下させたりするかもしれない。さらに、従来技術の装置の増加した衝撃は、他の２つの悪影響をもたらし得る。それは、ワークピースを物理的に損傷又は変形させ、ワークピースが品質管理検査に落第する原因になり得る。逆に、ワークピースが柔軟性又は弾力性を有する場合、ツールの衝撃は、ワークピースがツールに反力を加える原因になり、ツールがオペレータを後退りさせるとともに怪我をさせるかもしれない。それに比べて、本発明の実施形態の分割されたカッティング機能は、バンドを直線的に通り抜けるカッティングブレードというよりむしろ、バンドの表面を横切って回転するカッティングブレードを使用する。このことは、ワークピースのショックを減らすバンドへのより小さな力の適用を要求し、より良く形成されたカットエッジをもたらす。

図１２Ａ及び図１２Ｂを参照すると、本発明の別の態様が開示されている。パンチ１８２の末端部は、少なくとも１つの肩部２７０を有する。肩部２７０は、バンド３４に対して正確に位置決めされ整列されたとき、バンドに対して適当な深さ及び角度が達成されたことを表示するために、バンド３４のパンチングエリア２７４の周囲にリング２７２を残す。より具体的には、しばしば、事前に選択されたパンチの深さ及び方向性が、バンド及びバックルのループ引張強度を最適化するために必要とされる。パンチ２７４の過度な浅さは、バンドがバックルからスリップすることを許す。逆に、深過ぎる変形は、バンドに局所的な弱化又は薄化を引き起こし、それにより、パンチによって形成されたディンプルがバンドから離れることが許容されるとともに、クランプされたワークピースによってバンドに作用する膨張力によりバンドがバックルからスリップことが許容される。それゆえ、本発明のいくつかの実施形態は、ディンプルの周囲のリング２７２の形式でパンチの視覚的指標（visual indication）及び方向性を提供するために、ディンプル２７４に隣接する、バンドに湾入する肩部２７０を有するパンチ１８２を使用する。あるいは、本発明のさらに別の実施形態は、パンチの最大及び／又は最小の深さの指標を提供するために、複数の肩部（例えば、第２の肩部２７６）を使用する。例えば、第１の肩部は、ディンプルの最小深さに到達したことを定めるマーク２７２を残す。一方、第２の肩部２７６もマークを残すときは、前記ディンプルは深過ぎ、パンチによって加えられる力は調整が必要かもしれない。また、前記肩部は、パンチが垂直に又は斜めに形成されたかどうかを示す。例えば、パンチがバンドに斜めに衝突した場合、前記肩部のへこみは、対称的ではないではないだろう。好ましくは、バックルとバンドとの間の理想的なロックを作り出すディンプルは、バンドを垂直に突くパンチによって形成される。

図１７は、オペレータ又はツールの内部のソフトウェアによって評価された、ツールから得られ且つ出力されるデータ３００の一例を示している。グラフは、ロードセルの出力に基づく時間に応じた力を示している。最初に、バンドは、バンド３０３の直径を減らすようにテンションホイールによって移動される。次に、３０４で最大張力が得られるまで張力が増加３０２される。図のように、最大張力３０４は、所望の最終張力３１８より大きい。過剰な張力の量は、より小さく又はゼロになり、張力が加えられるレートが変えられる。その後、前記張力は、ベルト８６及びモータ８０によってテンションホイール３８の回転を反転させることによって、３０６で緩和される。その後、前記張力は、３０８で静的に保持される。この滞留期間（dwell period）の時間は、調節されてもよく、それはバンドとワークピースに対して平衡に達するまでの時間を提供する。前記張力を減らすワークピース及び／又はバンドの移動があるとき、バンド締め付けサイクルは、所望の最終張力に達するのに必要な回数繰り返されてもよい。図１０、１７、及び１８を参照すると、パンチング及びカッティング工程の活性化が示されている。３１０でリンケージ１７４が移動し、バネ部材１８６がエネルギーを蓄積するために圧縮される。その後、衝撃アーム２１２は、３１２で固定用歯止め１９２にパンチを開放させ、３１３でパンチがバンドに衝突する。バンド又は／及びバックルの変形後の３１４においては、ロードセル１５４によって出力された張力の値が、３０８で示される所望の最終張力よりも小さくなる。場合によっては、バンドに衝突するパンチのショックは、バンドにおけるリリースされるべき不自然な張力（例えば３０８の滞留期間の間、リリースされない張力）の原因となる。その後、バンドの張力は、カッティングブレード２５６がバンドに係合するにつれて増加する。３１６のピーク値は、カッティング動作の間で経験される最大の力である。一旦、バンドが完全にカットされると、テンション用機構はもはやバンドに接続されず、バンド上で測定される力はパンチ及びカッティングホイールが退避するにつれて３１９で事実上ゼロになる。

装置のソフトウェア、又はオペレータは、バンドクランプ動作の状態を確認するために、データ３００をレビューしてもよい。例えば、もし、３０４の最大張力に達しないなら、それは、ピンチ及び／又はテンションホイールが正確に駆動されていないことを意味する。このことは、ピンチホイールの擦り減り、ピンチホイールとテンションホイールとの間の不十分な圧縮、及び／又はベルトのスリップに起因する。さらに、パンチングプレスにおける張力の変化も、バネ部材１８６を圧縮するのに必要な力に基づいて認識可能である。３１２での張力量の増加は、パンチが摩耗し交換する必要があることを示す。逆に、３１２での張力の減少は、パンチがディンプルを適切に形成するには不十分な力を有するときに不完全に形成された固定用ディンプルを予測する。さらに、カッティング中に見られる３１６のピーク値を超える張力の増加は、カッティングブレードが不適切に動作していることを意味する。より具体的には、もし、張力の増加が過剰であるなら、それは、カッティングブレードが鈍くなり、交換を必要としていることを意味する。

装置の内部プログラミングによって得られた又は測定されたデータが正確であることを保証するために、較正装置（calibration device）３５０がテンション用装置（図１，２）に定期的に相互接続されてもよい。較正装置３５０は、衝撃機構１５０に隣接するマシンに相互接続される。較正装置は、張力をかけられたバンドの視覚的検査ができるように窓部３５２を有してもよい。動作中、バンドセグメント（図示しない）は、較正装置内で位置決めされる。一端部は自由端部であり、他端部はクランプ（図示しない）によって保持される。自由端部は、テンションホイール３８とピンチホイール４０との間に挿入され、張力をかけられる。前記クランプは、較正装置内に収容されるロードセルとコミュニケーションを取り合う。その後、較正ツール３５０内でのバンドの張力が測定され、装置のロードセル１５４によって出力された張力と比較される。それにより、オペレータは、装置が、許容可能な公差の範囲内で機能しているか、そうでないなら、調整できるかどうかを評価することができる。

本発明の様々な実施形態が詳細に述べられているが、これらの実施形態の改良及び変更を当業者が思い付くのは明らかである。しかしながら、そのような改良及び変更が、次の請求項に記載されているように、本発明の範囲と精神の範囲内にあることは、特に理解されるべきである。

Claims (60)

1. 関連バックルに対してバンドに張力をかけるためのツールであって、
   前記バンド及びバックルは、ワークピースの周囲に位置決めされ、
   前記ツールは、
   フレームと、
   前記フレームに対して回転可能に固定され、バンドの第１の表面に係合するように構成されたテンションホイールと、
   前記テンションホイールに回転動作を提供するように、前記テンションホイールと動作的に関連付けられた駆動源と、
   第１の端部と第２の端部とを有し、前記第１及び第２の端部の間のポイントで前記フレームに枢動可能に接続されたトグルアームと、
   前記トグルアームの前記第１の端部に回転可能に固定され、前記バンドの第２の表面に係合するように構成されたピンチホイールと、
   前記トグルアームの前記第２の端部に接続され、限定された長さの道程を有し、限定された力を出力する第１の空気圧駆動シリンダと、
   を有し、
   前記トグルアームの枢動が、前記ピンチホイールによって前記バンド上に加えられる力を前記第１の空気圧駆動シリンダの出力よりも大きな量まで増加させる、ツール。
2. 前記ピンチホイールに加えられる力は、前記第１の空気圧駆動シリンダの道程の全長よりも少ない長さを使用することによって発生し、前記第１の空気圧駆動シリンダの道程の残りの長さは、前記ピンチホイールの直径が摩耗により減少するときに加えられる前記力を維持するのに使用される、請求項１に記載のツール。
3. 前記テンションホイールは、テクスチャード加工された表面を有し、前記ピンチホイールは、前記バンドに係合するためにテクスチャード加工された表面を有する、請求項１に記載のツール。
4. 前記テンションホイールのテクスチャード加工された表面は、前記ピンチホイールのテクスチャード加工された表面とは異なる、請求項３に記載のツール。
5. 前記ピンチホイールのテクスチャード加工された表面は、ダイヤモンドパターンの形態である、請求項３に記載のツール。
6. 前記テンションホイールのテクスチャード加工された表面は、鋸歯状パターンの形態である、請求項３に記載のツール。
7. 前記テンションホイールに形成された各歯は、前記バンドと係合するエッジを有し、前記テンションホイールの幅を途切れずに横断するエッジがない、請求項６に記載のツール。
8. 前記テンションホイールのテクスチャード加工された表面と前記ピンチホイールのテクスチャード加工された表面とは、互い違いの形状で前記バンドに係合する、請求項３に記載のツール。
9. 前記テンションホイールと前記ピンチホイールとは、垂直に配置されていない、請求項１に記載のツール。
10. さらに、前記テンションホイールの回転を駆動するための駆動システムを有し、
    前記駆動システムは、
    モータと、
    前記モータに相互接続され、前記モータによって駆動される駆動ホイールと、
    前記テンションホイールに回転を与えるために、前記テンションホイール及び前記駆動ホイールに動作的に関連付けられたベルトと、
    前記ベルトの張力を調整するためのテンション用アイドルホイールであって、前記テンション用アイドルホイールに係合された前記ベルトの一部の経路に対して概ね平行である直線状の経路に沿って調整可能で位置決め可能なテンション用アイドルホイールと、
    を有する、請求項１に記載のツール。
11. 前記テンション用アイドルホイールは、前記テンション用アイドルホイールによって係合された前記ベルトの経路に対して鋭角に前記ベルトと係合する、請求項１０に記載のツール。
12. 前記テンション用アイドルホイールを位置決め可能な経路は、前記テンションホイール及び前記駆動ホイールの回転軸と交差する線に対して平行である、請求項１０に記載のツール。
13. さらに、前記バックルに対して前記バンドを固定するとともに前記バンドをカッティングするための装置を有し、
    前記装置は、
    前記フレームに対して回転可能であり、前記バンドと関連付けられたバックルと係合するように構成されたヘッドと、
    前記ヘッド内に少なくとも部分的に配置されたパンチであって、前記バンド及びバックルから離れて位置決めされる第１のポジションと、前記バックルに対して前記バンドの位置を固定するように前記バンド及び／又はバックルと係合する第２のポジションと、を有するパンチと、
    前記バンドの余分な長さを切断するためのカッティングブレードであって、前記ブレードの移動が前記バンドをカットするとともに前記バックルの周りに前記バンドを曲げるように、前記バンドに対して位置決めされたカッティングブレードと、
    を有する、請求項１に記載のツール。
14. 前記カッティングブレードは、円筒形の回転式ブレードである、請求項１３に記載のツール。
15. 前記円筒形の回転式ブレードは、前記バンドの余分な長さの底面に位置決めされる、請求項１４に記載のツール。
16. 前記パンチの駆動と前記カッティングブレードの駆動とは、分離されている、請求項１３に記載のツール。
17. 前記パンチと前記カッティングブレードとは、カムの移動によって駆動される、請求項１６に記載のツール。
18. 前記パンチと前記カッティングブレードとは、同一のカムの移動によって駆動される、請求項１７に記載のツール。
19. 前記カッティングブレードは、第２のシリンダから離れて配置された第１のシリンダを有し、それらの間にブレードを備える、請求項１５に記載のツール。
20. 前記パンチは、第１の厚さを有する第１の部分と、第２の厚さを有する第２の部分とを有し、前記第２の厚さは、前記第１の厚さよりも大きく、前記第１の部分と前記第２の部分との間に肩部が形成されている、請求項１３に記載のツール。
21. 前記パンチは、パンチング動作の一部として前記バンドの表面にマークを形成する第１の肩部部分を有する、請求項１３に記載のツール。
22. 前記マークは、前記パンチング動作の質の指標である、請求項２１に記載のツール。
23. 前記マークは、リング形状である、請求項２１に記載のツール。
24. 前記パンチは、前記バンドにディンプルを形成し、前記マークは、前記ディンプルの深さの指標である、請求項２１に記載のツール。
25. 前記パンチは、さらに、前記第１の肩部部分から離れた第２の肩部部分を有する、請求項２１に記載のツール。
26. 前記第１の肩部部分と前記第２の肩部部分とは、各々、前記バンドにマークを残す、請求項２５に記載のツール。
27. さらに、前記フレーム及び前記ヘッドと関連付けられた荷重測定素子を有し、前記荷重測定素子は、前記テンションホイールによって前記バンドに加えられた張力を測定する、請求項１３に記載のツール。
28. 前記荷重測定素子は、前記バンドに加えられた最大張力と、前記パンチング動作中に前記パンチによって前記バンドに加えられた力と、前記カッティングブレードが前記バンドをカッティングするときの前記バンドの張力とのうちの少なくとも１つに関連するデータを出力する、請求項２７に記載のツール。
29. 前記荷重測定素子の出力は、遠隔モニタリングシステムに提供され、前記遠隔モニタリングシステムは、ツールの動作及びメンテナンスの少なくとも１つに関するデータを出力する、請求項２８に記載のツール。
30. 前記モニタリングシステムの出力は、視覚的及び可聴的の少なくとも一方である、請求項２９に記載のツール。
31. さらに、前記フレームが枢動可能に関連付けられた細長いレールを有し、前記ツールは、前記レールに沿ってスライドするとともに前記レールに対して枢動する、請求項１に記載のツール。
32. 前記ピンチホイールは、前記トグルアームの位置に基づく第１のポジションと第２のポジションとを有し、前記第２のポジションにおいて前記ピンチホイールは前記バンドと係合し、さらに、前記ピンチホイールを前記第２のポジションで固定するロックを有する、請求項１に記載のツール。
33. 前記ロックは、オペレータによって手動で駆動されるか、又は前記第１の空気圧駆動シリンダによって加えられた力に基づいて自動的に駆動される、請求項３２に記載のツール。
34. 前記ツールは、さらに、
    カム面を有するカムに相互接続された第２の空気圧駆動シリンダであって、第１の退避ポジションと第２の拡張ポジションとの間で移動するロッドを有し、前記ロッドの移動が前記カム及び前記カム面の移動を引き起こす、第２の空気圧駆動シリンダと、
    前記カム面と前記パンチとの間に位置決めされたバネ部材であって、前記第１のポジションから第１の中間ポジションまでの前記ロッドの移動がバネのエネルギーを蓄積させる、バネ部材と、
    前記カム面と前記パンチとの間に位置決めされたリリース部材であって、前記第１の中間ポジションから第２の中間ポジションまでの前記ロッドの移動が前記バネ部材のエネルギーをリリースさせる、リリース部材と、
    前記カム面と前記カッティングブレードとの間に位置決めされたリンケージであって、前記第２の中間ポジションから前記第２のポジションまでの前記ロッドの移動が前記カッティングブレードに前記バンドをカットさせる、リンケージと、
    を有する、請求項１３に記載のツール。
35. 前記ツールは、さらに、
    前記パンチに関連付けられた少なくとも１つの歯止めを有し、
    前記歯止めは、前記バネ部材でエネルギーが蓄積される間、前記パンチが移動することを妨げる第１の姿勢と、前記パンチが移動することを妨げない第２の姿勢とを有する、請求項３４に記載のツール。
36. 前記リリース部材は、第１の位置と第２の位置との間を移動し、前記第１の位置から前記第２の位置まで移動するとき、前記少なくとも１つの歯止めと係合し、前記少なくとも１つの歯止めを前記第２の姿勢まで移動させる、請求項３５に記載のツール。
37. バンドとバックルとでワークピースを結束する方法であって、
    テンションホイールとピンチホイールとの間でバンドの導入端部を、前記テンションホイールと前記ピンチホイールとの間で前記バンドを捕まえるように前記ピンチホイールのポジションを移動させることによって、把持し、
    前記ワークピースの周囲で前記バンドに張力をかけるために前記テンションホイール及び前記ピンチホイールの少なくとも１つを回転させ、
    前記バンドの張力をあらかじめ決められたレベルまで緩和し、
    パンチに関連付けられたバネ部材にエネルギーを蓄積させ、
    前記パンチが前記バンド及びバックルの少なくとも１つを変形させるように、前記バネ部材から前記エネルギーをリリースさせ、
    前記バンドの導入端部を切断するとともに前記バックルの一部の周りに前記バンドの残りの部分を形成するようにカッティングブレードを移動させる、方法。
38. 前記ワークピースの周囲の前記バンドに張力をかけることには、さらに、前記テンションホイールとピンチホイールとにより前記バンドの対向する表面に冷間加工することが含まれる、請求項３７に記載の方法。
39. 前記テンションホイールとピンチホイールとにより前記バンドの対向する表面に冷間加工することには、前記バンドの前記表面に係合するテクスチャード加工された表面を有する前記テンションホイール及びピンチホイールを提供することが含まれる、請求項３８に記載の方法。
40. 前記テンションホイールと前記ピンチホイールとの間で前記バンドを捕まえるように前記ピンチホイールのポジションを移動させることには、トグルアームを枢動させるように第１の空気圧駆動シリンダを駆動することが含まれる、請求項３７に記載の方法。
41. 前記パンチにより前記バンド及び前記バックルの少なくとも１つを変形させることには、さらに、前記バンド及びバックルの少なくともいずれか１つに前記変形の質の指標のマークを付けることが含まれる、請求項３７に記載の方法。
42. さらに、前記バンド及びバックルの少なくとも１つを変形させる第１の機構を提供するとともに、前記バンドの導入端部を切断するように前記カッティングブレードを移動させる第２の機構を提供することを含む、請求項３７に記載の方法。
43. 前記第１及び第２の機構は、単一のカム形状のリンケージによってコントロールされる、請求項４２に記載の方法。
44. 前記単一のカム形状のリンケージは、前記第１及び第２の機構のアクチュエータ及びタイミングを連続的に制御する、請求項４３に記載の方法。
45. 前記バンド及びバックルの少なくとも１つにマークを付けることには、２つの異なるマークを付けることが含まれる、請求項４１に記載の方法。
46. 前記バンド及びバックルの少なくとも１つを変形させることには、前記バンドにディンプルを形成すること、及び前記バンド及びバックルの少なくとも１つに前記ディンプルの深さを示すマークを付けることが含まれる、請求項４１に記載の方法。
47. 前記マークは、視覚的に認識可能である、請求項４１に記載の方法。
48. さらに、前記バネ部材にエネルギーが蓄積される間、第１のポジションで前記パンチを把持することを含む、請求項３７に記載の方法。
49. 第１のポジションで前記パンチを把持することには、前記パンチによって係合位置に付勢されたロック部材と前記パンチとを係合させることが含まれる、請求項４８に記載の方法。
50. 前記バネ部材から前記エネルギーをリリースさせることには、前記パンチと前記ロック部材との係合を外すことが含まれる、請求項４９に記載の方法。
51. さらに、前記ワークピースの周囲に前記バンドを締め付ける工程、前記バンドの張力を緩和する工程、前記バネ部材にエネルギーを蓄積する工程、前記バンドの導入端部を切断するように前記カッティングブレードを移動させる工程のいずれか１つの工程中に、前記バンドの張力をモニターすることを含む、請求項３７に記載の方法。
52. さらに、前記バンドの張力をモニターする工程からデータを出力することを含む、請求項５１に記載の方法。
53. 前記出力は、可聴的及び視覚的の少なくとも一方である、請求項５２に記載の方法。
54. 前記バンドの張力をモニターすることは、遠隔的に行われる、請求項５１に記載の方法。
55. さらに、前記出力データの少なくともいくつかを収集することを含む、請求項５２に記載の方法。
56. さらに、前記テンションホイール、前記ピンチホイール、前記バネ部材、前記パンチ、及び前記カッティングブレードの少なくとも１つにメンテナンスを行うタイミングを決定するために前記データを使用することを含む、請求項５２に記載の方法。
57. さらに、前記バンド及び／又はバックルの変形の完全性を測定するために前記データを使用することを含む、請求項５２に記載の方法。
58. 前記バンドの張力をモニターすることには、ロードセルの出力信号を使用することが含まれる、請求項５１に記載の方法。
59. ワークピースの周囲でバンドに張力をかけてロックするためのツールであって、前記バンドは、導入端部と反対端部とを有し、前記バンドの反対端部には前記バンドに関連付けられたバックルが近接し、
    前記ツールは、
    フレームと、
    前記フレームと相互接続され、前記バックルを固定する手段を有するヘッドと、
    前記ヘッド内に配置された前記バンドを変形させる手段と、
    前記バンドの前記導入端部を把持する把持手段と、
    前記ワークピースの周囲に前記バンドを締め付ける手段と、
    前記バンドが前記変形させる手段によって変形された後で前記バンドの前記導入端部を取り除くとともに、前記バックルの周りで前記バンドの残りの部分を曲げるカッティング手段と、
    前記変形させる手段が前記バンドを変形させ、前記カッティング手段が前記バンドの導入端部を取り除き前記バックルの周りで前記バンドの残りの部分を曲げること、を連続的に行わせる駆動手段と、
    を有する、ツール。
60. バンド及びバックルで、平坦面を有するワークピースを結束する方法であって、
    前記ワークピースの平坦面に隣接して位置決めされた前記バックルにより、前記ワークピースの周囲に前記バンドを位置決めし、
    テンションホイールとピンチホイールとの間で前記バンドの導入端部を把持するとともに、前記ワークピースの平坦面に対して斜めに離れる方向に前記バンドに対して張力を提供し、
    前記ワークピースと前記バンドの導入端部との間にカッティングブレードを位置決めし、
    前記バンドの導入エッジを切断するとともに前記バックスの一部の周りに前記バンドの残りの部分を曲げるようにカッティングブレードを移動させる、
    ことを含む、方法。

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