JP4275745B2 - ワイヤレス捩り結束具を捩じる方法および装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ワイヤレスリボンをバッグのくびれたネックの回りで捩り、バッグを閉じかつシールする方法および装置に関する。
発明の背景
「ワイヤ捩り工具(“WIRE TWISTING TOOL)」という名称に係るCharles E. Bu-rfordおよびLeonard W. Burfordの米国特許第3,059,670号、「パッケージおよびラッピング材料を結束する方法および装置(METHOD AND APPARATUS FOR TYING PACKAGES AND WRAPPING MATERIALS)」という名称に係るEarl E. Burfordの米国特許第3,138,904号、「ワイヤ結束装置(WIRE TYING DEVICE)」という名称に係るCharles E. BurfordおよびJimmy R. Frazierの米国特許第4,856,258号、および「バッグ結束機のリボン検出装置(RIBBON SENSING DEVICE FOR BAG TYER)」という名称に係るRichardsonおよびGreg P. Coxseyの米国特許第5,483,134号には、バッグ・ネックの回りにワイヤ状リボンを取り付けかつ捩じることにより、可撓性バッグを閉じるのに使用される自動バッグ閉鎖/結束機構が開示されている。
上記特許に開示された形式のバッグ結束装置は、Burford Corporation(オクラホマ州、Maysville)から市販されている。一般に、結束装置は、一塊の食パンのようなパッケージを、例えば1分間当たり100パッケージの速度で受け入れるように構成されている。紙またはプラスチックで被覆されたワイヤリボンがロールから引き出され、バッグのネックの回りに巻かれ、切断されかつ捩じられて、再閉鎖可能なシールを形成する。
米国特許第4,797,313号には、ガラスとゴムの中間の挙動を呈するポリマー材料からなる、捩り結束具(twist tie)として使用する本質的に有機質の非金属リボンが開示されている。25度の引張り応力の下で変形されるポリマーリボンには、約500〜9,000 psiの間の降伏応力が発生する。不連続長さを有するリボンは、前記長さの終端部を互いに捩じり変形させることにより、解放できる迅速保持型捩り結束具に形成される。この開示には、リボンが、ポリアルキレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、スチレン−アクリロニトリルコポリマーおよびポリスチレン等のポリマーで形成できることが記載されている。任意のポリマー材料として、エラストマー耐衝撃性改良剤および可塑剤がある。この米国特許は、このリボンが、1分間当たり60バッグのパッケージング速度で、自動バッグ閉鎖/結束機(Burford Corporation製、モデル50−7)に使用されたことを開示している。この機械は、1〜1・1/2回捩じりのきつい結束を形成した。
米国特許第5,342,687号には、ポリマー材料を押し出し、次に該材料を約2.5倍以上の速度で延伸することにより形成される非金属無芯捩り結束具が開示されている。ポリマーは、約100〜250℃の結晶化温度範囲で、約10〜60%の結晶化度をもつポリマー樹脂から形成され、微量のガラスビーズを含有させることもできると記載されている。
従来の自動バッグ閉鎖/結束機は、ワイヤ結束具材料に使用されるように構成されていた。非金属無芯捩り結束リボンは、異なる断面形状、およびツイスタフックにおけるリボンのスリップ、緩い結束、および時にはホルダからのリボン端部の解放を引き起こす物理的特性を有している。
発明の要約
本願に開示するバッグ・ネック結束装置はモータ駆動型ギャザリングベルトからなるバッグ・ネック・ギャザリング機構を有し、ギャザリングベルトは、バッグ・ネックを一平面内の一経路に沿って移動させ、結束材料からなるリボンの自由端を保持するリボンホルダに隣接して配置された電気ブレーキにより制御されるバッグストッパと係合させる。モータ駆動型ニードルが、結束材料のストランドを、バッグのギャザ・ネックの回りに巻き付け、モータ駆動型ツイスタフック組立体が、ギャザ・ネックに隣接するリボンの自由端および走行端と係合する。
結束装置の別の副組立体には、独立制御される2方向ブラシ型サーボモータが取り付けられる。各サーボモータは、結束装置の各サイクルについての所定シーケンスで各サーボモータを正確に始動させ、制御しかつ停止させる多チャンネルマイクロコントローラの制御の下で、閉ループフィードバックシステムのソリッドステートDCモータコントローラにより制御される。
改善されたホルダ−剪断組立体は、ホルダに形成されたV型溝と、リボンが切断される前に幾つかの異なる領域でリボンと接触されるグリッパフィンガに形成されたV型リブとを有している。グリッパフィンガが回転されると、グリッパフィンガは、リボンをホルダ切断領域のコーナ内に押し込む。リボンに作用する張力は、リボンを押し出しかつリボンを掴んで予保持する。グリッパフィンガが更に回転すると、リボンが金型成形されかつホルダの切刃上に曲げられる。これにより、リボンは、切断される前に、グリッパフィンガの表面とホルダの表面との間に固定保持される。
ホルダのV型溝およびグリッパフィンガのV型リブは互いに平行ではなく、従って、リボンに作用する張力が増大するとグリップ作用が増大する。
グリッパフィンガを移動させるべく連結されたシャトルバーが弾性ブシュに取り付けられており、これにより、カムおよび他の付勢機構を調節することなく、ワイヤリボンまたはワイヤレスリボンの種々のゲージをホルダ−剪断組立体に使用できる。
ツイスタフックに隣接してリボンガイドが取り付けられており、該リボンガイドは、ツイスタフックの回転により、リボンの切断されたセクションの尾部をガイド面を横切って引き出し、これによりリボンをツイスタフックに対してほぼ90°の角度に配置して、ツイスタフックがリボンの尾部と確実に係合してリボンとツイスタフックとの間の滑りを防止できるようにする。リボンがツイスタフックにより確実にグリップされると、リボンは、ツイスタフックと、リボンが包囲したバッグ・ネックとの間で所定の捩り回数だけ捩じられる。このグリップ作用によって、リボン材料がバッグのギャザ・ネックの回りできつく引っ張られる。
以下の説明は、本発明の特定実施形態および特徴を示すためのもであり、いかなる意味でも本発明の範囲を制限するものではない。
図面の説明
本発明をより良くかつ完全に理解できるようにするため、本発明の好ましい実施形態を示す図面をここに添付する。
図1は、バッグ・ネック結束装置の前部を示す斜視図である。
図2は、バッグ・ネック結束装置の概略正面図である。
図3は、バッグ・ネック結束装置の概略後面図である。
図4は、図2の4−4線に沿う矢印方向から見た端面図である。
図5は、図2の5−5線に沿う矢印方向から見た、バッグ・ネック結束装置の排出端を示す概略端面図である。
図6は、図2の6−6線に沿う矢印方向から見た平面図であり、構造の細部をより明瞭に示すため部品は破断して示されている。
図7は、閉ループマイクロコンピュータ制御型制御システムの配線図である。
図8は、一完全作動サイクル中のニードル・フック・剪断組立体の作動シーケンスを示すグラフである。
図9は、ツイスタフックおよびリボンガイド板を示す部分斜視図である。
図10は、ツイスタフック組立体およびホルダ−剪断組立体を示す部分斜視図である。
図11は、ホルダ−剪断組立体が反転位置にあるところを示す概略斜視図である。
図12は、ホルダの表面の角度関係を示す概略図である。
図13は、グリッパフィンガとホルダとの間のピンチ角度を示す概略図である。
全図面を通して、同類部品は同じ参照番号で示されている。
好ましい実施形態の説明
図1および図2において全体を参照番号10で示すワイヤ結束装置は、F-razierの1996年1月9日付米国特許第5,483,134号(該米国特許の開示は、全ての目的で本願に援用する)に開示された形式のものが好ましい。以下により完全に説明するように、この装置には、種々の材料で構成された種々の形式のリボンがバッグの結束に使用されるときに優れた性能が得られるようにするためのツイスタフック組立体50およびホルダ−剪断組立体60が組み込まれている。
ワイヤ結束装置10は、Burfordの米国特許第3,138,904号および第3,919,829号(該米国特許の開示は全ての目的で本願に援用する)に開示された形式のコンベア300の側部に隣接して取り付けられる。コンベア300は、例えば、食パンの塊125を、高速連続態様でワイヤ結束装置10に導き、該装置に通しかつ該装置から排出させるべく搬送する。コンベア300は当業者に良く知られたものであり、以下により詳細に説明する駆動機構を除き、コンベア300をこれ以上説明する必要はないと考える。他の構造でコンベアを形成できることも考えられる。
図1に示すように、参照番号20は、バッグ125を、経路125に沿って、ニードル組立体40、ツイスタフック組立体50およびホルダ−剪断組立体60に隣接する位置に移動させるバッグギャザリング装置の全体を示す。より詳細に後述するように、リボン15の自由端は、ホルダ−剪断組立体60にグリップされる。バッグ・ネックは、内容物の回りでバッグ125に所定張力を付与するための上下の面板16、17間のスロット122を通って移動する。ニードル組立体40はバッグのギャザ・ネックの回りにリボンを巻き付け、ツイスタフック50は、バッグ125のネックの回りでリボン15の一部を捩じるべく作動する。リボン15は、紙またはプラスチックで被覆されたワイヤで構成するか、プラスチックまたは他の任意の材料からなるリボンで構成できることに留意すべきである。リボン15のストランドは、結束材料のスプール41cから、軸41a′に取り付けられた1つ以上のプーリ41、41a、41bの回りに通される。
スプール41cの取付け方法は、「パッケージ結束装置および包装材料(APP-ARATUS FOR TYING PACKAGES AND WRAPPING MATERIALS)」という名称にかかる米国特許第3,919,829号(該米国特許の開示は全ての目的で本願に援用する)に開示された取付け方法と同じである。しかしながら、図1に最も良く示すように、結束材料のスプール41cは軸に取り付け、リボン15を、スプール41cからローラ41b、41a、41の回りに導き、ニードルローラ44の回りに通して、リボン15の端部をホルダ−剪断組立体60にグリップさせることができることに留意すべきである。スプール41cは、ブレーキ(図示せず)と係合する軸に取り付けられる。ニードル42がバッグのギャザ・ネックの回りに材料のループを形成すると、慣性力およびブレーキにより発生された力が、ローラ41aが取り付けられたクランクアームが回転されるときに、スプール41cを瞬間的に静止状態に維持する。
より詳細に後述するように、プーリ41、41a、41bのうちの1つには、スプール41cから分配されたリボン15の量を計算できるセンサ装置を設けるのが好ましい。センサ装置は、バッグ・ネックが存在するか否かを決定する。ニードル42が第2図に実線で示す位置から破線で示す位置へと移動するときに、バッグ・ネックがリボンの経路内に存在しない場合には作動サイクルが中断され、このため、ホルダ−剪断組立体60は付勢されずかつツイスタフック組立体50は回転しない。これにより、さもなくばバッグ・ネックが存在しない場合にリボンを落下すなわち解放するであろうホルダ−剪断組立体60の付勢が防止される。
バッグ結束装置のフレームは多くの構造にすることができる。図示の実施形態では、上下の面板16、17は、バッグ・ネックの通過を可能にするスロットが形成された、垂直に延びる端板18、19の前縁部に支持されている。両端板18、19の下部の間に水平取付け板19aが延びており、垂直取付け板16aが端板18から外方に延びている。
ギャザリング組立体20を駆動するためのモータM1が垂直取付け板16aの上部に取り付けられており、モータM1の後端部にはエンコーダE1が取り付けられている。ニードル組立体40を駆動するためのモータM2が面板16の上部に取り付けられており、モータM2の後端部にはエンコーダE2が、前端部にはギアボックス46が取り付けられている。ツイスタフック組立体50を駆動するためのモータM3が水平に延びる取付け板19aに垂直に取り付けられており、モータM3の後端部にはエンコーダE3が取り付けられている。ホルダ−剪断組立体60を駆動するためのモータM4が端板18に取り付けられており(図示の実施形態ではモータM2の下に配置されている)、モータM4の後端部にはエンコーダE4が取り付けられている。
図1〜図5に示すように、本発明の好ましい実施形態では、バッグ・ネックギャザリング装置20は、被駆動プーリ24およびアイドラプーリ26、27、28の回りを周回する上方のギャザリングベルト22を有する。バッグ・ネックギャザリング機構20は更に、被駆動プーリ34およびアイドラプーリ36、37、38の回りを周回する下方のギャザリングベルト32を有する。第1図に最も良く示すように、アイドラプーリ27と28との間に位置する上方のギャザリングベルト22の部分29は、被駆動プーリ34とアイドラプーリ36との間に位置する下方のギャザリングベルト32の部分39に対して実質的に平行でかつ近接した間隔を隔てている。図示の実施形態では、ギャザリングベルト22、32は、第2図に示すように、平面P内の経路12に沿ってバッグ・ネックを移動させる。ばね21a、21bにより弾性的に上方に押圧されておりかつベルクランクを介して作動される圧力パッド21が、ベルト22、32を、バッグまたは結束すべき他の材料のネックと摩擦係合した状態に維持する。
第3図および第5図に最も良く示すように、被駆動軸25は、その一端に被駆動プーリ24が取り付けられ、かつ他端にプーリ23が取り付けられている。被駆動軸35は、その一端に被駆動プーリ34が取り付けられ、かつ他端にプーリ33が取り付けられている。モータM1の駆動軸に取り付けられたプーリ30が、ベルト31を介してプーリ23、33を駆動し、これにより、第2図に示すように、被駆動プーリ24が時計回り方向に回転し、一方、被駆動プーリ34は反時計回り方向に回転する。ギャザリングベルトとコンベア上の製品との間には、ベルトガード16a、16b、17aを設けるのが好ましい。バッグ・ネックは、ブラシ(図示せず)によりベルトガードのスロット内に移動され、バッグ内の製品は、バッグ・ネックがギャザリングベルト22、32によりバッグ停止レバー80の回りに引き寄せられるときに、ベルトガードと係合する。バッグにギャザ・ネックを形成するのに他のギャザリング構造を使用できることに留意すべきである。
「左」、「右」、「時計回り方向」、「反時計回り方向」、「水平」、「垂直」、
「上」および「下」等の用語は、図面に関連して使用される場合には、一般に、図示の実施形態における部品の方向をいうが、必ずしも使用中の部品の方向ではない。本願明細書で使用されるこれらの用語は、便宜上、相対位置および/または相対方向をいうに過ぎず、いかなる意味においても制限的なものであると理解すべきではない。
図7に示すように、モータM1はソリッドステートDCモータコントローラ91により駆動され、該コントローラは、上下のギャザリングベルト22、33の移動速度と、バッグギャザリング機構20に隣接してパッケージ125を移動させるコンベア300の速度とを実質的に同期させるべく、モータM1の速度を変えることができる。例えば、結束装置10が1分間当たり100個のバッグのネックをギャザリングおよび結束する場合には、コンベア300は1分間当たり約300フィートの速度でバッグを結束装置に供給し、かつ両ギャザリングベルト22、32は1分間当たり305フィートの速度で駆動されるのが好ましい。これにより、バッグのネックを、ネックのギャザリングのために加速させ、リボンを結束する間は瞬間的に停止させ、次に、実質的に連続的な作動で排出させることができる。
より詳細に後述するように、ギャザリング組立体20はまたバッグ停止レバー80(図2、図3)を有しており、該バッグ停止レバー80は、図示の実施形態では水平軸線の回りで回転運動する軸85に取り付けられている。軸85は電気ブレーキ82を通って延びている。該電気ブレーキ82は、レバー80を、経路12を横切る下降位置に瞬間的にロックし、これにより、ギャザリングベルト22、32はバッグ・ネックを移動させてレバー80と係合させる。バッグ・ネックがギャザリングされかつ結束されると、電気ブレーキ82が解除されて、両ベルト22、32の間に支持されたギャザ・ネックがレバー80を上方に押圧し、これにより、レバー80がギャザ・ネックの移動を妨げなくなる。ギャザ・ネックがレバー80を通過した後、レバー80は、経路12を横切って延びる図示の位置に戻る。
図1〜図4および図7に最も良く示すように、ニードル組立体40は、リボン材料からなるストランド15をバッグのギャザ・ネックの回りに巻き付けるべく配置される。ニードル組立体40は、アイドラローラ44、44a、44bを支持するニードル42を有する。ニードル42は、モータM2により駆動されるギアボックス46の出力軸45に取り付けられている。第1図および第2図には、ニードル42がそのホーム位置にあるところが示されている。モータM2は、ニードル42を、第2図に実線で示す位置から破線で示す位置へと移動させ、次に反転して、ニードル42を第2図に実線で示す位置に戻す。
図1、図3および図7に示すように、ツイスタフック組立体50は、ベアリング53により回転可能に支持されたツイスタ軸52を有し、該ツイスタ軸52の一端にはフック54が、他端にはプーリ55が支持されている。モータM3の駆動軸には駆動プーリ56取り付けられており、該プーリ56は、ベルト58を介してプーリ55を駆動する。
ベアリングブロック53に固定されかつ軸52に対してほぼ平行に延びている支持板57の上端部にはリボンガイド板58が取り付けられている。リボンガイド板58は軸52を包囲する開口を有し、該開口はツイスタフック54に対してほぼ横方向に延びる上面を形成している。リボン15の尾部はホルダ−剪断組立体60から上方に延び、軸52が回転されるとフック54と係合する。
このリボン15の尾部は、ツイスタシャフト52に設けられたツイスタフック54を横方向に延びるリボン案内面58に隣接して回転させると、ほぼツイスタシャフト52に平行に延びるようになり、リボンがツイスタフック54によってリボン案内面58を横切って引っ張られてほぼツイスタシャフト52に垂直に延びるようにされる。
第9図に最も良く示すように、リボン15のループ部分は、軸52に取り付けられたフック54の上方に位置する。
図10に最も良く示すように、リボンガイド板58は、ツイスタフック54とホルダ−剪断組立体60との間に配置されている。
図1、図2、図5および図7に最も良く示すように、参照番号60で全体を示すリボンホルダ−剪断組立体は、Charles E. Burfordの米国意匠登録第307,281号および「ワイヤ結束装置(WIRE TYING DEVICE)」という名称に係るCharles E. BurfordおよびJimmy R. Frazierの1989年8月15日付米国特許第4,856,258号に開示された形式のホルダ−剪断組立体からなる。ホルダ−剪断組立体60はグリッパアーム62を有し、該グリッパアーム62の一端には、グリッパフィンガ64がボルト65により取付け板66に対して回転可能に固定されている。取付け板66の端部には1対のアンビル68、69が形成されており、各アンビルは剪断面68a、69aと協働して、以下に詳述するようにしてリボンのストランドを切断する。
図11および図12に示すように、グリッパフィンガ64が回転されると、グリッパフィンガは、リボンを、保持領域を形成する傾斜面69c、69c間のコーナ69d内に押し込む。リボンには張力が作用しているので、この「V」点は、リボンを押し出しかつ掴んでリボンを予保持する。グリッパフィンガが更に回転すると、リボンは、点69bの回りで金型成形され、かつアンビル69の切刃69a上で曲げられる。
グリッパフィンガは、アンビル69の表面69c、69dと同じ角度で傾斜して配置された表面を備えたリブ64a、64bを有している。しかしながら、リブ64aの縁部と、表面69c、69c間の内側セクション69dとは平行ではない。図13に示すように、リブの表面は、ピンチ角度を形成する拡開断面をもつテーパ状スロット67を形成する。リボンが切断領域から引き出されるとき、スロット67は、張力が増大するにつれてリボンを一層きつく挟む。
ニードル40が図2の実線位置から破線位置に移動すると、リボン15の張力は、リボンがバッグのギャザ・ネックの回りに巻き付けられるときに増大することは容易に理解されよう。
グリッパフィンガ62は、ボルト75cが通る弾性ブシュ75bを備えた円筒状端部75aを有するシャトルロッド75により、アンビル68、69の間で振動される。本発明の装置は、スロット67内の種々のサイズのリボンに適合できるように、弾性ブシュ75bが圧縮されかつ変形されるため、ワイヤまたはワイヤレスリボン15および種々のゲージのワイヤまたはワイヤレスリボンに有効に作動する。
カム75のプロファイルは、カムおよびシャトルバーがホーム位置にあるとき、カムフォロワの位置を変えることなく、カムが数度に亘って回転できるようにする形状を有している。これはカムが迅速に回転されるようにして行なわれ、また、モータがホーム位置を通り越した場合には、カムを所望のホーム位置に戻すことができる。
ワイヤおよびワイヤレスリボンは全て同じ形状ではなく、厚さも変化するので、弾性ブシュ75bの圧縮により種々の寸法に適合できる。リボン15がスロット67内の保持領域に捕捉されると、弾性ブシュ75bが撓んで、リボン15に対し一定圧力を保持する。これにより、カム70およびカムフォロワ71、73を調節する必要なくしてリボンの種類または厚さを変えることができる。
図5および図7に示すように、カム70はモータM4の軸に取り付けられており、かつベアリング76内で往復運動できるように取り付けられたシャトルロッド75に固定されかつ間隔を隔てて配置されたアーム71、73上のカムフォロワ72、74と係合するように構成されている。リンク75aが、グリッパアーム62の端部とシャトルロッド75とを連結している。
モータM4の軸が1/2回転すると、カム70が、カムフォロワ72、74を介して、シャトルロッド75を移動させる力を発生し、作動アーム62をボルト65の回りで枢動させる。リボンの自由端は、どの方向にグリッパフィンガ64が変位されているかに基づいて、グリッパフィンガ64の端部と、アンビル68または69との間にグリップされる。より詳細に後述するように、ニードル42が、バッグのギャザ・ネックの回りにリボン15の中間セクションを巻き付けるとき、リボンはグリッパフィンガ64と他のアンビル68または69との間に配置されるであろう。グリッパフィンガ64がその反対位置に変位されると、リボンが切断され、リボンのストランドの自由端がグリッパフィンガ64とアンビル68または69との間にグリップされる。
図2に示すように、ローラ41は複数の割出し点41xを有している。割出し点41xは、図示の実施形態では、ローラ41が回転する軸線の回りで周方向に間隔を隔てて配置された鋼製の位置合わせピンにより形成されている。
割出し点41xの近くには、割出し点41xの存在が検出されたときに電気回路を付勢するための近接スイッチ(図示せず)が配置されている。近接スイッチは慣用的なものであり、適当な電源および増幅器を介してCPU96に接続される。
かくして、CPUは、近接スイッチの出力をモニタし、ローラ41に設けられたインデックスピン41xによって生じたパルスをカウントする。CPU96は、ニードル42が図面の図2に示す実線で輪郭を表した位置から図面の図2に示す破線で輪郭を表した位置に向かって移動しているときに、バッグのネックが存在しているかどうかを判定するために小出しされたリボンの量を計算する。もしニードル42がリボンをバッグのネックに巻き付けていなければ、CPUは、動作サイクルの残部の一部を終了してホルダ−シャー65を動作させないでグリッパフィンガ64とアンビル68又は69との間で把持されたリボン15の端を離さないようにする。
図面の図1、図2及び図3を参照すると、バッグ停止レバー80が、水平軸線の回りに回転自在にシャフト85に取り付けられている。シャフト85は、電気式ブレーキ82を貫通していて、このシャフトにはクランクアーム85aが固定され、このクランクアーム85aは、バネ83により図3で見て時計回りの方向に弾性的に付勢されている。
電気式ブレーキ82に通電するためのタイマを作動させるスイッチ86がスイッチアーム88によって作動され、この電気式ブレーキ82は、バッグのネックの前縁を拘束するためにバッグ停止装置80を所定の期間、例えば0.25秒間、固定位置に一時的にロックして、窄めベルト22,32がバッグネックをバッグ停止装置80に隣接して窄めるようにする。所定の期間の終りに、電気式ブレーキ82を非通電状態にして、バッグネックの直線運動によりバッグ停止装置80を上方に回転させてバッグを解除し、これがコンベヤによって運び去られるようにする。バッグ停止装置80は、バネ83によって図面の図3に示す位置に向かって付勢されている。バネ83に代えてバランスウエイト、空気圧シリンダ又は他の適当な付勢機構を用いてバッグ停止装置80をそのホームポジションに向かって弾性的に付勢しても良いことは明らかである。
モータM1,M2,M3,M4は、アーマチュアの両端に印加された電圧に比例する出力を有する両方向永久磁石型DCブラシタイプのサーボモータである。かかるモータは、“Power Master 8304”24ボルトDC連続パワーモータとしてアイオワ州スー・センター所在のグロショップ・インコーポレイテッド(Groschopp Inc.)から市販されている。1500rpmでは、モータは16オンス・インチのトルクを発生し、その出力は4.2アンペアで0.090馬力てある。2450rpmでは、トルクは47オンス・インチ、出力は5アンペアで0.113馬力である。5400rpmでは、トルクは37オンス・インチ、出力は8.2アンペアで0.197馬力である。
他形式のモータ及び別のサイズのモータを用いて種々の組立体を駆動しやすくしてもよいことは注目される。例えば、小型モータを、物品、例えば電気コードのコイル、水ホース、管類又は糸及びケーブル、ロッド又はニンジンの束や他の製品を集めて縛るのに用いられるカウンタトップモデルに使用することが意図されている。
各モータM1,M2,M3,M4のアーマチュア巻線の片側は、アースに接続されており、アーマチュア巻線を通る電流の極性を逆にすると、モータの回転方向が逆になる。
モータM1,M2,M3,M4はそれぞれ、その駆動シャフトに取り付けられた符号器(エンコーダ)E1,E2,E3又はE4を有し、これら符号器はそれぞれ、モータシャフトの位置を表わす電気信号を復号器(デコーダ)D1,D2,D3,D4に送る。
図面の図7を参照すると、符号90は、電流をバッグのネック窄め機構20に設けられたモータコントローラ91及びモータM1、ニードル組立体40に設けられたモータコントローラ92及びモータM2、ツイスタ組立体50に設けられたモータコントローラ93及びモータM3及びホルダ−シャー組立体90に設けられたモータコントローラ94及びモータM4にそれぞれ送るための電源を示している。
本システムは、図7に概略的に示すコンピュータ95によって制御され、このコンピュータ95は、一組の命令を受け入れてこれらを記憶し、所定の且つ予測可能な仕方で命令に従って動作する。マイクロプロセッサ96がプリント回路基板に取り付けられており、このプリント回路基板には薄い金属層を被着し、次にこれをエッチングしてトレースを形成する。中央処理装置の電子部品は、はんだで基板に取り付けられていて、基板上のエッチングされたトレースを通る電子信号を変えることができるようになっている。
適当な32ビット統合型マイクロコントローラ96は、“MC68332 SIM”という商品名でイリノイ州シャンバーグ所在のモトローラ・インコーポレイデッドから市販されているMC68332である。
MC68332マイクロコントローラ96は、インテリジェント周辺モジュール、例えば時間プロセッサユニット(TPU)を内蔵しており、このTPUは、複雑なモータ制御又はパルス幅変調に対する簡単な入力キャプチャ又は出力キャプチャを行えるよう時間に関連したアクティビティを実行する16のマイクロコード化チャネルを提供する。高速シリアル通信が、利用可能な同期プロトコル及び非同期プロトコルを備えた待機シリアルモジュール(QSM)によって行われる。完全静的待機RAMが2キロバイトであれば、システム及びデータスタック、及びバッテリのバックアップのための手段を備えた可変記憶装置への高速2サイクルアクセスが可能である。12のチップセレクトは、外部記憶装置又は周辺装置への高速アクセスを可能にするようシステムインテグレーションを高める。これらモジュールは、チップ上でモジュール間バス(IMB)経由で接続されている。CPUボードは、データ信号及びアドレス信号を送るコネクタヘッダにより補助ボード98に接続されている。パルス幅変調(PWM)信号を発生するドライバ回路C1〜C4が、復号器D1〜D4と共に補助ボード上に取り付けられている。ドライバ回路C1〜C4からのパルス幅変調信号は、モータドライバ91〜94に送られ、正又は負のDC電力を選択的に送ってモータM1〜M4の動作を制御する。
信号を符号器E1〜E4から復号器D1〜D4に送る回路、パルス幅変調信号をドライバ回路C1〜C4からモータドライバ91〜94に送る回路、電力をモータドライバ91〜94からモータM1〜M4に送る回路は、閉ループ制御系を構成している。閉ループ制御系は、動作についてフィードバックの考え方を利用しており、出力PWM信号は、中央処理装置のマイクロコントローラの基準入力の予め割り当てられた機能に送られる。マイクロコントローラ96は、スイッチアーム88が図3に示すそのホームポジションに戻った後、時間の関数として予め割り当てられた順序でRAM記憶装置に記憶されているプログラム運動によって決定された制御PWM信号を送る。制御PWM信号は、制御回路に送られる。モータM1〜M4のシャフトに接続された符号器E1〜E4はそれぞれ、各モータのシャフトの位置を指示する直角位相信号を復号器D1〜D4に送る。各制御回路C1〜C4に送られた制御PWM信号は、モータドライバ91〜94に送られる。復号器D1〜D4からの直角位相信号を読み取って制御PWM信号を調節する。
ニードル組立体40、ツイスタフック組立体50及びホルダ−シャー機構60を制御するためにモータM2,M3,M4への配電をそれぞれ制御するドライバ92,93,94は、実質的に互いに同一である。モータM2,M3,M4の各々の巻線の片側は、アースに接続されている。ドライバ92,93,94は、モータM2,M3,M4を逆方向に駆動するために正又は負のいずれかの電力をモータ巻線の他方の側に送る。例えば、正の34ボルト直流電流がモータM2の巻線に送られると、そのシャフトは時計回りに駆動される。もし負の34ボルト直流電流がモータM2の巻線に送られると、そのシャフトは反時計回りに駆動されることになる。
バッグ窄め組立体20に連結されたモータM1のドライバ91は、モータM1を逆方向に駆動する必要がないのでこれが負の直流電流を送る機能を備えていないという点を除けば、ドライバ92,93,94と同一である。
各モータM1〜M4のシャフトの加速度、速度及び位置を制御するためのソフトウェアが、CPUボード上のFEEPROM記憶装置に記憶されている。図11は、一動作サイクル中におけるニードル、フック及びシャー組立体の動作シーケンスの略図である。マイクロコントローラ96は先ず最初に、制御回路C2を介してモータM2に送られる信号により制御される、図3に示すそのホームポジション又は定位置から図3に破線で示す輪郭位置までのニードル42の運動を開始させるプログラムを記憶させるためのシリアルポートRSを介してコンピュータでプログラムされる。ニードル42が、輪郭が実線で示された位置から輪郭が破線で示された位置に向かって移動している間、プログラムにより、信号が制御回路C3からモータM3に送られ、ツイスタフック54の回転を開始させてツイスタ54の回転をRAM記憶装置内の動作プロフィールによって制御される所定の回転数、続行させる。同様に、ニードル42及びツイスタフック54が所定位置にあるとき、モータM4を付勢させてカム70を回転させ、それによりブリッパフィンガ64を移動させてリボンの自由端を開放してセグメントをリボンのストランドの端から切断する信号がドライバ回路C4から送られることになる。ソフトウェアによって制御される時点で、ニードル42を図3の破線の輪郭線で示す位置からそのホームポジションに戻す信号がモータM2に送られることになる。ツイスタフック54を逆方向に二回転させて、バッグのネックの周りにねじられて形成されている結び目を吊ってツイスタフック54から外して括りサイクルを完了させる信号がモータM3に送られる。
バッグのネックが窄めベルト22とベルト32の間に移動すると、スイッチアーム88は図3に示す位置から下方に移動して、それにより電気式ブレーキ82を付勢し、したがってベルト22,32がバッグのネックを移動させてこれをバッグ停止装置80に係合させ、それによりネックを窄める。バッグのネックの後縁がスイッチアーム88の端を越えると、スイッチアーム88は図3に示す位置に戻って、スイッチ86が新しい括りサイクルを開始させる信号をマイクロコントローラに送る。
好ましい実施形態の詳細な説明を行ったが、本発明は、図面に記載された部品の特定の配置状態及び特定の特徴には限定されることはない。かかる説明は本発明の例示の実施形態についてのものに過ぎず、本発明は種々の形態で実施できる。
Claims (11)
- バッグを閉じてシールする方法であって、バッグの開口端を窄めてくびれたネックを形成する段階と、第1及び第2のリボン端っこを備えたリボンストランドをくびれたネックに巻く段階と、リボン端っこを、これらリボン端っこの長手方向運動を防止するのに十分な角度でリボンストランドに対して逸らす段階と、リボン端っこをリボンストランドに対して回してリボンストランドをねじり、それにより結び目を形成する段階とを有し、
リボン端っこの長手方向運動を防止するのに十分な角度でリボンストランドに対して逸らす段階は、ツイスタシャフト(52)に設けられたツイスタフック(54)を横方向に延びるリボン案内面(58)に隣接して回転させてリボン(15)がほぼツイスタシャフト(52)に平行に延び、前記リボン端っこがツイスタフック(54)によってリボン案内面(58)を横切って引っ張られてほぼ前記ツイスタシャフト(52)に垂直に延びるようにされる段階を有し、
第1及び第2のリボン端っこを備えたリボンストランドをくびれたネックに巻く前記段階は、第1のリボン端っこを形成するリボン(15)の自由端を、グリッパフィンガ(64)のV型リブ(64a又は64b)と、V型溝を有する一対のアンビル(68、69)のうち一方との間に係合させ、リボン(15)の運動端をグリッパアーム(62)に回転可能に固定されたグリッパフィンガ(64)のV型リブ(64a又は64b)と一対のアンビル(68、69)の他方との間に移動させ、グリッパアーム(62)に回転可能に固定されたグリッパフィンガ(64)のV型リブ(64a又は64b)を他方のアンビル(68、69)に向かって移動させてリボン(15)を切断してリボンストランドに第2のリボン端っこを形成すると共にリボン(15)の自由端を把持し、切断されたリボンストランドがくびれたネックの周りにループを形成し、リボンストランドの両端にリボン端っこ(15a、15b)を有するようにする段階を有し、
前記グリッパアーム(62)は、弾性ブッシュ(75b)を介して、グリッパアーム(62)を往復運動させるように取り付けられたシャトルロッド(75)に固定され、
前記V型リブ(64a、64b)の側面及び前記V型溝の側面は互いに平行でない、
ことを特徴とするバッグの閉じ及びシール方法。 - リボン端っこをリボンストランドに対して逸らす前記段階及びリボン端っこを結び目の状態にねじる前記段階では、横方向に延びるツイスタフックを備えたツイスタシャフトを回転させてツイスタフックか横方向に延びるリボン案内面に隣接して動き、リボンストランドがほぼツイスタシャフトに平行に延び、前記リボン端っこをリボン案内面を横切って引っ張ってこれらリボン端っこをツイスタフックに巻き付けて、リボンストランドをねじっているときにリボン端っこが前記ツイスタフックに対して動かないようにすることを特徴とする請求項1記載のバッグの閉じ及びシール方法。
- 第1及び第2のリボン端っこを備えたリボンストランドをくびれたネックに巻く前記段階では、リボン案内面に設けられた通路を貫通したツイスタシャフトを有するツイスタ組立体に設けられているスロット内にリボン端っこを位置決めし、前記ツイスタシャフトは、ほぼ前記リボン案内面に平行に延びるツイスタフックを有することを特徴とする請求項1記載のバッグの閉じ及びシール方法。
- リボン端っこをねじって結び目を形成する前記段階では、横方向に延びるツイスタフックを有するツイスタシャフトを回転させてリボンがほぼツイスタシャフトに平行に延びると共に前記リボン端っこがほぼ前記ツイスタシャフトに垂直に延びるようにすることを特徴とする請求項1記載のバッグの閉じ及びシール方法。
- 第1及び第2のリボン端っこを備えたリボンストランドをくびれたネックに巻く前記段階では、ワイヤを紙の被覆材で包んだリボンをくびれたネックに巻くことを特徴とする請求項1記載のバッグの閉じ及びシール方法。
- 第1及び第2のリボン端っこを備えたリボンストランドをくびれたネックに巻く前記段階では、ワイヤをプラスチック材料の被覆材で包んだリボンをくびれたネックに巻くことを特徴とする請求項1記載のバッグの閉じ及びシール方法。
- 第1及び第2のリボン端っこを備えたリボンストランドをくびれたネックに巻く前記段階では、非金属材料で作ったリボンをくびれたネックに巻くことを特徴とする請求項1記載のバッグの閉じ及びシール方法。
- バッグのネックを括る装置であって、自由端及び中央部分を備えたリボンのストランドを小出しするリボン源と、前記リボンの自由端を保持するホルダ−シャー組立体と、前記ホルダ−シャー組立体に隣接して設けられていて、フック及び該フックに対して横方向に延びるリボン案内を有するツイスタ組立体と、前記リボンの前記中央部分に係合してこれを前記リボン案内及び前記ホルダ−シャー組立体に隣接して位置決めするニードル組立体と、ツイスタ組立体を回転させて前記リボンに係合してこれをねじり、それにより結び目を形成する手段とを有し、前記リボン案内は、前記リボンの一部を前記フックに対して逸らし、
ツイスタ組立体を回転させて前記リボンに係合してこれをねじり、それにより結び目を形成する前記手段は、前記ホルダ−シャー組立体、ニードル組立体及びツイスタ組立体の各々に連結された駆動シャフトを有する電動機から成り、
前記ツイスタ組立体は、ツイスタシャフトと、ツイスタシャフトに設けられたフックと、前記電動機の前記駆動シャフトを前記ツイスタシャフトに連結する手段とを有し、
前記ホルダ−シャー組立体は、取付け板と、グリッパアーム(62)と、前記グリッパアームの一端に設けられV型リブ(64a、64b)を有するグリッパフィンガ(64)と、前記取付け板に設けられV型溝を有する一対のアンビルとを有し、
前記グリッパアーム(62)は弾性ブッシュ(75b)を介して、グリッパアーム(62)を往復運動させるように取り付けられたシャトルロッド(75)に固定され、
前記アンビルは各々、前記アンビルの一方と前記グリッパフィンガとの間に位置したリボンのストランドを把持してこれを切断する剪断面と連携しており、
第1のリボン端っこを形成するリボン(15)の自由端が、グリッパフィンガ(64)のV型リブ(64a)と、V型溝を有する一対のアンビル(68、69)のうち一方との間に係合され、
前記V型リブ(64a)の側面及び前記V型溝の側面は互いに平行でない、
ことを特徴とするバッグネックの括り装置。 - 前記ニードル組立体は、ニードルと、前記ニードルに設けられた遊びローラと、前記ニードルを前記電動機の出力シャフトに駆動連結する歯車箱とを有することを特徴とする請求項8記載のバッグネックの括り装置。
- 結束材料の前記リボンに向かって移動している物品を窄める物品窄め組立体を更に有し、該物品窄め組立体は、前記ホルダ−シャー組立体に隣接して配置されていることを特徴とする請求項8記載のバッグネックの括り装置。
- 前記物品窄め組立体は、軸線の回りに回転自在にシャフトに取り付けられたバッグ停止レバーと、経路を横切って延びる位置で前記レバーを一時的にロックし、結束材料の前記リボンに近づいている物品を窄めるためにバッグネックが移動して前記レバーに係合するようにするブレーキとを有することを特徴とする請求項10記載のバッグネックの括り装置。
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