KR20180005662A - 모듈형 강철 스트래핑 기계용 텐션 휠 캠 편향 요소를 갖는 텐션 헤드 - Google Patents

Abstract

강철 스트래핑 재료(S)를 화물 주위에 공급하고, 스트래핑 재료(S)를 인장시키며, 스트래핑 재료(S)를 그 자체로 씰링하기 위한 자체-구동 텐션 헤드(16)는 텐션 휠 편향 요소를 갖는다. 텐션 헤드(16)는 스트랩 경로를 내부에 형성하는 몸체, 구동 휠(46), 텐션 휠(52) 및 핀치 휠(50)을 포함한다. 스트랩 경로는 텐션 휠(52)과 핀치 휠(50) 사이에서 연장된다. 구동 휠(46)은 텐션 휠(52)로부터 고정된 거리에 있다 구동 휠(46)과 텐션 휠(52)은 서로 작동 가능하게 맞물린다. 피봇 링크(62)는 구동 휠(46)과 텐션 휠(52)을 작동 가능하게 연결한다. 링크(62)는 구동 휠(46)의 회전축을 중심으로 선회한다. 캠(67)은 텐션 휠(52)에 작동 가능하게 장착되고, 캠 팔로워(79)와 맞물려서 링크(62)를 선회시켜 텐션 휠(52)을 핀치 휠(50)과 맞물리게 하고 맞물림에서 벗어나도록 이동시킨다. 텐션 휠 편향 요소(87)는 캠(67)과 협력하여 캠 팔로워(79)의 상대적인 위치에 캠(67)을 유지시킨다.

Description

모듈형 강철 스트래핑 기계용 텐션 휠 캠 편향 요소를 갖는 텐션 헤드

관련 출원의 교차 참조

본 출원은 2015년 5월 12일 출원된 미국 특허 가출원 제62/160,358호의 이익 및 우선권을 주장하며, 이의 개시 내용 전체가 본원에 포함된다.

자동 및 수동식 스트래핑 기계(strapping machine)는 모두 화물(load) 주위에 스트랩(strap)을 고정시키기 위한 것으로 알려져 있다. 강철 스트랩은, 플라스틱 스트랩 재료의 무결성 및/또는 강도에 과부하를 걸리게 하거나 이를 손상시킬 수 있는 구조용 강철 부재, 파이프, 강철 코일, 금속판 및 이와 유사한 물질과 같은 화물을 고정시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 휴대용 인장 공구(tensioning tool)는 화물 위에 배치되고 스트랩이 공구 내에 배치되어 인장된다. 이후, 스트랩에 씰(seal)을 적용하여 화중 주위에 인장된 스트랩을 고정시킨다.

씰은 크림프(crimp) 형태일 수 있고, 여기서 씰 요소는 스트랩 재료 위에 가로놓인 경로 주위에 배치되고 스트랩에 크림프된다. 대안적으로, 스트랩 내의 일련의 연동 컷(interlocking cut)을 사용하는, 크림프가 적은 씰이 사용될 수 있다. 또는 점 용접(spot weld)을 사용하여 스트랩의 두 단부를 결합시킬 수 있다. 휴대용 공구는 완전 수동이거나 공압 모터, 전기 모터 등과 같이 전동식일 수 있다.

용접용 강철 스트랩 또한 공지되어 있으며, 현재 점 용접 및 불활성 가스(즉, TIG) 용접 공정을 사용하여 급전 코일을 함께 결합시켜 연속 제조 공정을 유지하도록 이루어진다.

본 출원과 공동으로 양도된 Haberstroh의 미국 공개 제2013/0276415호는 화물 주위의 단부-대-단부 용접부(end-to-end weldment)에서 스트랩을 그 자체에 적용하고, 인장시키고, 용접하는 모듈형 강철 스트래핑 기계를 개시하고 있다. 스트랩을 인장시키기 위해, 예를 들어, 벨(Bell, Jr.)의 미국 특허 제8,701,555호에 개시된 장치와 같은 자체-구동(self-actuating) 텐션 헤드(tension head)는 스트래핑 사이클 동안 스트랩에 장력을 발생시킨다.

스트래핑 사이클 동안, 스트랩을 인장시킨 후, 스트랩 상의 장력은 용접 사이클이 적절히 기능할 수 있도록 소정의 짧은 거리만큼 이완되어야 한다. 벨의 텐션 헤드는 작동시 잘 작동하지만, 용접을 위해 스트랩 텐션이 완화될 수 있는 방식(또는 스트랩이 롤백(roll-back)되는 방식)을 제공하지 않는다.

따라서, 스트래핑 기계의 적절한 기능에 필요한, 특히 스트래핑 기계의 공급 및 용접 사이클에서 필요한, 스트래핑 사이클 동안 강철 스트랩에 장력을 발생시키고 스트랩을 고정시키는 스트래핑 기계용 텐션 헤드에 대한 필요성이 존재한다. 바람직하게, 이러한 텐션 헤드는, 용접 사이클이 적절히 수행되고 후속 조작을 위해 텐션 헤드를 적절하게 위치시키기 위해 다시 조정되도록 롤백의 측정된 양을 제공한다.

강철 스트래핑 재료를 화물 주위에 공급하고, 스트래핑 재료를 인장시키며, 스트래핑 재료를 그 자체로 씰링하기 위한 스트래핑 기계에 대해 자체-구동 텐션 헤드가 구성된다.

텐션 헤드의 일 실시형태는 내부에 스트랩 경로를 형성하는 몸체, 회전축을 형성하는 구동 휠(drive wheel) 및 회전축을 형성하는 텐션 휠(tension wheel)을 포함한다. 구동 휠의 회전축은 텐션 휠의 회전축으로부터 고정된 거리에 있다. 구동 휠과 텐션 휠은 서로 작동 가능하게 맞물린다.

핀치 휠(pinch wheel)은 회전축을 형성한다. 스트랩 경로는 텐션 휠과 핀치 휠 사이에서 연장된다.

제 1 링크는 구동 휠과 텐션 휠을 작동 가능하게 연결한다. 제 1 링크는 제 1 피봇 아암(pivot arm)을 형성한다. 일 실시형태에서, 제 1 링크는 회동 플레이트로서 형성되고, 텐션 휠은 플레이트와 함께 선회하기 위해 플레이트에 장착된다. 제 2 피봇 아암은 텐션 휠과 핀치 휠의 축 사이에 형성된다. 제 1 및 제 2 피봇 아암은 이들 사이에서 활성화 각도(energizing angle)를 형성한다. 텐션 휠이 핀치 휠과 맞물리도록 이동될 때 활성화 각도는 감소한다.

구동부는 구동 휠에 작동 가능하게 연결된다. 텐션 구동부와 몸체는 분리 가능한 래치에 의해 서로 연결될 수 있다.

일 실시형태에서, 구동 휠은 구동 기어이고, 텐션 휠 조립체는 텐션 휠에 장착된 텐션 휠 조립체 기어를 포함한다. 텐션 휠 조립체 기어는 구동 휠과 맞물려 텐션 휠을 구동시킨다. 텐션 휠은 고 마찰면을 포함할 수 있다.

일 실시형태에서, 제 1 링크 또는 플레이트는 텐션 휠을 편향시켜 핀치 휠과 맞물리도록 몸체에 편향되게 장착된다. 이러한 실시형태에서, 제 1(즉, 장력) 방향으로 텐션 휠을 회전시키면 텐션 휠을 핀치 휠과 맞물리도록 압박하고, 따라서 활성화 각도를 감소시키고 핀치 휠 상에서 텐션 휠에 의해 인가되는 수직력을 증가시킨다.

반대로, 텐션 휠을 반대 방향(즉, 공급 방향)으로 회전하도록 구동시키면 활성화 각도가 증가되고, 텐션 휠과 핀치 휠 사이에 갭이 개방되어 스트래핑 재료가 기계 안으로 공급될 수 있게 된다.

캠은 텐션 휠에 장착되고, 캠 팔로워(cam follower)와 맞물리도록 구성되어, 제 1 피봇축을 회전시켜 텐션 휠을 핀치 휠과의 맞물림에서 벗어나게 이동시킨다. 캠 팔로워는 텐션 헤드 위의 커버 플레이트에 장착된다. 편향 부재는 캠과 협력하여 캠 팔로워의 상대적인 위치에 캠을 유지시킨다.

일 실시형태에서, 캠은 원웨이 클러치(one-way clutch)에 의해 텐션 휠에 장착된다. 원웨이 클러치는 텐션 휠이 인장 방향으로 캠으로부터 자유롭게 회전할 수 있게 하고, 캠을 텐션 휠과 반대 방향으로 맞물리게 한다. 캠은 다수의 로브(lobe) 및 인접한 로브 사이에 다수의 밸리(valley)를 갖는다. 편향 요소는 텐션 사이클의 시작 시점에 하나의 밸리의 상류 단부를 캠 팔로워 상에 위치시킨다.

용접 사이클 동안, 텐션 헤드는 용접 사이클 동안의 스트랩 소비를 수용하도록 스트랩을 소량 대략 7 mm만큼 롤백 또는 해제하도록 구성된다. 편향 요소는, 텐션 사이클 이후 캠이 캠 팔로워 상에 작용하여 텐션 헤드를 개방하지 않고, 텐션 헤드가 롤백하여 스트랩을 해제하도록 캠을 적절한 위치에 유지시킨다.

일 실시형태에서, 편향 요소는 캠과 협력하는 중합체 요소를 포함한다. 중합체 요소는 스프링 와셔에 의해 텐션 휠에 작동 가능하게 장착될 수 있다. 일 실시형태에서, 중합체 요소는 중합체 디스크이고 한 쌍의 와셔 사이에 배치되어 샌드위치를 형성한다. 샌드위치는 스프링 와셔에 의해 텐션 휠에 작동 가능하게 장착된다. 하나의 적합한 중합체 요소는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene) 물질로 형성된다. 그 밖의 적합한 재료는 본 기술 분야의 숙련자가 알 것이다.

또 다른 실시형태에서, 편향 요소는 캠과 맞물리도록 편향된 스프링 편향 플런저(spring biased plunger)이다. 플런저는 캠과 맞물리기 위해 이의 단부에 롤러를 포함할 수 있다.

텐션 헤드는 텐션 휠이 이동하여 핀치 휠과 맞물리고 및/또는 맞물림에서 벗어나는 때를 결정하기 위한 근접 센서를 포함할 수 있다. 텐션 휠이 핀치 휠과의 맞물림에서 벗어난 것을 감지하면, 근접 센서는 제어기에 신호를 생성하여 구동 휠의 회전을 정지시킨다.

본 발명의 이들 및 다른 특징과 장점은 첨부된 청구 범위와 함께 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 강철 스트랩용 모듈형 스트래핑 기계의 예시적인 실시형태의 일반적인 레이아웃을 나타내는 사시도이고;
도 2는 스트래핑 기계의 정면도이고;
도 3은 기계의 측면도이고;
도 4는 텐션 헤드 또는 텐션 모듈의 사시도이고;
도 5는 텐션 헤드의 정면도이고;
도 6은 도시의 명확성을 위해 텐션 휠 캠이 제거된 텐션 헤드의 부분 사시도이고;
도 7은 도시의 명확성을 위해 커버 플레이트가 제거된 텐션 헤드의 부분 사시도이고;
도 8은 도시의 명확성을 위해 커버가 제거된, 도 5와 유사한 개략적인 정면도이고;
도 9는 텐션 휠에 장착된 텐션 휠 조립체 링크(플레이트)에 대한 구동 휠을 도시하는 사시도로서 텐션 휠 조립체에 장착된 캠을 도시하고;
도 10은 텐션 사이클에서 작동하는 텐션 헤드의 개략도이고;
도 11은 텐션 헤드의 개략도로서 텐션 헤드가 스트랩을 공급하기 위해 개방되는 방식을 도시하고;
도 12는 서로 분리된 텐션 헤드 및 구동 조립체를 도시하고;
도 13은 텐션 헤드의 사시도로서 다른 플런저형 편향 조립체(plunger-type biasing assembly)를 도시하고;
도 14는 디스크형(disk-type) 편향 조립체의 단면도이고;
도 15는 도 13의 플런저형 편향 조립체의 단면도이고;
도 16은 공급 제한 조립체(feed limit assembly)의 사시도이고;
도 17은 공급 제한 조립체의 부분 단면도이고;
도 18은 씰링 헤드(sealing head)의 사시도이고;
도 19는 도 18의 라인 19-19를 따라 취한 씰링 헤드의 부분 단면도로서 엔드 그립(end grip)을 도시하고;
도 20은 도 18의 라인 20-20을 따라 취한 씰링 헤드의 부분 단면도로서 절단 위치의 그립 클램프/커터 셔틀(grip clamp/cutter shuttle)을 도시하고;
도 21은 도 20과 유사한 씰링 헤드의 부분 단면도로서 용접을 위해 그립 위치에 있는 셔틀을 도시하고;
도 22는 그립 클램프/커터 셔틀의 단면도이고;
도 23은 그립 클램프/커터 셔틀의 사시도이고;
도 23은 루프 그립(loop grip) 및 루프 그립 캐리지(loop grip carriage)를 도시하는 단면도이고;
도 24는 도 18의 라인 24-24를 따라 취한 씰링 헤드의 단면도로서 헤드용 캠 구동부와 루프 그립 캐리지를 도시하고;
도 25는 루프 그립 캐리지의 측 단면도이고;
도 26은 루프 그립 캐리지의 사시도이고;
도 27은 루프 그립 캐리지의 측 단면도이고;
도 28은 루프 그립 캐리지의 부분 단면에서의 정면도이고;
도 29는 스페이서 조(spacer jaw)를 관통하는 씰링 헤드의 단면도이고;
도 30은 루프 그립 측 전극용 도체를 도시하는 사시도이고;
도 31은 루프 그립 측 전극용 도체를 도시하는 또 다른 사시도이고;
도 32는 스트랩 스트레이트너(strap straightener)의 사시도이고; 및
도 33은 스트랩 스트레이트너의 정면도이다.

본 장치는 다양한 형태의 실시형태가 가능하지만, 본 개시는 장치의 예시로서 간주되어야 하고 도시된 특정 실시형태로 제한되는 것은 아니라는 이해와 함께, 현재의 바람직한 실시형태가 도면에 도시되며 이하에서 설명될 것이다.

도면들 특히 도 1을 참조하면, 스트래핑 기계(10)의 일 실시형태가 도시되어 있다. 스트래핑 기계(10)는 강철 스트랩(S)과 함께 사용되도록 구성되며, 이 스트랩은 단부-대-단부 용접 또는 맞대기 용접(butt weld)에서 그 자체로 인장되고 용접되어 화물 주위에 스트랩의 루프를 형성한다. 스트래핑 기계(10)는 일반적으로 프레임(12), 공급 헤드(14), 텐션 헤드(16), 스트랩 스트레이트너(17), 씰링 또는 용접 헤드(18) 및 화물 주위로 스트랩(S)을 전달하는 스트랩 슈트(strap chute; 20)를 포함한다. 스트랩(S)은 스트랩 디스펜서(미도시)와 같은 스트랩 공급기로부터 공급된다. 스트래핑 기계(10)의 작동은 제어기(22)에 의해 제어된다.

간략하게, 통상적인 작동에서, 스트랩(S)은 디스펜서로부터 당겨져서 공급 헤드(14)에 의해 기계(10)로 공급된다. 공급 헤드(14)는 텐션 헤드(16)를 통해, 스트랩 스트레이트너(17) 및 씰링 헤드(18)를 통해, 스트랩 슈트(20) 내외로 그리고 다시 순방향으로 씰링 헤드(18)에 스트랩(S)을 전달한다. 이후, 공급 헤드(14)는 스트랩 슈트(20)로부터 화물 쪽으로 스트랩(S)을 빼내기 위해 반대로 작동한다.

텐션 헤드(16)는 스트랩(S)이 화물 주위에 배치될 때 스트랩(S)에 장력을 발생시키고 씰링 사이클의 개시 시점에 스트랩(S)에 장력을 유지하도록 구성된다. 아래에서 논의되는 바와 같이 그리고 도 1 및 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 스트랩(S)은 텐션 헤드(16)와 씰링 헤드(18) 사이의 곡선형 또는 아치형 경로 내에서 이동한다. 그 결과, 텐션 사이클 동안, 스트랩(S)에 단부-대-단부 컬(end-to-end curl)이 발생될 수 있다. 스트랩 스트레이트너(17)는 이러한 컬을 제거하고 스트랩(S)을 평탄화해서 씰링 헤드(18)와 스트랩 슈트(20)를 통해 스트랩(S)을 용이하게 전달하도록 구성된다.

스트랩(S)이 화물 주위에서 인장 상태에서 당겨지면, 씰링 헤드(18)는 공급부로부터 스트랩(S)의 부분을 절단하고, 스트랩 단부를 서로를 향해 당기며, 스트랩 단부를 단부끼리 서로 용접하여 스트랩 루프를 형성하는 기능을 한다. 이후, 화물은 기계(10)에서 배출되고 후속 화물이 스트래핑을 위해 준비될 수 있다.

본 기술 분야의 숙련자는 스트랩 단부가 단부-대-단부 방식으로 용접된다는 것을 인식할 것이다. 이와 같이, 스트랩 단부(절단됨)는 그 표면 상에 일반적인 코팅 물질을 갖지 않는다. 따라서, 공지의 스트랩 용접 기술과는 달리, 용접 전에 스트랩 단부 표면을 준비하거나 처리할 필요가 없다.

공급 헤드(14)는 구동부(24), 구동 휠(26) 및 아이들러(idler) 또는 핀치 휠(pinch wheel; 28)을 포함한다. 상기한 바와 같이, 공급 헤드(14)는 순방향으로 작동하여 스트랩(S)을 기계(10)로 공급하고 역방향으로 작동하여 스트랩(S)을 슈트(20)로부터 화물 쪽으로 잡아당겨 느슨한 스트랩(S)을 권취한다.

도시된 공급 헤드(14)는 텐션 헤드(16)와 씰링 헤드(18)에서 멀리 배치된다. 이러한 구성은 공급 헤드(14)가 일반적으로 텐션 헤드(16) 및/또는 씰링 헤드(18)에 대해 사용되는 인클로저(30)의 외부에 배치될 수 있게 하고 기계(10)의 구성 요소를 수용하는 프레임(12) 상에 또는 그 근처에 배치될 수 있게 한다. 이는 또한 공급 헤드(14)가 유지 보수, 수리 등을 위해 쉽게 접근될 수 있는 높이(예를 들어, 지면 근처)에 배치될 수 있게 한다.

도 4 내지 도 13을 참조하면, 텐션 헤드(16)는 자체-구동식이며, 전기 부분(32) 및 별도의(기계적) 인장 부분(34)을 포함한다. 전기 부분(32)은 도시된 전기 모터와 같은 구동부(36), 센서(38) 등을 포함한다. 출력 샤프트(40)는 인장 부분(34)에 연결된다. 전기 부분(32)과 인장 부분(34)은 스프링 작동식 래치(42) 또는 유사한 체결 시스템을 사용하여 서로 연결된다. 이러한 장착 또는 연결 구성은 유지 보수, 수리 등을 용이하게 하기 위해 전기 부분(32)과 인장 부분(34)을 용이하게 분리할 수 있게 한다.

인장 부분(34)은 스트랩(S)이 통과하는 스트랩 경로(일반적으로 44로 표시됨)를 포함한다. 인장 부분(34)은 구동 휠(46), 텐션 휠 조립체(48) 및 핀치 휠(50)을 포함한다. 커버 플레이트(51)는 인장 부분(34)을 둘러싼다. 구동 휠(46)은 예를 들어 모터 출력 샤프트(40)에 의해 구동부(36)에 작동 가능하게 연결된다. 본 실시형태에서, 구동 휠(46)은 구동 기어(drive gear )이고 시계 방향으로 회전하여 스트랩에 장력을 발생시킨다(예를 들어, 도 10 참조). 텐션 휠 조립체(48)는 본 실시형태에서 마찰면(54)을 갖는 텐션 휠(52)을 포함한다. 마찰면(54)은 텐션 사이클 동안 큰 마찰력이 발생할 수 있도록 거친 표면, 예를 들어, 다이아몬드 무늬가 있는 표면일 수 있다.

텐션 휠 조립체(48)는 구동부(36)로부터 텐션 휠 조립체(48)로 동력을 전달하기 위해 구동 기어(46)와 맞물리는 기어(56)를 포함한다. 텐션 휠(52)과 기어(56)는 서로에 대해 고정되게 장착되고 공동 샤프트(58)에 장착될 수 있다. 이러한 방식으로, 동력은 기어(56)와 샤프트(58)를 통해 구동부(36)로부터 텐션 휠(52)로 전달된다.

구동 기어(46)와 텐션 휠 조립체(48)는 63으로 도시된, 플레이트 또는 캐리지로서 형성될 수 있는 제 1 링크(62)에 의해 서로에 대해 장착된다. 제 1 링크(62)는 텐션 휠 조립체(48)의 축을 통해 구동 기어(46)의 축으로부터 연장되는 제 1 피봇 아암(A₆₂)을 형성한다.

핀치 휠(50)은 샤프트(64)에 장착되고, 텐션 휠(52)이 휠(50, 52) 사이의 스트랩(S)과 맞물리도록 하기 위해 구동 기어(46)의 반대편에 배치된다. 텐션 사이클 동안, 스트랩(S)은 텐션 휠(52)과 핀치 휠(50) 사이에서 포획되고, 스트랩(S)이 맞물리는 표면을 제공하여 스트랩(S)을 인장시킨다.

도 11를 참조하면, 텐션 휠 조립체 샤프트(58)와 핀치 휠 샤프트(46) 사이에 제 2 피봇 아암(A₆₆)이 형성된다. 제 2 피봇 아암(A₆₆)은 제 1 피봇 아암(A₆₂)에 대한 활성화 각도인 각도(α)에 있다. 캠(67)은 원웨이 클러치(69)에 의해 텐션 휠 조립체 샤프트(58)에 장착된다. 원웨이 클러치(69)는 텐션 휠(52)이 인장 방향으로 회전할 때(즉, 텐션 휠(52)이 반시계 방향으로 회전할 때) 캠(67)으로부터 자유롭게 회전하도록 하지만, 반대 방향으로 회전할 때(즉, 텐션 휠(52)이 시계 방향으로 회전할 때) 캠(67)과 맞물린다.

캠(67)은 로브(lobe; 71) 사이에 밸리(valley)나 저점(low spot; 73)을 갖는 다수의 캠 로브(71)를 갖는다. 각각의 로브(71)는 상류면(75)과 하류면(77)을 갖는다. 캠 팔로워(79)는 커버 플레이트(51)에 장착된다. 커버 플레이트(51)는 확대 또는 슬롯형 개구부(81)를 가지며 이를 통해 샤프트(58)가 연장된다. 캠 로브(71)가 캠 팔로워(79)와 접촉할 때, 샤프트(58)(캠(67)이 이에 장착됨)는 텐션 휠(52)을 선회시키기 위해 반시계 방향(도 11에서 83으로 표시됨)으로 선회하며, 제 1 링크(62)(또는 플레이트(63))와 텐션 휠(52)은 핀치 휠(50)과의 접촉에서 벗어난다.

구동 휠(46)(기어)과 핀치 휠(50) 모두는 이들 각각의 회전축에 대해 횡으로 고정되지만, 텐션 휠 조립체(48)(샤프트(58))는 제 1 링크(62)(또는 플레이트(63)에 장착됨으로써 횡 방향으로 부유(float)한다. 이러한 방식으로, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 활성화 각도(α)는 텐션 휠 조립체(48)의 "부유"에 따라 변한다. 스프링(70)은 텐션 휠(52)을 핀치 휠(50)과 접촉하도록 편향시킨다.

텐션 사이클의 시작 시점에 그리고 이의 전체에 걸쳐, 캠 상류면(75)은 캠 팔로워(79)에 놓여져 있다. 텐션 사이클에서 작동될 때, 도 10에 도시된 바와 같이, 구동부(36)가 작동하여 구동 기어(46)를 회전시키고, 이는 다시 텐션 휠 조립체 기어(56)와 맞물린다. 도 10에 도시된 바와 같이, 구동부(36)와 구동 기어(46)는 따라서 시계 방향(85로 표시됨)으로 회전하여 텐션 휠(52)을 반시계 방향으로 회전시킨다. 스트랩(S)이 텐션 휠(52)과 핀치 휠(50) 사이에 배치됨에 따라, 스트랩(S)은 화살표(72)로 나타낸 바와 같이 인장 상태에서 좌측으로 당겨진다.

텐션 휠(52)이 (텐션 휠(52)과 핀치 휠(50) 사이에서) 스트랩(S)을 포획함에 따라, 텐션 휠(52)은 반시계 방향으로 회전하지만, 휠 링크(제 1 링크(62))를 구동시키는 텐션 휠은 시계 방향으로 선회하려 할 것이고, 따라서 텐션 휠(52)은 핀치 휠(50) 위로 기어올라 가려고 할 것이다. 이는 텐션 휠 조립체(48)의 부유식 장착 및 제 1 링크(62)(또는 플레이트(63))의 선회식 장착에 기인한다. 제 1 링크(62)가 시계 방향으로 선회할 때, 활성화 각도(α)는 감소하고, 이는 핀치 휠(50) 상의 텐션 휠(52)의 수직력(및 이에 의해 가해지는 압력)을 증가시킴으로써, 포획된 스트랩(S) 상의 그립(grip)을 증가시킨다. 텐션 휠(52)의 계속적인 회전은 원하는 장력이 달성될 때까지 스트랩(S)에 장력을 발생시킨다. 캠(67)은 원웨이 클러치(69)에 의해 텐션 휠 샤프트(58)에 장착되기 때문에, 텐션 휠(52)과 함께 반시계(인장) 방향으로 회전하지 않는다.

원하는 장력이 달성되고 나면, 텐션 헤드(16)는 인장된 스트랩을 소정 양만큼 "완화"시키도록 롤백을 허용하도록 구성된다. 본 실시형태에서, 텐션 헤드(16)는 용접 사이클 동안 소모된 스트랩(S)의 소량(대략 7 mm)에 대한 필요성을 수용하기 위해 스트랩을 7 밀리미터(mm) 정도 롤백을 허용하거나 완화시킨다.

이러한 롤백을 달성하기 위해, 텐션 사이클 이후, 텐션 구동부(36)는 반전된다(즉, 반시계 방향으로 작동한다(도 11 참조)). 상기한 바와 같이, 반시계 방향으로 회전할 때, 캠(67)과 텐션 휠 샤프트(58) 사이에서 원웨이 클러치(69)가 맞물리고, 따라서 캠(67)이 텐션 휠(52)과 함께 이동한다. 결과적으로, 텐션 휠(52)이 회전함에 따라, 캠(67)도 회전한다. 캠(67)은 캠 팔로워(79)와 맞물리는 상류면(75)과 함께 텐션 사이클을 시작하기 때문에, 캠(67)은 밸리(73)(예를 들어, 캠 로브(71a 및 71b) 사이의 밸리(73a))를 통과하여 인접한 로브(71b)의 하류면(77b)으로 이동한다. 이러한 이동 중에, 텐션 휠(52)은 스트랩 방향을 반전시켜 스트랩(S)을 롤백하기 위해 핀치 휠(50)(휠 사이의 스트랩(S)과 함께)과 맞물린다.

캠 하류면(77b)이 캠 팔로워(79)와 맞물릴 때, 캠(67)에 의해 팔로워(79) 상에 가해진 힘은 제 1 링크(62)(또는 플레이트(63))를 반시계 방향으로 선회시켜, (텐션 휠(52)를 편향시켜 핀치 휠(50)과 접촉하게 하는) 스프링(70) 힘을 극복한다. 이는 핀치 휠(50)과 텐션 휠(52) 사이의 갭 또는 공간(일반적으로 74로 표시됨)을 개방함으로써 스트랩(S)이 휠(50 및 52) 사이에서 자유롭게 이동할 수 있게 한다. 텐션 헤드(16) 내에 배치된 근접 센서(71)(도 12 참조)는 텐션 휠(52)(제 1 링크(62)에 장착됨)이 핀치 휠(50)에 멀리 선회되고 구동부(36)가 구동 기어(46)를 계속해서 구동시키는 것을 중지할 때를 감지한다. 링크(62)(및 텐션 휠(52))는 용접 사이클 동안 그리고 후속 공급 사이클에서 이 위치에서 유지된다. 후속 텐션 사이클에 진입하기 전에 용접 사이클과 후속 공급 사이클의 완료 이후, 캠(67)이 로브(71)에서 떨어져 나가고 핀치 휠(50)과 텐션 휠(52)이 서로 맞물릴(휠 사이에 스트랩(S)과 함께) 때까지 텐션 구동부(36)는 반시계 방향으로의 회전을 계속한다.

캠(67)이 텐션 사이클을 시작하기 위한 적절한 위치에 유지되는 것을 보장하기 위해, 도 4 및 도 14를 참조하면, 캠 편향 조립체(87)는 텐션 헤드(16)에 작동 가능하게 장착된다. 상기한 용접 헤드(18)의 적절한 기능을 위해, 인장 사이클 동안 그리고 롤백 이전에 편향 조립체(87)는 공급 사이클에 이어서 캠(67)을 적절한 위치(즉, 상류면(75)이 캠 팔로워(79) 상에 놓여있는 상태)에 유지시킨다.

일 실시형태에서, 캠 편향 조립체(87)는 스프링 와셔(89) 및 이에 협력하는 중합체 요소(91)를 포함하며, 일 실시형태에서 이 중합체 요소(91)는 스프링 와셔(89)와 캠(67) 사이에 배치된 중합체 디스크로 형성된다. 편향 조립체(87)는 중합체 디스크(91)의 양면 중 어느 한 면에 한 쌍의 금속 와셔(93a, 93b)를 포함할 수 있고, 이는 중합체 디스크(91)의 샌드위치(95)를 형성한다. 일 실시형태에서, 샌드위치(95)는 스프링 와셔(89)에 의해 캠(67)에 고정된다. 이러한 구성에서, 편향 조립체(87)는 캠(67)을 제 위치에 유지시킬 것이며, 텐션 휠(52)이 인장 방향으로 또는 기계 진동으로 인해 회전할 때 캠(67)의 자유 회전 또는 자유 휠링을 방지할 것이다. 그러나, 원웨이 클러치(69)가 맞물릴 때 중합체 디스크(91)는 캠(67)이 단지 약간의 항력으로 회전하도록 할 것이다. 이와 같이, 캠 로브(71)가 캠 팔로워(79)로부터 떨어져 나가 텐션 사이클을 개시할 때, 캠(67)은 상류면(75)이 팔로워(79)에 놓여진 상태에서 제자리에 유지될 것이다.

일 실시형태에서, 중합체 디스크(91)는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 물질, 예를 들어, 오하이오주 오로라에 있는 Saint-Gobain Performance Plastics Corp에서 상업적으로 입수할 수 있는 RULON® 물질과 같은 저 마찰 계수 물질이다. 그 밖의 적합한 중합체 물질은 본 기술 분야의 숙련자가 알 것이다.

다른 실시형태의 편향 조립체(87')가 도 13 및 도 15에 도시되어 있다. 이 실시형태에서, 조립체(87')는 단부에 롤러(93')를 갖는 플런저(91')를 편향시키는 스프링(89')을 포함한다. 롤러(93')는 캠(67) 상에 놓여져서 공급 사이클, 텐션 사이클 및 용접 사이클 동안 캠(67)이 의도하지 않게 이동하는 것을 방지하고, 캠(67)이 텐션 사이클이 끝날 때 (상부면(75)이 놓여진) 팔로워(79) 상에 적절하게 위치하는 것을 보장한다.

이제 도 2, 도 32 및 도 33을 참조하면, 스트랩 스트레이트너(17)는 텐션 헤드(16)와 씰링 헤드(18) 사이에 배치된다. 스트랩 스트레이트너(17)는, 예를 들어, 텐션 사이클의 결과로서 스트랩에 형성될 수 있는 단부-대-단부 컬을 제거하기 위해 스트랩(S)을 평탄화하도록 구성된다. 도 1 및 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 텐션 헤드(16)와 씰링 헤드(18) 사이의 경로는 곡선을 이루며, 따라서 공급 헤드(14)로부터의 수평 경로로부터 씰링 헤드(18)와 스트랩 슈트(20)에서의 수직 경로까지 수평 스트랩을 재배향한다. 그 결과, 텐션 사이클 동안, 곡선 경로 및 스트랩(S) 상에 발생된 장력으로 인해 스트랩에 단부-대-단부 컬이 생성된다. 이 단부-대-단부 컬은 스트랩과 스트랩 공급 오류 및 걸림을 유발할 수 있다.

스트랩 스트레이트너(17)는 형성된 단부-대-단부 컬의 반대 방향으로 스트랩(S)을 구부림으로써 단부-대-단부 컬을 제거하도록 제공된다. 스트랩 스트레이트너(17)는 몸체(194), 입구 가이드 요소(196), 출구 가이드 요소(198) 및 이동식 평탄화 요소(movable straightening element; 200)를 포함한다. 본 구성에서, 입구 안내 요소(196)는 한 쌍의 이격된 롤러(202a 및 202b)를 포함하고, 마찬가지로 출구 가이드 요소(198)도 쌍의 이격된 롤러(204a 및 204b)를 포함한다. 각각의 요소(196, 198)의 롤러(202a, 202b 및 204a, 204b)는 서로 고정된 거리에 있고 몸체(194)에 대해 고정되어 있다. 롤러축(A₂₀₂ 및 A₂₀₄)이 고정됨으로써, 각각 한 쌍의 축(A₂₀₂ 및 A₂₀₄)을 통과하는 평면(P₂₀₂ 및 P₂₀₄)이 고정되고, 평면(P₂₀₂ 및 P₂₀₄)은 서로에 대해 고정된다.

이동식 평탄화 요소(200)는 또한 한 쌍의 롤러(206a 및 206b)를 포함한다. 롤러(206a 및 206b)는 입구 및 출구 가이드 요소(196, 198)에 대해 이동 가능한 캐리지(208)에 장착된다. 본 구성에서, 캐리지(208)는 양방향 화살표(210)로 나타낸 바와 같이 입구 및 출구 가이드 요소(196, 198)에 대해 선회할 수 있다. 이러한 방식으로, 이동식 요소 롤러(206a 및 206b)의 한 쌍의 축(A₂₀₆)을 통과하는 평면(P₂₀₆)은 고정식 요소 롤러 평면(P₂₀₂ 및 P₂₀₄)에 대해 이동할 수 있다.

캐리지(208)의 이동 또는 선회를 달성하기 위해, 캐리지(208)는 이로부터 연장되는 스터브 샤프트(stub shaft; 212)를 포함한다. 피봇 링크(214)는 스터브 샤프트(212)에 장착되고, 따라서 피봇 링크(214)를 회전 또는 선회시키면 캐리지(208) 및 이에 따라 이동식 평탄화 요소(200)가 선회된다. 피봇 링크(214)는 피봇 링크(214)를 이동시키는 구동 기어(218)와 맞물릴 수 있는 티스(teeth; 216)를 포함할 수 있다. 구동 기어(218)는 구동부에 의해 구동되거나 수동으로 구동될 수 있다. 이동식 요소(200)를 원하는 위치에 고정시키기 위해 도시된 숄더 볼트(shoulder bolt)와 같은 패스너(220)가 사용될 수 있다.

도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 공급 제한 조립체(74)는 스트랩(S)의 선단부가 씰링 헤드(18) 내로 전달될 때 스트랩(S)의 선단부를 수용하기 위해 스트랩 슈트(20)의 단부 쪽에서 스트랩 경로 내에 배치된다. 공급 제한 조립체(74)는 스트랩 스트레이트너(17)에 인접하게 배치될 수 있다. 공급 제한 조립체(74)는 구동부(76), 구동 휠(78), 편향 캐리지(80) 및 롤러(82), 및 센서(84)를 포함한다. 본 실시형태에서, 구동 휠(78)은 노치형(notched) 또는 V-형 에지 또는 홈(groove; 86)을 가지며, 롤러(82)는 홈(86)의 반대편에 위치한다. V-형 홈(86)과 롤러(82)는 일반적으로 88로 표시된 스트랩 경로를 형성한다. 롤러(82)는 롤러(82)를 휠(78)을 향해 편향시키는 편향 캐리지(80)에 장착된다. 캐리지(80)의 편향은, 예를 들어, 스프링(90)에 의해 이루어질 수 있다. 스트랩 경로(88)는 캐리지(80)(및 롤러(82))가 홈 위치(home position)에 있을 때 스트랩(S)의 폭보다 약간 작은 소정의 폭(w₈₈)을 갖는다. 대안적으로, 도시되지는 않았지만, 공급 제한 조립체는 구동 모터 대신 원웨이 클러치 베어링을 갖는 구동 휠을 포함할 수 있다.

본 실시형태에서, 센서(84)는 캐리지(80)가 선회하여 센서(84)와의 접촉(전기적, 전자-기계적 및/또는 기계적 접촉)하고 접촉에서 벗어나도록 캐리지(80)에 인접하게 배치된다. 스트랩(S)이 스트랩 경로(88)를 통과할 때, 홈(86)을 타고 이동하여 롤러(82)와 접촉하고, 이는 캐리지(80)를 센서(84)에서 멀리 선회시킨다. 일 실시형태에서, 센서(84)는 근접 센서이다.

도 32 및 도 33에 도시된 바와 같이, 스트랩 스트레이트너(17)의 몸체(194) 상에 스트랩 복귀 센서(84')가 배치될 수 있다. 이러한 구성에서, 스트랩(S)이 씰링 헤드(18)를 향해 복귀함에 따라, 스트랩(S)은, 센서 접촉부(224)에 작동 가능하게 장착된 제한 플래그(222)에 접촉하고, 이는 이동하여 센서(84')와 접촉한다. 제한 플래그(222)는 스프링(226)에 의해 스트랩 경로 내로 편향된다. 스트랩 센서(84') 및 이의 구성 요소들의 이러한 구성은 도 15 및 도 16의 실시형태의 선회하는 캐리지(80) 대신에 사용될 수 있다.

아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 공급 제한 조립체(74)는 다수의 기능을 제공한다. 첫째, 스트랩(S)이 스트랩 경로(88)에 진입한 것을 감지하면, 센서(84)는 스트랩(S)이 씰링 헤드(18)로 복귀하고 있음을 나타내는 신호를 제어기(22) 및/또는 공급 헤드(14)에 제공한다. 둘째, 공급 제한 조립체 구동부(76)와 휠(78)은 스트랩(S)의 선단부가 씰링 헤드(18) 내로 압박되고 씰링 헤드(18) 작동을 위해 적절하게 배치되는 것을 보장하기 위해 스트랩(S)에 충분한 추진력을 제공한다.

씰링 헤드(18)는 도 18 내지 도 31에 도시되어 있다. 씰링 헤드(18)는, 전체 씰링 사이클에서, 스트랩(S)이 헤드(18)를 통해 스트랩 슈트(20)를 통과할 때 이를 수용하고, 슈트(20)로부터 복귀하는 스트랩(S)의 선단부를 수용하고, 스트랩의 양 단부를 파지 또는 클램핑하고, 스트랩의 루프 단부를 형성하도록 공급부로부터 스트랩을 절단하며, 단부-대-단부 용접 또는 씰링 방식으로 스트랩 단부를 서로에 대해 용접하는 기능을 한다. 본 개시 내용으로부터 그리고 상기한 바와 같이, 용접은 중첩 용접이 아닌 단부-대-단부 용접이며, 스트랩(S)이 화물 주위에서 인장 상태에 있는 동안 자동적으로 수행되는 것이라는 것을 이해할 것이다. 씰링 사이클의 일부로서 단부-대-단부 용접을 달성하기 위해, 씰링 헤드(18)는 용접이 수행될 때 스트랩의 두 개의 절단 단부를 서로를 향해 이동시킨다.

씰링 헤드(18)는 일반적으로 92로 표시된 스트랩 경로를 내부에 형성한다. 다수의 조립체가 스트랩 경로(92)를 따라 정렬된다. 헤드(18) 내에 위치하고 캠 구동부(93)에 의해 구동되는 캠(94)은, 헤드(18) 내의 캠 팔로워와 협력하여 각각의 사이클을 통해 조립체를 이동시키는 다양한 로브를 포함한다.

도 18을 참조하면, 엔드 그립(end grip; 96)은 씰링 헤드(18)로의 입구(98)에 있다. 엔드 그립(96)은 스트랩 경로(92)의 상부 가이드(102)를 형성하는 한 쌍의 조(jaw; 100)를 포함한다. 엔드 그립 조(100)는, 스트랩(S)이 조(100)에 의해 수용되는 개방 위치와 조(100)가 아래로 내려가고 스트랩(S)의 선단부가 조(100)와 앤빌(anvil; 102) 사이에서 포획되는 폐쇄 위치 사이에서 이동한다. 앤빌(102)은 엔드 그립 조(100)와 함께 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 이동하는 링크(104)의 일부로서 형성된다.

엔드 그립 조(100)와 앤빌(102)(및 앤빌 링크(104))은 한 쌍의 캠 팔로워(108a 및 108b)를 갖는 이중-작동 캠(dual-acting cam; 106)에 의해 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동한다. 링크(104) 상의 제 1 캠 팔로워(108a)는 앤빌(102)과 엔드 그립 조를 폐쇄 위치로 이동시키고, 링크(104)의 반대편 상의 제 2 캠 팔로워(108b)는 앤빌(102)과 엔드 그립 조(100)를 개방 위치로 이동시킨다.

조(100)는 도시된 피봇 핀과 같은 피봇 조인트(110)를 중심으로 선회한다. 링크 아암(112)은 앤빌 링크(104)로부터 조(100)까지 연장되어 조(100)를 선회시킨다. 앤빌 링크(104)가 스트랩 경로(92)를 향해 앤빌(102)을 이동시키기 위해 (캠 팔로워(108a)를 따라) 위쪽으로 이동할 때, 링크 아암(112)은 엔드 그립 조(100)의 베이스를 바깥쪽으로 선회시키고, 이는 다시 조(100)의 그립 부분(114)을 스트랩(S)을 향해 안쪽으로 선회시킨다. 반대로, 캠(94)이 계속해서 회전하고 대향 캠 팔로워(108b)가 링크(104)와 접촉함에 따라, 앤빌 링크(104)(및 이에 따라 앤빌(102))를 아래쪽으로 이동시키고 조(100)를 선회시켜 엔드 그립(96)을 개방한다.

엔드 그립(96)에 인접하여, 그립 클램프(118)와 커터(120)를 포함하는 그립 클램프/커터 셔틀(116)이 있다. 셔틀은 커터 고정 부분 또는 앤빌(122) 및 그립 클램프(118)를 보여주는 도 20 내지 도 23에 도시되어 있다. 셔틀(116)은 스트랩 경로(92)를 가로질러 이동하여 커터(120)를 스트랩 경로(92) 내로 이동시켜 스트랩(S)을 절단하고(공급원으로부터 절단하여 루프 단부를 형성함) 용접 사이클 동안 그립 클램프(118)를 제 위치로 이동시킨다. 본 셔틀(116)은 스트랩 경로(92) 상에 놓인 세 개의 가로 위치, 즉 절단 위치(도 20에 도시됨); 용접 위치(도 21); 및 절단 위치와 용접 위치 사이의 홈 위치 또는 중간 위치를 갖는다. 셔틀(116)은 횡단 이동을 수행하기 위해 도시된 스크류 구동부와 같은 구동부(126)를 포함한다.

커터(120)는 고정 커터 앤빌(122)과 이동식 커터 날(128)을 포함하며, 이동식 커터 날(128)은 홈 위치 또는 후퇴 위치와 커터 날(128)이 앤빌(122)을 향해 (위쪽으로) 이동하여 스트랩(S)을 절단하는 절단 위치 사이를 이동한다. 커터 날(128)은 회전 캠(94)과 협력하여 스트랩 경로(92)를 향해 이동하는 캠 팔로워(130)에 의해 구동된다. 커터 날(128)은 도시된 스프링(132)(도 22 참조)과 같은 편향 요소에 의해 홈 위치로 복귀된다.

그립 클램프(118)는 셔틀(116)에 고정되게 장착되고, 그립 클램프 앤빌(134)은 용접 사이클 동안 그립 클램프(118)와 앤빌(134) 사이에서 스트랩(S)을 포획하기 위해 홈 위치와 클램프 위치 사이에서 그립 클램프(118)를 향해 이동한다. 앤빌(134)은 스프링(136)에 의해 후퇴 위치로 셔틀(116) 내에 편향되게 장착된다. 앤빌(134)은 용접 사이클 동안 전류를 전도하기 위한 도체 표면 또는 전극(138)을 포함한다.

도 22에 가장 잘 도시되어 있는 그립 클램프(118)는, 예를 들어, 패스너(142)(도 23 참조)에 의해 셔틀(116)에 장착되는 베이스 부분 및 스트랩 경로(92)에 걸쳐 연장되는 캔틸레버식 클램프 부분(144)을 포함한다. 그립 클램프(118)는 용접 사이클 동안 앤빌(134)에 대해 스트랩(S)을 고정시킨다. 도 22에 가장 잘 도시된 바와 같이, 그립 클램프(118)는 이완된 상태에 있을 때 앤빌(134)을 향하여 (θ로 표시된 바와 같이) 약간 편향되거나 기울어진 접촉면(146)을 갖도록 형성된다. 스트랩(S)과 전극(138) 사이의 최대 접촉을 보장하기 위해 용접 사이클 동안 그립 클램프(118) 상에 매우 큰 힘이 인가되어야 한다는 것을 본 기술 분야의 숙련자는 인식할 것이다. 이와 같이, 그립 클램프(118)의 표면적을 스트랩(S) 상에 가능한 한 많이 배치하는 것이 바람직하다. 이러한 부분(및 특히 캔틸레버식 부분)들이 캔틸레버식 단부(146)에 인가되는 압력이 증가함에 따라 휘어지면, 단부(146)는 자유 단부(148)에서 전극(138)(앤빌(134))을 향해 편향되거나 약간 기울어진다. 이는 캔틸레버식 단부(148)가 구부러짐에 따라, 그립 클램프(118)가 스트랩(S)과 접촉할 때 평평한 상태를 유지하는 것을 보장한다.

엔드 스톱(150)은 셔틀(116)의 일부로서 형성된다. 엔드 스톱(150)은 셔틀(116)과 함께 횡으로 이동하고, 스트랩(S)의 선단부가 씰링 헤드(18)로 복귀할 때(스트랩 슈트(20)를 횡단한 이후) 스트랩(S)의 선단부가 접촉하는 정지면(152)을 포함한다.

루프 그립(154)은 정지면(152)에 인접해 있다. 루프 그립(154)은 공급원(스트랩의 루프 단부)으로부터 절단된 스트랩 단부를 고정시키고, 용접 사이클 동안 루프 단부를 스트랩의 선단부를 향해 이동시키며, 스트랩 용접을 수행하기 위해 도체 표면 또는 전극(156)을 제공하는 역할을 한다. 루프 그립(154)은 캐리지(158) 상에 지지되며, 스트랩 경로(92)의 상부 가이드를 또한 형성하는 한 쌍의 루프 그립 조(160)를 포함한다. 루프 그립 조(160)는 스트랩(S)이 씰링 헤드(18)를 통해 이동하는 개방 위치와 루프 그립 조(160)가 이동하여 앤빌(162)에 대해 스트랩(S)과 접촉하여 이를 포획하는 폐쇄 위치 사이에서 이동한다. 루프 그립 조(160)는 스트립(S)을 고정시키기 위해 티스(161)를 구비할 수 있다. 루프 그립 앤빌(162)은 캐리지(158)의 일부로서 형성되고, 용접 사이클 동안 전류의 전도를 위해 스트랩(S)이 고정되는 전극(156)을 포함한다. 루프 그립(154)은 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 루프 그립 조(160)와 함께 이동하는 링크(164)를 포함한다.

루프 그립 조(160)와 앤빌(162)(및 루프 그립 링크(164))를 포함하는 루프 그립 캐리지(158)는 한 쌍의 캠 팔로워(168a 및 168b)를 갖는 이중-작동 캠(166)에 의해 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동한다. 루프 그립 링크(164) 상의 제 1 캠 팔로워(168a)는 앤빌(162)과 루프 그립 조(160)를 폐쇄 위치로 이동시키고, 링크(164)의 반대편 상의 제 2 캠 팔로워(168b)는 앤빌(162)과 루프 그립 조(160)를 개방 위치로 이동시킨다.

루프 그립 조(160)는 도시된 피봇 핀(170)과 같은 피봇 조인트를 중심으로 선회한다. 링크 아암(172)은 앤빌 링크(164)로부터 조(160)로 연장되어 조(160)를 선회시킨다. 앤빌 링크(164)가 스트랩 경로(92)를 향해 앤빌(162)을 이동시키기 위해 (캠 팔로워(168a)를 따라) 위쪽으로 이동할 때, 링크 아암(172)은 조(160)의 베이스를 바깥쪽으로 선회시키고, 이는 다시 조(160)의 상부를 안쪽으로 선회시켜 앤빌(162)에 대해 스트립(S)을 고정시킨다. 반대로, 캠(166)이 계속해서 회전하고 대향 캠 팔로워(168b)가 링크(164)와 접촉함에 따라, 앤빌 링크(164)(및 이에 따라 앤빌(162))를 아래쪽으로 이동시키고 링크 아암(172)을 이동시켜 루프 그립 조(160)를 개방한다.

스트랩 단부를 서로를 향해 이동시키기 위해, 루프 그립 캐리지(158)는 스트랩 경로(92)를 따라 길이 방향으로, 즉 스트랩 경로(92)의 방향으로 이동한다. 따라서, 캐리지(158)는 캠(94)에 의해 작동되는 작동 웨지 요소(wedge element; 176)와 합력하는 경사면 또는 웨지 표면(174)을 포함한다. 작동 웨지(176)가 이동하여 캐리지 웨지(174)와 접촉함에 따라, 캐리지(158)는 엔드 그립(96)을 향해 압박되어, 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 씰링을 위해 선단부를 향해 스트랩(S)의 루프 단부를 이동시킨다. 작동 웨지(176)는 또한 그립 위치와 용접 위치 사이에서 루프 그립 캐리지(158)를 확실히 구동시키기 위해 맞물림 위치와 분리 위치 사이에서 확실한 구동 이동을 제공하도록 이중-작동 캠(178)으로 구성된다.

한 쌍의 스페이서 조(180)는 도 24에서 볼 수 있는 바와 같이 루프 그립 조(160)에 인접해 있다. 스페이서 조(180)는 루프 스트랩이 씰링 헤드(18)를 횡단할 때 루프 스트랩에 대한 가이드 기능을 제공한다. 이와 같이, 스페이서 조(180)는 스트랩(S)에 접근하지 않고, 폐쇄 위치의 조(180)와 루프 그립 앤빌(162) 사이에 갭(182)을 형성한다. 스페이서 조(180)는 루프 그립 조(160)의 선회 구성과 유사한 선회 구성을 갖는다. 스페이서 조(180)는 도시된 피봇 핀(184)과 같은 피봇 조인트를 중심으로 선회한다. 링크 아암(186)은 캠 팔로워(190)에 장착된 리프터(lifter; 188)로부터 연장되어 조(180)를 선회시킨다. 리프터(188)가 (캠 팔로워(190)를 따라) 위쪽으로 스트랩 경로(92)를 향해 (스트랩 경로(92) 내부로는 아님) 이동함에 따라, 링크 아암(186)은 조(180)의 베이스를 바깥쪽으로 선회시키고, 이는 다시 스트립 경로(92)를 향해 조(180)를 안쪽으로 선회시킨다.

스트랩 단부를 서로 용접하기 위해, 상기한 바와 같이, 두 개의 전극(138, 156)이 구비된다. 하나의 전극(138)은 그립 클램프 앤빌(134) 상에 구비되고 다른 하나의 전극(156)은 루프 그립 앤빌(162) 상에 구비된다. 전극(156)은 씰링 헤드(18) 구조로부터 전기적으로 절연되어 전류가 전극(156)에 의해서만 운반된다(이를 통해 전도된다). 따라서, 절연 소자(302, 304, 306, 308, 310, 312, 314, 316 및 318)에 의해 루프 그립 전극(156)에 전기적 절연이 제공된다.

씰링 헤드(18)와 기계(10)의 모듈성(modularity)을 향상시키기 위해, 일반적으로 씰링 헤드 전극(138 및 156)에 대한 연결은 급속 연결(quick-connect) 형태이다. 이러한 구성에서, 씰링 헤드 상에 두 개의 전기 접점(320 및 322)이 있다. 저항 및 표면적 요건을 최소화하기 위해 이들은 전도성이 높은 재료로 제조된다. 이들은 씰링 헤드(18)가 기계(10) 상에 설치될 때, 협력하는 편향된 접점과 중첩하는 방식으로 배치된다.

작동 중에, 스트랩(S)의 선단부는 디스펜서로부터 공급 헤드(14)로 진입하고 공급 헤드(14)에 의해 텐션 헤드(16)로 전달된다. 전환 가이드(transition guide; 192)는 텐션 헤드(16)로부터 씰링 헤드(18)로 연장되고, 텐션 헤드(16)로부터 씰링 헤드(18)까지 스트랩(S)에 대한 곡선형 또는 아치형 가이드를 제공한다.

스트랩(S)의 선단부가 씰링 헤드(18) 내로 공급됨에 따라, 엔드 그립 조(100)는 개방되고, 커터 셔틀(116)은 중간 위치 또는 홈 위치에 있고, 루프 그립 조(160)는 개방되며, 스페이서 조(160)는 개방된다. 엔드 그립 및 루프 그립 앤빌(102 및 162)은 후퇴 위치에 있다.

스트랩(S)의 선단부는 씰링 헤드(18)를 통과하고 슈트(20), 공급 제한 조립체(74)를 횡단하여 씰링 헤드(18)로 되돌아 간다. 스트랩(S)의 선단부는 공급 제한 조립체 센서(74)에 의해 감지되고, 이는 공급 사이클이 거의 완료된다는 신호를 (제어기(22)를 통해) 공급 헤드(14)로 보낸다. 공급 제한 조립체 구동부(76)는 스트랩의 선단부를 씰링 헤드(18) 내로 압박하도록 작동한다(또는 이전에 가동 중일 수 있다). 선단부는 정지면(152)에 의해 정지되고, 엔드 그립 조(100)는 선단부를 폐쇄하며, 스페이서 조(180)는 스트랩(S)의 루프 부분 상에서 폐쇄되어(그러나 이에 결합되지 않음) 루프 부분을 위한 가이드를 형성한다.

공급 헤드(14)는 이후 권취(take-up) 사이클에서 스트랩(S)을 슈트(20)로부터 화물 쪽으로 끌어당기도록 반대로 작동한다. 스트랩(S)이 화물 상에 있는 것으로 감지되면(예를 들어, 반대 방향으로 정지된 공급 헤드 구동부(24)에 의해), 텐션 헤드(16)는 스트랩(S)에 장력을 발생시키도록 작동한다. 원하는 장력에 도달하면, 텐션 헤드(16)는 정지하고 역방향으로 작동하여, 용접 사이클 동안 소모된 스트랩을 처리하기 위해 스트랩을 소량(대략 7 mm) 롤백한다. 스트랩(S)을 파지하기 위해 루프 그립 조(160)는 스트랩(S) 상에서 폐쇄되고 텐션 헤드 구동부(36)는 꺼진다. 이후, 스페이서 조(180)가 개방된다.

그립 클램프/커터 셔틀(116)은 홈 위치로부터 절단 위치로 이동하고, 루프 스트랩은 스트랩 선단부와 절단된 루프 단부 사이의 작은 간극(예를 들어, 대략 1/2 mm)을 갖고 절단된다. 스트랩(S)은 이제 용접할 준비가 되고, 셔틀(116)은 용접 위치로 이동한다. 그립 클램프(124)는 스트랩의 루프 단부 위로 미끄러지고, 그립 클램프 앤빌(134)은 그립 클램프(118)와 그립 클램프 앤빌(134) 상의 전극(138) 사이에서 스트랩(S)을 클램핑하도록 위로 이동한다.

용접 변압기가 켜지고, 웨지 요소(176)가 (캐리지(158) 상의) 웨지 표면(174)과 맞물리도록 위쪽으로 이동하기 시작하여 엔드 그립(96)과 스트랩 선단부를 향해 루프 그립 캐리지(158)를 길이 방향으로 이동시킨다. 길이 방향 이동의 대략 절반 동안, 캐리지(158)는 천천히 이동하고 스트랩(S)은 가열된다. 길이 방향 이동의 후반부 동안 변압기가 꺼지고, 가열되는 스트랩의 루프 절단 단부는 선단부로 신속하게 이동하여 스트랩 단부를 서로 결합시킨다. 루프 그립 캐리지의 전체적인 이동은 대략 2 초 동안 대략 7 mm이다. 루프 그립 캐리지(158)의 이동이 완료되면 용접이 완료된다.

용접 사이클 이후, 소정의 시간 후에, 엔드 그립 앤빌(102)은 엔드 그립 조(100)로부터 아래쪽으로 멀리 이동하고, 엔드 그립 조(100)는 개방되고, 그립 클램프 앤빌(134)은 (스프링(136)에 의해) 후퇴 위치로 복귀하며, 그립 클램프/커터 셔틀(116)은 홈 위치로 복귀한다. 루프 그립 앤빌(162)은 루프 그립 조(160)로부터 아래쪽으로 멀리 이동하고, 루프 그립 조(160)는 개방되며, 스트래핑된 화물은 스트래핑 기계로부터 이동되거나 제거된다. 그리고 나서 기계는 후속 스트래핑 사이클을 위해 준비된다.

상부, 하부, 후방, 전방 등과 같은 상대적인 방향 용어는 설명의 목적일 뿐이고 본 개시의 범위를 제한하려는 것은 아니라는 것을 본 기술 분야의 숙련자는 인식할 것이다.

본원에 언급된 모든 특허는 본 개시의 본문에서 구체적으로 이루어졌는지 여부에 관계없이 본원에 참고로 포함된다.

본 명세서에서, 단수를 나타내는 단어는 단수 및 복수 모두를 포함하는 것으로 간주되어야 한다. 반대로, 복수 항목에 대한 언급은 적절한 경우 단수를 포함해야 한다.

상기한 내용으로부터, 본 개시의 신규한 개념의 진정한 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 많은 수정과 및 변형이 이루어질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 도시된 특정 실시형태에 대한 어떠한 제한도 의도되거나 추론되어서는 안 되는 것으로 이해되어야 한다. 본 개시는 청구 범위 내에 있는 이러한 모든 수정을 포함한다.

Claims (10)

1. 강철 스트래핑 재료를 화물(load) 주위에 공급하고, 스트래핑 재료를 인장(tension)시키며, 스트래핑 재료를 그 자체로 씰링(sealing)하기 위한 자체-구동(self-actuating) 텐션 헤드(tension head)에 있어서, 상기 텐션 헤드는,
   스트랩 경로를 내부에 형성하는 몸체;
   회전축을 형성하는 구동 휠(drive wheel);
   회전축을 형성하는 텐션 휠(tension wheel), 구동 휠의 회전축은 텐션 휠의 회전축으로부터 고정된 거리에 있고, 구동 휠과 텐션 휠은 서로 작동 가능하게 맞물리고;
   회전축을 형성하는 핀치 휠(pinch wheel), 스트랩 경로는 텐션 휠과 핀치 휠 사이에서 연장되고;
   구동 휠과 텐션 휠을 작동 가능하게 연결하는 제 1 링크, 제 1 링크는 제 1 피봇축을 형성하고, 제 1 링크는 구동 휠의 회전축을 중심으로 선회할 수 있고;
   텐션 휠에 작동 가능하게 장착되는 캠, 캠은 캠 팔로워(cam follower)와 맞물리도록 구성되어, 제 1 피봇축을 회전시켜 텐션 휠을 핀치 휠과의 맞물림에서 벗어나게 이동시키고; 및
   캠과 협력하여 캠 팔로워의 상대적인 위치에 캠을 유지시키는 편향 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 텐션 헤드.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   캠은 원웨이 클러치에 의해 텐션 휠에 장착되고, 원웨이 클러치는 텐션 휠이 한 방향으로 캠으로부터 자유롭게 회전할 수 있게 하고, 캠을 텐션 휠과 반대 방향으로 맞물리게 하는 것을 특징으로 하는 텐션 헤드.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   캠은 다수의 로브(lobe) 및 인접한 로브 사이에 다수의 밸리(valley)를 갖고, 편향 요소는 텐션 사이클의 시작 시점에 다수의 밸리 중 하나의 밸리의 상류 단부를 캠 팔로워 상에 위치시키는 것을 특징으로 하는 텐션 헤드.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   편향 요소는 캠과 협력하는 중합체 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 텐션 헤드.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   중합체 요소는 스프링 와셔에 의해 텐션 휠에 작동 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 텐션 헤드.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   중합체 요소는 중합체 디스크이고, 중합체 디스크는 한 쌍의 와셔 사이에 배치되어 샌드위치를 형성하며, 샌드위치는 스프링 와셔에 의해 텐션 휠에 작동 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 텐션 헤드.
   
7. 제 4 항에 있어서,
   중합체 요소는 폴리테트라플루오로에틸렌 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 텐션 헤드.
   
8. 제 6 항에 있어서,
   샌드위치는 금속 와셔 사이에 배치된 폴리테트라플루오로에틸렌 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 텐션 헤드.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   편향 요소는 편향 플런저이고, 플런저는 캠과 맞물리도록 편향되는 것을 특징으로 하는 텐션 헤드.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    플런저는 캠과 맞물리기 위해 이의 단부에 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 텐션 헤드.
    

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