KR960000106B1 - 캡슐형 공동을 갖는 열가소성 스트랩 용접 조인트 - Google Patents

캡슐형 공동을 갖는 열가소성 스트랩 용접 조인트 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

캡슐형 공동을 갖는 열가소성 스트랩 용접 조인트
제1도는 본 발명에 의한 개량된 열가소성 스트랩 용접 조인트를 제조할 수 있는 한 형태의 장치를 단순화하여 아주 개략적으로 도시한 사시도.(본 도면 및 여타 도면에 도시한 스트랩의 크기는 척도에 관계없이 임의의 상세부를 명확히 설명하기 위해 확대 도시한 것으로 이해하여야 함.)
제2도는 (척도에 관계없이 임의로 도시된) 용접 조인트를 형성하는 중에 중첩 스트랩부와 결합하는, 제1도에 도시된 상기 장치의 일부를 아주 확대하여 도시한 부분 단면도.
제3도는 상기 장치의 제2실시예를 단순화하여 개략적으로 도시한 사시도.
제4도는 용접 조인트를 형성하는 중에 중첩 스트랩부와 결합하는, 상기 장치의 제2실시예의 일부를 부분적으로 도시한 측입면도.
제5도는 상기 장치으 제3형태를 실시하는 제안된 상용 스트래핑 기계의 전방을 단순화하여 도시한 사시도.
제6도는 제5도의 평면 6-6을 따라 절개한 확대 부분 평면도.
제7도는 제6도의 평면 7-7선을 따라 절개한 부분 단면도.
제8도는 제6도의 평면 8-8을 따라 절개한 부분 단면도.
제9도는 상기 스트래핑 기계의 내부로부터 이 기계의 전방을 향해 본, 본 장치의 스트랩 파지 및 밀봉 조립체 부품의 일부분을 축소하여 도시한 사시도.
제10도는 제6도의 평면 10-10을 따라 절개한 부분 단면도.
제11도는 제9도의 파지 및 조립체 부품의 전개 사시도.
제12도는 상기 기계의 내부로부터 후방을 향해 본, 제9 및 11도에 도시된 파지 및 밀봉 조립체 부품의 사시도.
제13도 내지 제21도는 상기 기계, 특히 스트립 지지 및 밀봉 조립체 부품의 작동 순서를 도시하는 개략적인 단면도.
제22a도 내지 제22f도는 본 발명에 의한 2개의 스트랩부 사이의 용접 조인트 일 시편의 종단면을 확대율 100의 편광 현미경을 이용하여 얻은 11개 현미경 사진의 합성물의 복사도로서, 상기 용접 포인트 최좌측 단부를 도시하는 제22a도로부터 최우측 단부를 도시하는 제22f도에 이르기까지 길이 방향을 따라 연속적으로 변하는 11개 현미경 사진을 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
22,24 : 스트랩부 32 : 구동 기구
38 : 가동기 42, 44 : 치
46 : 용접 조인트 49' : 고정 부재
50 : 공동
본 출원은, 일련 번호는 아직 부여되지 않았으며 1986년 6월 6일자로 출원된 발명의 명칭이 "열가소성 스트랩에 용접 조인트를 발생시키기 위한 방법 및 장치"인 넬슨 정 및 로버트 제이. 코비엘라의 미합중국 특허 출원의 일부 계속 출원이다.
본 발명은 열가소성 판재(sheet material), 특히 제품을 묶는 데에 사용하는 스트랩의 중첩부(overlapping portion)를 상호 결합하기 위한 용접부에 관한 것이다.
제품을 둘러싸는 열가소성 스트랩의 인장 루프의 중첩부를 상호 용접하기 위한 다양한 방법이 수년간에 걸쳐 제안되었고 사용화되었다. 한 방법은 가열 부재를 이용하여, 이후 상호 압축되는 각 스트랩의 표면 층을 용융시키고 동시에 고체화된 용접부 또는 용접 조인트를 형성하기 위해 상기 표면 층들이 융합 및 냉각된다.("용접부" 및 "용접 조인트"라는 용어는 통상 호환성 있게 사용된다).
다른 방법으로서는, 스트랩부는 상호 압축되고, 경계 면에서의 스트립의 층은 초음파 에너지에 의해 용융된다. 이후, 상기 층들은 중첩 스트랩부가 상호 압축된 상태로 냉각된 고체화된다.
또 다른 방법은, 먼저 중첩 스트랩부를 상호 압축한 후 중첩 스트랩부의 경계 구역을 용융시키기 위해 중첩 스트랩부의 접촉면 사이에 단일 또는 다중 방향의 활주 마찰 운동을 발생시킴으로써 수행된다. 용융된 경계 구역은 중첩 스트랩부를 상호 묶기 위해 정지 상태에서 가압 하에 고체화되게 한다.
통상 마찰-용융 용접 또는 마찰 용접으로 알려진 전술한 것 중 마지막 방법은 나일론, 폴리에스테르 및 폴리프로필렌과 같은 기존의 열가소겅 스트랩에 특히 효과적임이 밝혀졌다. 이런 기준의 스트랩은 폭이 약 5 내지 13mm의 폭과 약 0.25 내지 0.89mm의 두께를 갖는 것이 통상 상용화되어 제공된다.
열가소성 스트랩에서 통상 제조되는 용접조인트는 다양한 적용 분야에서 상용화되었다. 그러나, 기존의 용접 조인트는 포장체 또는 다른 대상체 주위에 결합된 인장 스트랩 루프의 가장 취약한 부분이 된다. 다양한 형태의 스트랩에 있어서, 기존의 용접 조인트보다 큰 강도를 가지며 경제적인 관점에서 계속해서 일정하게 제조될 수 있는 개량된 용접 조인트에 대한 계속적인 요구가 있다. 상기 스트랩의 인장 강도에 가급적 가까운 강도를 갖는 용접 조인트를 제조하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 측면에 의하며, 임의의 형태의 스트랩으로써 보다 큰 강도를 갖는 개량된 조인트를 제공할 수 있도록 독특한 내부 형상을 갖는 용접 조인트가 제조될 수 있다는 것이다.
개량된 용접 조인트는 면대항(face-to-face) 관계로 배치된 열가소성 스트랩의 중첩부 사이에 제공된다. 각 스트랩부의 두께의 일부는 연속적인 조인트 구역을 형성하기 위해 상호 융합된다. 방향적 결정체의 스트랩으로써 상기 조인트 구역은 각 스트랩부의 인접 결정성 구역과 일체가 되는 비결정성 구역(amorphous region)이 된다. 상기 조인트 구역은 적어도 상기 조인트 구역의 단부에 분포된 다수의 폐쇄형 또는 캡슐형의 공동(cavity) 또는 공극(void)을 추가적으로 포함한다.
본 발명의 많은 다른 이점과 특징들은 후속 상세한 설명 및 특허 청구의 범위와 첨부 도면으로부터 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면에서는 동일한 부호가 동일한 부분을 나타낸다.
본 명세서와 첨부된 도면은 단지 본 발명의 예로서 단지 몇몇 특정한 형태만을 개시한다. 본 발명은 서술된 실시예로 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 영역은 첨부된 특허 청구의 범위에 제시될 것이다.
본 발명에 의한 용접 조인트를 제조하기 위한 장치에 관한 실시예를 설명하는 몇몇 도면은 해당 기술 분야의 숙련자가 쉽게 알 수 있는 기계 부품과 구조학적 상세부를 도시하고 있다. 그러나, 이런 부품들의 상세한 설명은 본 발명을 이해함에 있어 반드시 필요한 것은 아니므로, 본원에서는 생략한다.
본 발명에 의한 개량된 조인트를 제조하기 위한 방법을 수행하기 위한 장치(20)가 제1도 및 제2도에 개략적으로 도시된다. 장치(20)는 상부 스트랩부(22)와 하부 스트랩부(24)를 갖는 스트랩(S) 또는 열가소성 판재의 2개의 중첩부 사이에 용접 조인트를 제조하기 위한 것이다. 장치(20)는 다양한 적당한 열가소성 중합체, 특히 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리올레핀 등과 같은 결정성 합성 열가소성 중합체에 사용될 수 있다. 그러나, 이런 중합체의 임의의 후술하는 바와 같이 본 발명에 의한 개량된 조인트를 제공한 수 있다.
장치(20)는 상부의 가동 스트랩 결합 부재(26)와 하부의 고정 스트랩 결합부재 (28)의 2개의 스트랩 결합부재를 포함한다. 선택적으로, 가동 부재(26)는 하부에 위치할 수도 있고, 고정 부재(28)는 상부에 위치할 수도 있다. 또한, 양부재(26,28)가 모두 이동할 수도 있다.
상부 부재(26)는 구동 로드(drive rod, 30) 즉, 상부 스트랩-결합 부재(26)를 수평 방향으로 이동시키기 위한 구동 기구(32) 내에서 운반되는 상기 로드(30)에 장착된다. 다양한 운동이 사용될 수 있다 하더라도, 본 실시예에서는 운동은 진동 또는 왕복 운동 중의 하나이다. 상기 운동은 통상 스트랩(S)의 길이에 대해 횡방향[2중 화살표(34)로 표시된 방향]이다.
진동기 구동 기구(32)는 고정 위치에 배치된 가동기 기구(38)내에 지지된 로드(36)에 장착된다. 가동기(38)는 진동기 구동 기구(32) 및 이에 연결된 스트랩 결합 부재(26)를 2중 화살표(40)에 의해 표시된 방향으로 상하로 이동시키기에 효과적이다.
가동기(38)는 상기 스트랩부를 상호 압축하기 위해 2개의 스트랩 결합 부재 (26,28) 사이의 상대적인 운동을 수행하기 위한 폐쇄 수단(closing measns)으로서 가능하다고 간주될 수 있다. 동일한 가동기(38)는 또한 순차적으로 스트랩부 상의 압력을 해제하기 위해 부재(26,28) 사이의 상대적인 운동을 수행하기 위한 개방 수단으로서 간주될 수도 있다. 그러나, (도시되지 않은) 선택적인 실시예에서 부재(28)도 가동적일 수 있고, 필요에 따라서는 별도의 개방 기구(예를 들어, 가동기)가 압력을 해제시키기 위해 부재(26)로부터 멀리 이동시키기 위한 부재(28)와 함께 사용될 수도 있다.
가동기(38)는 유압 또는 공압 가동기, 전기 모터, 캠 장치 등과 같은 임의의 적당한 형태일 수 있다. 유사하게는, 진동기 구동 기구(32)는 상기 스트랩 결합부재(26)의 진동을 수행하기 위한 기존의 적당한 시스템을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 전기 모터와 이에 연결된 편심 구동 시스템이 상기 구동 기구(32)의 일부로서 구비되기도 한다.
양호하게는, 스트랩 결합 부재(26)의 하부 면은 거칠거나 치(42)를 가지며, 스트랩 결합 부재(28)의 상면도 거칠거나 치(44)를 갖는다. 스트랩부(22,24)가 각각 스트랩 결합 부재(26,28)에 의해 접촉되는 것이 바람직하므로, 스트랩 결합부재의 하나 또는 모두의 상대적인 진동 운동은 상기 스트랩부가 상기 스트랩 결합 부재와 상호 접촉하면서 진동되게 한다.
제2도는 상기 스트랩의 경계에서 상기 중첩 스트랩부를 가압 하에 면대향 압축되도록 하향 이동되는 상부 스트랩 결합 부재(26)를 도시하고 있다. 이 상부 스트랩 결합 부재(26)는 상부 스트랩부(22)와 결합 중에 뿐만 아니라 결합 전에도 진동할 수 있다. 선택적으로, 상기 부재(26)는 상부 스트랩부(22)를 하부 스트랩부(24)와 가압 접촉시킨 후에야 진동하게 할 수도 있다.
임의의 경우에, 상대적인 체심 활주 운동은 2개의 스트랩부(22,24) 사이에서 행해지며, 각 스트랩부의 두께의 적어도 일부가 그 경계 면에서 융화 또는 용융된다. 상기 스트랩부의 용융된 부분은 융합되어, 이후 용접 조인트 또는 용접부(46)를 형성하기 위해 순차적으로 다시 고체화된다. 용접부(46)의 공칭 두께(A)는 제2도에 도시되어 있다. 스트랩 결합 부재(26)를 통해 작동하는 진동기 구동 기구(32)는 각 스트랩부의 두께의 적어도 일부를 용융시키에 충분하게 경계면에서 상기 스트랩부 내의 에너지를 증가시키기 위한 수단으로서 작용한다.
본 발명에 의한 개량된 용접 조인트를 제조하기 위해, 각 스트랩부 내의 상기 에너지는 각 스트랩부의 두께의 적어도 일부를 용융시킬 뿐 아니라 경계면의 폭을 가로 질러 스트랩부의 용융된 부분 내의 다수의 폐쇄된 공동 또는 공극(50)을 형성시키도록 증가된다. 이어서, 스트랩부 내의 에너지를 증가시키는 단계(예를 들어, 상대 진동을 수행하는 단계)가 종료되고, 경계 면에서의 스트랩부는 공동(50)을 캡슐화하여 용접 조인트를 형성하기 위해 순차적으로 고체화된다. 이후에 상세히 설명되는 바와 같이, 이런 공동(50)은 용접 조인트 또는 용접부(46)가 보다 큰 강도를 갖게 할 수 있다.
양호하게는, 용접 압력은 상기 스트랩부가 여전히 용융되어 있는 동안에 해제된다. 이와 같이 압력을 조기에 해제하는 것이 기존의 방법과는 대조적이지만, 마찰-용융 용접에서 용접 단계의 종료시 그 진폭이 영으로 감쇄되므로 스트랩부의 냉각 및 고체화가 진동 부재에 의해 방해받지 않는다는 이점을 갖는다.
스트랩부 내의 상기 에너지 스트랩 결합 부재(26)의 진동을 통해 증가되는 제1도 및 제2도에 도시된 방법의 양호한 형태에 있어서, 진동하는 스트랩 결합 부재(26)는 스트랩부가 여전히 용융되어 있는 동안에 용접 압력을 해제하도록 스트랩부(22)로부터 결합 해제된다. 이럼으로써 어떤 조건하에서는 소정의 공동(50)을 제조할 수 있다는 것을 알았다.
제3도 및 제4도는 본 발명에 의한 개량된 조인트를 제조하기 위한(제3도에 도시된) 장치(20')의 다른 실시예를 도시한다. 이 장치(20')는 중첩 스트랩부(22,24)를 지지하기 위한 2개의 공정 부재(49')를 포함한다. 부재(49')는 스트랩부에 대한 하부 스트랩 결합 부재(28')의 진퇴 운동을 수용할 수 있도록 이격되어 있다. 스트랩 결합 부재(28')는 기존의 캠 또는 공압 가동기(31')와 같은 적당한 기구에 의해 이중 화살표(29')로 표시된 방향으로 상하 이동된다.
장치(20')는 상부 스트랩 결합 부재(26')를 수납하기 위한 상부 안내 블록(25')를 포함한다. 상기 부재(26')는 안내 블록(25') 내에서 활주가능하게 배치되며, 적당한 편심 구동 기구(32')에 의해 스트랩 길이 방향에 대해 횡방향으로 왕복 구동된다.
상부 스트랩 결합 부재(26')의 하부 면은 안내 블록(25')의 하향 단부 면(33') 위로 약간 리세스(recessed)되어 있다. 따라서, 하부 스트랩 결합 부재(28')가 스트랩부로부터 멀리 위치한 하향 후퇴 위치에 있을 때, 스트랩부는 중력 또는 스트랩 고유의 강성(stiffness) 또는 필요하다면 스트랩 인장력의 영향에 기인하여 상부 스트랩 결합 부재(26')와의 접촉이 해제되도록 안내 블록(25')을 가로 질러 연장한다.
스트랩부를 상호 용접하고자 할 때, 하부 스트랩 결합 부재(28')는 제4도에 도시된 바와 같이 상승되어 상기 스트랩부를 편심 구동기(32')에 의해 왕복운동하는 리세스된 상부 스트랩 결합 부재(26')에 대해 압축한다. 이후 용접 압력은 스트랩부가 여전히 용융되어 있는 동안에 즉시 해제될 수 있다.
이를 위해서, 하부 스트랩 결합 부재(28')는 하강하고, 중력, 스트랩 인장력 및/또는 그 고유한 강성의 영향 하에서 스트랩부(22,24)는 리세스되고 진동하는 스트랩 결합 부재(26')로부터 멀리 이동된다. 전형적으로, 이 방법이 인장된 스트랩 루프 내에 중첩 스트랩부 상에서 행해지면, 상기 스트랩내의 인장력은 중첩 스트랩부를 스트랩 결합 부재(26')로부터 이격되게 당겨서 제3도의 대략 직선 형상으로 신속히 당기는 것을 돕는다.
전술한 마찰 용융 용접 방법은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 스트랩과 같은 기종의 스트랩과 같은 기종의 스트랩 내에 공동(50)을 형성하기 위해 사용될 수 있고,(용접 시간 및 용접 압력 등과 다른 변수를 소정의 값에 대해) 증가된 강도의 용접 조인트가 얻어진다. 스트랩의 형태에 따라서, 폭이 적어도 6mm, 11mm 및 13mm이고 최대 두께가 약 0.89mm이며 최소 두께가 약 0.34mm 내지 0.44mm인 기존의 스트랩의 미합중국 내에서 상용되고 있다.
제2도에 의하면, 상기 공동(50)은 통상 스트랩 용접부(46)이 폭을 가로질러 분포되며 용접부(46)의 각종방향 단부를 향해 더욱 집중된다. 상기 용접부의 양호한 형태에 있어서, 용접 중간부(예를 들어, 용접부 중앙 1/3 길이 부분)내의 공동(50)의 집중도는 용접 단부(예를 들어, 각 단부에서의 용접부의 1/3 길이)에서의 집중도보다 작다.
본 발명에 의한 개량된 조인트를 제조하기 위한 방법의 한 형태에 있어서, 공동(50)은 용접 공정 중의 기체 기포의 발생에 의해 생긴다. 어떤 형태의 스트랩은 상당량의 수분과 수분과 같은 추가 물질을 함유하며, 그것은 스트랩이 가압 하에 용융될 때 기체로서 존재할 수 있다는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 폴리에스테르 및 폴리아미드 나일론 스트랩은 흡수성이며 약간의 물을 함유할 수 있다.
이런 스트랩의 일부는 용융되어 용접 중에 가압될 때, 발생된 기체 기포는 상기 용접부의 단부 및 에지(dege)를 향해 강제적으로 외향하려 한다는 것을 알 수 있다. 스트랩부가 여전히 용융되어 있는 중에 모든 기포들이 용접 구역으로부터 강제 배출되기 전에 용접 압력이 해제된다면 잔류 기포는 고체화하는 스트랩재료 내에서 캡슐화되어 공동(50)을 형성한다.
전술한 바와 같이 임의의 조건 하에서 공동(50)이 형성되는 정밀한 기구는 반드시 명확히 이해될 필요는 없으며, 전술한 바와 같은 어떠한 설명 또는 이론에 의해 제한될 필요가 없다. 본 발명에 의한 개량된 강도를 갖는 특정 용접부 내의 공동(50)의 개수, 공동의 크기 및 분포는 가변될 수 있다.
본 발명에 의하면, 전술한 공동(50)을 보유하는 용접부가 적절하 제조될 때, 상기 용접부의 강도는 동일한 스트랩 내에서 공동(50)없이 제조된 용접부의 강도보다 크다. 중첩 스트랩부 사이의 용접부의 강도는 통상 용접된 스트랩부의 인장 하중에 의해 결정되고 스트랩 자체의 최초 길이를 판단하는 데에 필요한 하중과 용접부 파손시의 하중에 비교된다. 예를 들어, 통상적인 상용 폴리에스테르 스트랩 내의 용접부의 강도는 이러한 용접부가 상응 스트래핑 기계(예를 들어, 미합중국 60025 일리노이주 글렌뷰 웨스트 레이크 애비뉴 3600 소재의 시그노드사에 의해 "MCD 700/300" 하는 상표로 판매되고 있는 동력 스트래핑 기계)로 기존의 마찰-요-용융 기술에 의해 제조될 때, 약 35 내지 55% 사이의 범위 내에 있게 된다. 대조적으로, 전술한 바와 같이 제조된 공동(50)을 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 폴리에스테르스 스트랩 용접부는 60 내지 80% 또는 그 이상의 조인트 강도를 가칠 수도 있다.
상기 용접부의 개량된 조인트 강도는 상기 용접부 내의 응력 재분포에 의해 발생되며 공동(50)은 응력 재분포를 발생시킨다는 것을 알 수 있다. 특히, 상기 용접부의 단부에 크랙(crack)이 형성될 때 상기 용접부가 파손된다는 것을 알 수 있다. 상기 공동은 1개 이상의 공동 내로 전파되는 크랙 선단부에서의 응력을 감소시킨다는 것을 알 수 있다. 응력의 감소 또는 재분포에 가장 효과적인 공동은 최대 단면 치수가 용접부 두께의 약 50%가 되는 공동이라는 것을 알 수 있다. 용접부의 길이를 따라 중간부 내에 위치하는 공동의 감소된 집중도는 상기 용접부의 공칭 응력을 감소시켜서 상기 용접부의 단부에 집중된 공동에서의 국부 응력(local stress)을 감소시킨다.
용접부의 강도를 증가시키는 정밀한 기구는 반드시 명확하고 정확히 이해될 필요는 없으며, 전술한 어떤 설명이나 이론에 의해 제한될 필요도 없다.
용접부의 강도 증가에 영향을 미치는 매개 변수들이 현재까지 조사되었던 바에 의하면, 개량된 용접부 강도는 폴리에스테르 스트랩, 특히 전술한 시그노드사의 "테낙스 비"와 같은 상용 제품명으로 미합중국 내에서 시판되는 폴리에스테르 스트랩으로써 임의의 조건 하에서 일관되게 제조되고 있다는 것을 알 수 있다.
이것은 약 0.95의 고유 점도를 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 합성물이다. 개량된 용접부는, 약 0.62의 고유 점도를 갖는 시그노드사의 제품명이 "페낙스 에이"인 스트랩으로 시판되는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 스트랩으로 또한 제조된다. 이들 재료들은 통상의 다양한 특정 스트래핑 용도에 요구되는 강도를 제공하기에 충분한 단일축 방향의 가변 정도를 제공할 수 있다.
개량된 용접부의 강도는 전술한 상용 크기의 스트랩으로써 달성되었다. 상기 개량된 용접부는 스트랩 에너지를 최초로 증가시키기 위한 현재의 양호한 공정을 사용하여 제조되었으며, 상기의 양호한 공정은 마찰-용융 용접이다. 개량된 용접부는 약 16mm 및 19mm의 길이로 제도되었지만, 용접 길이 자체가 중요한 것은 아니다. 소정의 용접부 강도를 위한 상기 용접부의 최소 길이는 후술하는 다른 용접 공정의 매개변수들의 소정의 조합 뿐만 아니라 상기 스트랩의 폭에 따르게 된다.
개량된 강도의 용접부를 제조하기 위한 마찰-용융 방법은 적어도 1개의 중첩 스트랩부를(양호한 실시예에서는 그 길이 방향에 대해 횡방향으로) 양호하게는 약 5.0MPa 및 약 12.6MPa의 용접 압력 하에 약 300Hz 내지 약 500Hz의 주파수로 진동시키는 단계를 포함한다. 용접 간격은 약 0.1 내지 0.8초 사이인 것이 바람직하다. 진폭은 약 0.8 내지 약 2mm 사이인 것이 바람직하다. 용접 간격이 0.15 내지 2.0초 사이인 1.6mm의 진폭이 이후 상세히 설명될 제안된 상용 용접 기계에 전형적으로 잘 작용한다는 것을 알게 되었다.
스트랩부가 용융되는 동안 용접 압력은 용접 간격의 말기에서 해제된다. 용접부는 양호하게는 용접된 스트랩에 임의의 주요한 인장 하중이 가해지기 전에 적어도 대략 0.05 또는 0.06초 동안의 시간 간격 동안 기준 또는 표중의 주위 온 및 주위 압력 하에서 공기 냉각될 수 있다.
전술한 바와 같이, (제2도에서 도시된 바와 같이 조인트 강도의 증가에 기여하는)공동(50)은 용융된 융점 구역 내에 기체 기포를 형성하는 수분과 같은 스트랩 내의 물질로부터 유발된다. 상기 스트랩에 이런 물질의 양이 충분하지 않다면, 용접 중에 또는 전에 용접 구역의 외부 환경에 이러한 물질을 추가하는 것이 제안되었다.
통상 이러한 물질을 함유하지 않는 스트랩의 표면에 직접 이러한 기포 발생 재료를 추가하는 것도 제안되었다. 예를 들면, 기존의 폴리프로필렌 상기 스트랩은 스트랩이 서술한 방법에 따라 용접될 때 기포를 형성하기에 충분한 양의 수분을 보유하지 않는다. 그러나, 기포 발생 재료의 층은 폴리프로필렌 스트랩의 각 층에서 동시에 압출될 수 있다. 이러한 층은 용접 공정 중에 기포를 발행시키기에 충분한 양의 수분을 함유하는 폴리에스테르 스트랩 재료일 수 있다.
(제2도의) 용접부 공동(50)이 전적으로 또는 부분적으로 스트랩에 의해 흡수 또는 흡수된 수분으로부터 기인하는 한에는, 용접 공정 중에 상기 스트랩을 둘러싸는 대기의 상대 습도는 약간의 영향을 받는다. 현재까지의 조사에 의해 밝혀진 바로는, 상대, 상대 습도가 약 60%인 대기에서의 스트랩에 의해 가장 개량된 용접부의 강도가 일관되게 얻어진다.
본 발명은 하기의 실시예들에 의해 보다 상세히 설명된다.
[제1실시예]
(반드시 1 : 1 척도일 필요는 없는) 제22a도 내지 제22f도에 도시된 합성 현미경 사진은 확대율 100으로 본 발명에 의한 용접 조인트의 종방향 단면을 나타낸다. 상기 조인트는 약 0.62의 고유 점도를 갖는 방향성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 스트랩의 인장받지 않은 2개의 중첩부(22,24)의 마찰-용융 용접에 의해 제조되었다.
스트랩 재료를 용융 및 다시 고체화함으로써 형성된 2개의 스트랩부(22,24) 사이의 용접 조인트는 비결정성(비방향성)이며, 통상 투명하고 편광 하에서 비교적 밝은 색으로 보인다. 용접 조인트의 일부를 형성하기 위해 용융하지 않는 스트랩부 내의 재료는 방향성을 가지며, 현미경의 편광 하에서 통상 불투명하며 비교적 색체가 어둡다.
각 스트랩부(22,24)의 공칭 두께는 0.5mm이며 폭은 11mm다. 용접 공정은 각 스트랩부의 길이를 따라서 상기 스트랩부를 약 19mm 만큼 상호 압축하기 위한 2개의 부재를 갖는 시험 장치 상에서 수행되었다.
부재 중 하나는 스트랩부의 하나를 다른 스트랩부에 대해 그 길이 방향에 대해 횡방향으로 진동시키기 위한 진동기 용접판이었다. 상기 스트랩부는 약 6.3MPa의 압력으로 상기 2개의 부재 사이에서 상호 압축되며, 스트랩부 중 하나는 약 1.6mm의 진폭과 약 316Hz의 주파수에서 다른 스트랩부에 대해 횡방향으로 진동되었다. 용접 또는 진동 시간은 0.25초였다. 중첩 스트랩부 상의 용접 압력은 용접판이 여전히 316Hz로 진동되는 동안 해제되었다.
제23a도 내재 제22f도는 각 스트랩부의 길이와 폭의 배치에 각각 대응하는 길이와 폭을 갖는 구역을 형성하기 위해 면대향 형상으로 배치된 열가소성 스트랩부(22,24)를 도시한다. 각 중첩 스트랩부의 공칭 두께(D)는 제22f도의 용접 조인트의 우측 단부에 표시된다.
상기 용접 조인트는, 한 단부로부터 다른 단부로 경계 구역의 길이에 따라 그리고 한 측면으로부터 다른 측면으로 경계 구역의 폭을 가로질러 용융된 상태로부터 다시 고체화된 경계 구역에서 각 스트랩부의 두께의 적어도 일부를 갖는다. 조인트의 좌측 단부는 제22a도에 도시되며, 조인트의 우측 단부는 제22f도에 도시된다.
참고로, 제22a도의 용접 조인트의 좌측 단부와 종방향으로 정렬된 영점을 갖는 임의의 길이 단위, 즉 1 내지 22의 눈금이 제22a도 내지 제22f도의 하부를 따라 표시되었다.
각 스트랩부의 다시 고체화된 두께는 경계 면과 길이 및 폭이 동일 공간에 위치하도록 다시 고체화된 연속적인 구역을 형성하기 위해 다른 스트랩부의 다시 고체화된 두께와 함께 경계 구역에서 융합된다. 다시 고체화된 구역은 용접 조인트의 전체 길이에 걸쳐 반드시 두께가 균일할 필요는 없다. 또한, 상기 조 인트의 폭을 가로 지르는 두께에 작은 변동(variation)이 있을 수도 있다.
용접 조인트를 형성하는 다시 고체화된 구역의 두께는 제22a도 내지 제22f도의 종방향 참고 부호 T-1, T-2, T-3, T-4, T-5, 및 T-6에 의해 도시된 바와 같이 상기 조인트의 종방향 단면의 길이를 따른 다양한 위치에서 측정되었다. 실제의 시편 내의 상기 위치들에서의 다시 고체화된 구역의 두께 측정치는 하기 표 1에 기재되어 있다.
[표 1]
Figure kpo00001
상기 조인트는 제12도를 참고로 전술한 형태의 공동(50)을 포함한다는 것을 알 수 있다. 제22a도 내지 제22f도에 도시된 용접 조인트의 종방향 단면의 현미경 사진을 따라 보인는 대부분의 공동(50)은 원형 형상이 아니라는 것을 알아야 한다. 도시되지는 않았지만, (제22a도 내지 제22f도의 평면에 수직한) 평면에서 볼 때 대부분의 공동(50)의 형상은 완전한 원형은 아니다. 따라서, 대부분의 공동(50)은 정확한 구형(spherical) 형상을 갖지 않는다. 더욱이, 대부분의 공동(50)은 제22a도 내지 제22f도에 도시된 형상으로부터 알 수 있는 바와 같이 각각 불규칙한 체적 형상을 갖는다.
제22a도 내지 제22f도에 도시한 조인트의 종방향 단면은 상기 용접부의 길이를 따라 평면에 취해졌다는 것을 알아야 한다. 상기 조인트의 전체 폭에 걸친 평행한 평면을 따라 취한다면 다른 종방향 단면을 유사한 공동 분포, 공동 크기 및 공동 형상을 나타낸다. 종방향 단면의 길이를 따른 임의의 지점에서의 공동의 집중도는 상기 지점에서의 용접부 조인트의 폭을 가로질러서는 거의 일정하다.
제22a도 내지 제22f도에 도시된 용접부 조인트는, 특히 상기 조인트의 종방향 단면을 따른 공동(50)의 분포를 특징적으로 도시하는 것이 특징이기도 하다.
이를 위해서, 조인트의 다시 고체화된 구역은 양 단부와이들 단부 사이에 형성된 중심부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
각 단부가 이 시편에서 다시 고체화된 구역의 길이의 약 30%를 갖도록 이 시편 내에서 형성되고 중심부가 단부 중간의 다시 고체화된 구역의 길이의 약 40%를 갖도록 형성되면, 대부분의 공동(50)은 2개의 단부에 집중된다. 따라서, 좌측 단부는 제22a도의 기준 눈금치 0으로부터 제22b도의 기준 눈금치 6으로 연장하는 것을 특징으로 할 수 있다. 우측 단부는 제22f도의 조인트의 우측 단부로부터 제22d도의 기준 눈금치 16의 좌측으로 연장하는 것을 특징으로 할 수 있다. 이어서, 상기 조인트의 중심부는 기준 눈금치 6으로부터 기준 눈금치 16으로 연장한다.
제22a도 내지 제22f도에 도시한 특정 실시예의 조인트에서, 중심부의 공동(50)의 집중도는 단부에서의 공동(50)의 집중도외 비교할 때 대단히 낮다. 중심부에는 주요 크기의 공동은 거의 없다. 제22a도 내지 제22f도에 도시한 중심부의 종방향 단면은 공동 위치에서 측정된 조인트의 다시 고체화된 구역 두께의 25%보다 큰 주요치수를 갖는 6개 미만의 공동과 교차한다. 한편, 각 단부 내의 평면적인 종방향 단면은 공동 위치에서 측정된 조인트 다시 고체화된 구역 두께의 25%보다 큰 주요 치수를 갖는 20개 이상의 공동과 교차한다.
단부 내의 많은 공동은 다시 고체화된 구역의 두께의 비해 상대적으로 크다.
예를 들면, 단부의 종방향 단면은 공동 위치에서 조인트의 다시 고체화된 구역 두께의 50% 이상의 주요 치수를 갖는 6개의 이상의 공동과 교차한다.
상기 표 1과 제22a도 내지 제22f도를 참고로 하여 알 수 있는 바와 같이, 용접 조인트의 고체화된 구역 두께는 캡슐형 공동(50)이 가장 집중되어 최대 직경을 갖는 조인트의 각 단부 내의 일 지점에서 최대가 된다.
각 단부는 또한 상기 조인트의 단부로부터 다시 고체화된 구역의 길이의 약 4 내지 5%에 해당하는 거리만큼 내향하는 연장하는 외측 부분을 포함하는 것을 특징으로 한다. 좌측 단부의 외측 부분은 제22a도의 조인트의 좌측 단부에서의 기준 눈금치 0으로부터 제22a도의 기준 눈금치 1까지 연장한다. 상기 조인트의 타단부에서, 우측 단부의 외측 부분은 제22f도에 도시한 조인트의 우측 단부로부터 제22e도의 기준 눈금치 21의 좌측으로 연장한다. 각 외측 부분내의 공동(50)의 전체 체적은 연관된 단부의 잔여부 내의 공동의 전체 체적보다 작다.
[제2실시예]
0.62 내지 0.70의 고유 점도를 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 스트랩의 인장되지 않은 중첩부의 추가쌍이 제1실시예에서 설명된 시험 장치로 용접되었다.
각 스트랩 부분(segment)은 폭이 11mm이었고 두께가 0.5mm이었다. 중첩 스트랩부는 15.8mm의 용접부 길이에 걸쳐 상호 압축되었다. 중첩 스트랩부 중 하나는 1.6mm의 진폭과 316Hz의 주파수로 다른 스트랩부에 대해 횡방향으로 진동되었다. 다수의 용접부는 이런 조건하에서 동일한 쌍의 중첩 스트랩 부분으로 제조되었다. 용접 시간은 0.3 내지 0.4초로 가변되고, 용접 압력은 5.0 내지 12.6MPa로 가변되었다. 중첩 스트랩부 상의 용접 압력은 용접판이 아직 316Hz로 진동되고 있는 동안에 해제되었다. 최종 용접부의 조인트 강도는 일관되게 스트랩 강도의 80% 이상이었다.
자동 스트래핑 기계에서 본 발명에 의한 개량된 용접 조인트를 제조하기 위한 장치의 상용 형태를 개발하는 것이 제안되었다. 이런 기계에서의 상기 장치의 바람직한 형태가 이하에서 서술된다.
자동 스트래핑 기계(52)가 제5도에 완전히 도시되어 있다. 스트랩(S)은 축적기(accumulator, 54)를 통해 분배기(53)로부터 상기 기계(52)에 공급된다. 분배기(53)와 축적기(54)는 적당히 특정한 또는 기존의 설계일 수 있다.
스트랩(S)은 상기 제(52)의 하부 하우징(55)을 통해 하우징(55)의 상부 상의 슈우트(chute, 56) 주위로 공급된다. 하우징(55)은 스트랩(S)으로 묶어질 제품(제5도에 도시하지 않음)이 배치되는 제품 수납 스테이션을 형성한다. 슈우트(56)는 특수한 설계이거나 또는 적당한 기존의 설계이다.
상기 기계(52)의 하부 하우징(55)내에는 적당한 스트랩 공급 및 인장 기구(도시하지 않음)가 있다. 이러한 기구는 루프를 형성하기 위해 슈우트(56) 내로 먼저 스트랩(S)을 공급한 후, 이어서 제품 주위로 밀착되게 스트랩(S)을 조인다.
공급 및 인장 조립체는 특수한 설계 또는 적당한 기존의 설계일 수도 있다.
분배기(54), 슈우트(56), 및 공급 및 인장 조립체를 위한 적당한 설계는 미합중국 60025 일리노이주 글렌뷰 웨스트 레이크 애비뉴 3600 소재의 시그노드사에 의해 제품명이 "SPIRITTM"인 스트래핑 기계로 미합중국 내에서 시판되고 있는 동력 스트래핑 기계에서 이용되며, 1985년 8월호 시그노드사 간행물 286022호에 의해 발간된 상기 기계의 "작동, 부품 및 안전에 관한 매뉴얼"에 기재되어 있다.
스트래핑 기계(52)에 사용하기 위한 스트랩 파지 및 밀봉 조립체는 제5도의 점선 원(57)으로 표시된 구역 내와 슈우트(56) 아래의 상기 기계의 하부 하우징(56)내에 위치한다. 상기 조립체는 다양한 앤빌, 그리퍼, 플래튼, 절삭기 및 진동기 용접판 부품을 포함하며, 그런 부품들에 대해서는 이후 상세히 설명한다.
상기 기계(52)용의 스트랩 파지 및 밀봉 조립체를 구성하는 부품은 제6도 내지 제12도에 더욱 상세히 도시된다. 제6도 내지 제8도에 가장 잘 도시된 바와 같이, 하우징(55)의 수평 상부면에, 스트랩 슈우트(56)는 각기 스트랩(S)을 수납 하기 위한 슬롯 또는 채널(62)을 형성하는 적당한 스트랩 수납부(60)를 갖는다.
시그노드사에 의해 미합중국 내에서 시판되는 상표명 "SPRITRM"인 전술한 스트래핑 기계에 사용되며 상기 기계용의 전술한 "작동, 부품 및 안전에 관한 매뉴얼"에 기재되어 있는 적당한 스트랩 수납부 구조체가 제공될 수 있다. 그러나, 본 명세서의 목적상 제6도 이하에 측방향 U자형 스트랩 수납부(60)의 특정 실시예가 도시된다.
각 수납부(60)내의 채널(62)의 개구는 통상 보유 부재(64)에 의해 막혀 있다. 이들은 수납부(60) 제7도의 실선으로 표식된 위치에 있을 때 상기 채널(62)내에 스트랩(S)을 보유한다.
각 스트랩 수납부(60)는 화살표(66) 방향을 따라 제7도의 점선 표시된 후퇴 위치로 이동될 수 있다. 상기 후퇴 위치에서, 수납부(60)는 보유 부재(64)로부터 이격되어 있고, 스트랩(S)은 묶어질 제품에 대해 슬롯(62) 밖으로 당겨질 수도 있도록 자유롭다.
제7도에 도시한 2개의 위치 사이에서 스트랩 수납부(60)를 이동하기 위한 수단은 적당한 기존의 설계(예를 들어, 전기 솔레노이드 작동기 유압 작동기 또는 다른 기계적 구동 기구)일 수도 있고, 그 상세부는 본 발명과 관계가 없다.
편리한 지지면을 묶을 제품에 제공하기 위해, 스트래핑 기계의 하부 하우징(55)은 수납부(60)에 인접한 상부 수평면을 각각 형성하는 통상 수평으로 배치된 패키지 또는 제품 지지판(74,75)을 양호하게는 포함한다.
제5도 및 제8도에 도시된 바와 같이, 2개의 이격된 스트랩 수납부(60)사이에 앤빌(anvil, 70)이 제공된다. 또한, 앤빌(70)은 스트랩(S) 경로 위의 연장 위치로부터 (제10도에 점선으로 도시된) 후퇴 위치로 제6도의 화살표(72)로 도시된 방향을 따라 이동할 수 있고, 이는 상기 스트랩의 루프(loop)가 인장되어 융접된 후 묶을 제품의 하부에 대해 스트랩(S)를 상향으로 견고히 체결할 수 있게 한다.
제8도및 제11도에 가장 잘 도시된 바와 같이, 앤빌(70)은 하향 돌출하는 치(teeth, 80)를 갖는 진동기패드 또는 용접판(78)이 그 속에 수납되는 리세스(76)를 형성한다. 용접판(78)은, 상기 중첩 스트랩부(22)를 결합하고 상기 스트랩부(22)를 진동시키기 위한 스트랩 결합 부재로서 기능한다. 양호한 실시예에서, 각치는 약 0.35mm 만큼 하향 돌출한다. 각 치의 기부(base)는 평면 상에서 2개의 내부 정점 각도가 각기 약 60도이며 나머지 2개의 내부 정점 각도가 각기 약 120도인 마름모꼴을 형성한다. 각 치의 4개의 외부 측면은 한 점을 내향하여 수렴하며, 상기 치(80)를 보유하는 용접판의 표면으로 약 60도의 각도로 경사된다.
용접판(78)은 제10도의 이중 화살표(84)에 의해 표시된 방향으로 앤빌(70)에 대해 왕복운동하도록 장착된다. 이를 위해서, 볼 베어링과 리테이너 조립체(86)는 앤빌 리세스(76)의 하향 상면과 용접판(78)의 상부 사이에 삽입된다.
용접판(78)의 바닥부의 일부는 판(88) 상에 놓인다. 앤빌 리세스(76)의 한측면 상의 앤빌(70)의 하향 표면도 또한 상기 판(88) 위에 놓인다. 상기 판(88)은 프레임(90)의 상부에 배치된다. 프레임(90)은 스트래핑 기계(52)내의(도시하지 않은) 적당한 지지 구조체에 축(92) 주위로 회동가능하게 장착된다. 상기 프레임(90)은 제10도의 실선으로 표시된 연장 위치와 제10도의 점선으로 표시된 후퇴 위치 사이에서 축(92)에 대해 선회되도록 설계된다.
모터 장착구(92)는 전기 모터(96)를 지지하기 위한 프레임(90)에 부착된다.
로드(98)가 제10도에 점선으로 표시된 후퇴 위치로 프레임(90)과 모터 장착구(94)의 조립체를 선회시키기 위한 적당한 기구(도시하지 않음)에 의해 결합되도록 모터 장착구(94)의 하부 단부에 부착된다. 이러한 기구는 기존의 캠 장치(도시하지 않음)을 포함하기도 하며, 상기 조립체는 적당한 스프링(도시하지 않음)에 의해(제10도에 실선으로 표시된)연장 위치로 연속 바이어스될 수도 있다.
용접판(78)은 모터(96)에 의해 진동한다. 이를 위해서, 모터(96)는 제10도 및 제12도에 도시된 바와 같이 풀리(102)가 장착되는 축(100)을 포함한다. 구동벨트 (104)는 풀리(102)와 편심축(108)의 하단부에 장착된 다른 풀리(106)에 감긴다. 편심축(108)은 상기 프레임(90)을 통해 수직으로 연장하는 공동(110)내에 배치된다. 상기 프레임(90)의 하부에서, 베어링 리테이너(112)가 프레임(90)내에 장착되며 축 (108)의 하단부 주위에 베어링(114)을 보유한다.
축(108)의 상단부는 니이들 베어링 조립체(needle bearing assembly, 116)내에서 저어널 지지되며 횡방향으로 옵셋량은 약 0.8mm다.
상부 축부(118)는 판(88)내의 구멍(120)과, 용접판(78)내의 긴 구멍(122)과 앤빌(70)의 구멍(124)을 통해 연장한다. 판(88)내의 구멍(120)과 앤빌(70)내의 구멍(124)은 간섭됨이 없이 편심 축부(118)의 회전을 가능하게 하기에 충분한 크기를 갖는다.
상부 축부(118)는 용접판(78)의 긴 구멍(122)내의 니이들 베어링 조립체 (126)내에서 저어널 지지된다. 베어링 조립체(126)는 제10도에 도시된 바와 같이 용접판 구멍(122)의 양 측면과 결합하지만, 베어링 조립체(126)의 직경은[제10도의 평면에 수직한 구멍(122)의 길이를 따라 측정된]구멍(122)의 길이보다 짧다. 따라서, 전기 모터(96)에 의한 편심축(108)의 회전은 이중 화살표(84)의 방향으로 용접판을 왕복 운동시킨다.
제8도 및 제11도에 잘 도시된 바와 같이, 앤빌(70)도 회전가능항 그리퍼 패드(130)를 지지한다. 상기 패드(130)는 하향 치(132)를 갖는 확대된 하부 원통부(131)를 갖는다. 상기 치(132)는 각각의 치(132)가 피라밋 치형을 제공하기 위한 직사각형 기부를 갖는 것을 제외하고는 용접판(78) 상의 치(80)와 유사하다. 각치의 면은 치(132)를 보유하는 그리퍼(130)의 표면에 대해 약 45도의 각도를 선단으로 수렴한다.
양호하게는, 그리퍼(130)의 확대된 하부 원통부(131)의 외부 에지는 상기 표면에 대해 약 60도의 사이 각으로 내향하여 챔퍼(chamfer)된다. 이것은 스트랩의 공급 중에 스트랩 전단부가 그리퍼(130)를 통과하는 것을 돕는다.
회전가능한 그리퍼(130), (제8도의) 앤빌(70)이 보어(136)내에 수납되며 직경이 감소된 상향 연장하는 원통부(134)를 갖는다. 원통부(134)는 앤빌(70)의 확대된 직경의 보어(142)내에 수납된 0-링 또는 스냅 링(140)을 수납하기 위한 환형 요흠(groove, 138)을 형성한다. 이 조립체는 앤빌(70)내에 회전가능한 그리퍼(130)를 보유하지만, 이후에 상세히 설명되는 스트랩 용접 작업 중에 스트랩(S)이 그리퍼 (130)와 접촉함에 따라 상기 스트랩(S)의 영향 하에 그리퍼(130)를(전형적으로 각 방향으로 다소) 회전시기킨다.
다수의 다른 스트랩 접촉 부품들이 스트랩(S) 상에서 특정한 작업을 수행하기 위해 앤빌(70)과 상호 작용하도록 앤빌(70) 하부에 제공된다. 이 부품들은 제8도 내지 제11도에 잘 도시되어 있다.
특히, 제11도에 의하면, 안내판(150)은 프레임(90)에 장착되며 절삭기의 날 또는 블레이드(154), 절삭기 블레이드 연결부(156), 스트랩 결합 블록 또는 플레튼(158), 플래튼 연결부(160) 및 루프 그리퍼(162)에 대한 수납 구역 또는 안내부(guideway)를 형성한다.
제8도 및 제11도에 가장 잘 도시된 바와 같이, 절삭기 블레이드(154)는 2개의 핀(166)에 의해서 절삭기 연결부(156)에 부착된다. 절삭기 블레이드(154)는 플래튼(158)의 측면에 대해 활주하도록 설계되고, 필요에 따라 플래튼 연결부(160)의 측면에 대해 활주하기도 한다.
플래튼(158)은 핀(170)에 의해 연결부(160)에 회동가능하게 장착된다(제8도). 따라서, 플래튼(158)은 스트래핑 기계에 형성된 스트랩 루프의 평면에 통상 수직한 회전축에 대해 선회될 수 있다.
제9도 및 제11도와 같이, 플래튼(158)은 통상 역 U자형 형상을 가지며, 플래튼(158)의 상부 아래의 스트랩 수납 구역 내에 통로(174)를 형성하기 위해 플래튼(158)과 연결부(160)가 상호 작용하도록 연결부(160)에 장착된다.
플래튼(158)의 상부 표면은 양호하게는 스트랩을 파지하기 위한 다수의 치(178)를 포함한다. 치(178)는 양호하게는 상부 용접판(78) 상의 치(80)와 거의 동일한 형상을 갖는다. 그러나, 제안된 상용화된 실시예의 각 플래튼 치(178)의 높이는 약 0.2mm이고, 즉 용접판 치(80)의 높이보다 다소 작다.
도시된 상기 상용화된 실시예에 있어서, 스트랩과 접촉하는 플래튼(158)의 치형 표면의 길이는 약 19mm다. 양호하게는, 이 스트랩 결합용 치형 표면의 길이는 용접판(78)의 길이보다 작다[앤빌(70) 하부의 스트랩의 길이와 평행하게 측정함].
용접판(78)은, 용접판(78)의 각 단부 상의 앤빌(70)의 하향 돌출 표면이 상기 용접판(78)상의 치의 선단 하부로 돌출하도록 앤빌 리세스(76)내에 배치된다. 용접판(78)은 스트랩이 앤빌(70)의 바닥부를 가로질러 견고하게 당겨지지만 플래튼(158)에 의해 용접판(78)에 대해 달리 압축되지 않을 때 용접판 치(80)와 상기 스트랩 사이의 접촉을 방지하기에 충분한 양 만큼 리세스된다. 이러한 관계에 대한 필요성은 스트래핑 기계의 작동을 참고로 하여 후술된다.
플래튼(158)은 양호하게는 챔퍼된 코너(182)를 구비한다.(제8도 참조). 이것은 용접 단계 중에 스트랩의 절단된 단부에 상당히 감소된 압력을 제공하도록 작용한다. 임의의 작업 조건 하에서 임의 형태의 스트랩을 가지는 이러한 챔퍼된 구조로서 이 가능하게 된다는 것을 알았다. 특히, 폴리에스테르 및 폴리아미드 나일론 스트랩으로써, 이런 플래튼 형상은 챔퍼부(182)에 인접한 용접부의 단부에 개량된 기포 또는 공동이 형상되게 한다.
루프 그리퍼(162)는 플래튼(158)에 인접한 판(150)내에 활주가능하게 배치된다. 루프 그리퍼(162)도 회전 그리퍼(130) 하부에 치(186)를 갖는 상향 표면을 는다. 루프 그리퍼의 치(186)는 루프 그리퍼의 치(186)가 양호하게는 보다 큰 높이, 즉 0.35mm를 가진다는 점을 제외하고는 플래튼 치(178)와 거의 동일한 형상과 간격을 갖는다.
절삭기 블레이드(154)[및 연결된 절삭기 연결부(156)]. 플래튼 연결부(160), 및 루프 그리퍼(162)는 (도시하지 않은) 적당한 기구에 의해 서로 독립적으로 상하로 이동된다. 이 기구는 임의의 적당한 기존의 설계 또는 특수한 설계에 의하기도 한다. 제안된 상용화된 형태의 기계에 있어서, 절삭기 연결부(156), 플래튼 연결부(160) 및 루프 그리퍼(162)를 캠 세트(cam set)에 대해 바이어스시키도록(도시되지 않은) 회전 캠 세트 및(도시되지 않은) 적당한 상호 작용 스프링으로써 이러한 운동이 수행되게 된다.
이를 위하여, 캠 종동자 로울러 장치(도시하지 않음)는 캠 세트를 결합하기 위한 루프 그리퍼(162), 플래튼 연결부(160) 및 절삭기 연결부(156)의 하부에 장착될 수 있다. 또한, 플래튼 연결부(160)는 캠 세트가 스트래핑 사이클의 1주기중에 제1작용력으로 용접한(78)에 대해 플래튼(158)을 상승시키며 스트래핑 사이클의 다른 시점에서 제2의 감소된 작용력으로 용접판(78)에 대해 플래튼(158)을 승상시킬 수 있게 되기 위한 적당한 다중 스프링과 레버 아암(lever arm) 장치를 구비하기도 한다. 이런 스프링 기구는 캠 세트 기구와 함께 본 기술 분야의 숙련자들에게 주지되어 있다. 예를 들면, 이런 기구들은 전술한 시그노드사의 "SPIRITRM" 스트래핑 기계용의 "작동, 부품 및 안전에 관한 매뉴얼"에 기재되어 있다.
제8도 및 제9도에 의하면, 스트랩(S)은 먼저 절삭기 블레이드(154) 위의 기계(54)내로 공급된다. 이를 위해서, 가동 스트랩 안내 채널(202)이 (제8도의) 절삭기 블레이드(154)에 인접하게 제공된다. 채널(202)은 핀(204) 주위에서 상기 기계에 회동가능하게 장착된다. 핀(206)은 상기 기계로부터 채널(202) 아래로 돌출하며, 채널(202)이 제8도에 도시된 위치를 초관하여 하향 선회되는 것을 방지한다. 채널(202)은 통상 스프링(207)에 의해 핀(206)에 대해 하향하여 바이어스된다. 스프링(207)은 핀(208)에 의해 한 단부에서 상기 기계에 부착되며, 타단부에서는 채널(202)로부터 돌출하는 핀(210)에 부착된다.
스트랩(S)은 고정된 안내부(210)를 따라 채널(202)의 단부 내로 먼저 공급된다(제8도). 채널(202)의 바닥부는 축(214)에 대해 회전하는 상기 기계에 장착된 휘일(212)을 수용하기 위한 고정된 안내부(210)의 단부에 인접하여 개방된다. 휘일(210)은 채널(202)내로의 스트랩의 이동에 응답하여 회전될 수 있으며, 이것은 스트랩이 채널(202)을 통해 공급됨에 따라 스트랩 상의 마찰 저항력(drag force)을 감소시킨다.
제8도와 같이, 앤빌(70)은 회전 그리퍼(130)에 인접한 앤빌(70)의 일 단부에 하향하여 각진 벽(146)을 포함한다. 이 벽(146)은, 스트랩(S)의 전연부가 하향으로 편항하고, 상기 스트랩 앤빌(70) 아래로 먼저 공급될 때 인접 스트랩 수납채널(62)내로 그리고 슈우트 수납부(60)내로 편향하는 데에 도움이 된다. 이어서, 스트랩이 슈우트(56) 주위로 이동하고 스트랩의 전연부가 하부 스트랩부의 상부 상의 앤빌(70)의 아래로 다시 통과한 후, 앤빌 벽(146)은 스트랩 전단부의 추가적인 전방 이동을 방지하는 기능을 한다(제13도 참조).
자동 스트래핑 기계내의 본 장치에 대한 전술한 양호한 실시예가 이하에서 서술된다.(도시하지 않은) 마이크로프로세서에 의해 제어된(앞에서 간단히 서술한) 회전식 캠 세트를 통해 많은 기계 기구를 작동시키는 것이 제안되었다. 회전 캠에 의해 앤빌, 절삭기 날, 루프 그리퍼, 플래튼 등과 같은 다양한 스트랩 결합 설비를 자동 스트래핑 기계내에서 작동시키는 방법은 공지된 상용화된 설계 방법이다. 예를 들어, 미합중국 시그노드사에 의해 미합중국내에서 시판되며 제품명 "SPIRITTM"인 스트래핑 기계용 "작동, 부품 및 안전에 관한 매뉴얼"에 기재되어 있는 전술한 스트래핑 기계용의 캠 가동기 장치 설계를 참고한다. 상기 매뉴얼은 본 명세서와 일치하는 한도에서 참고 자료로 이용된다.
제안된 상용화된 형태의 상기 기계가 캠 세트 기구 및 관련된 제어 시스템에 의해서 작동될 수 있더라도, 다른 기구(예를 들어, 전기 솔레노이드 작동기, 유압 또는 기압 작동기, 개별 전기 모터 등)도 사용될 수 있다. 그러나, 완전하게 하기 위해서, 상기 기계의 작동은 이하에서 구동 시스템, 스위치 및 마이크로프로세서를 포함하는 캠 세트 기구 및 관련 제어 장치를 참고로 하여 서술된다. 상기 기구가 간단히 서술되지만, 당 분야의 숙련자에게 주지된 기존의 설계 방법은 언급하지 않는다.
제안된 상용화된 형태의 기계에서, 다수의 인접한 캠들은 캠 세트(이후 간단히 하기 위해 "캡"이라 함.)를 형성하기 위해 캠축에 장착된다. 캠축은 마이크로프로세서에 의해 제어되는 랩 스프링(wrap spring) 클러치 또는 로울러 램프(roller ramp) 클러치를 통해 회전되며, 이 클러치는 주 모터로부터 연속적으로 회전하는 잭의 축으로부터 구동된다.
앤빌(70)용 장착 프레임(90)은 통상 연장 위치(제10도의 실선)에서 스트랩경로 위로 앤빌(70)을 배치하기 위해 캠에 대해 탄성 바이어스된다. 앤빌(70)은 앤빌 스프링의 작용력에 대해 작용하는 캠에 의해 후퇴 위치로 이동된다.
플래튼 연결부(160)와 절삭기 블레이드 연결부(156)는 통상 캠에 대해 앤빌(70)로부터 이격되게 탄성 바이어스된다. 이것들은 캠에 의해 스프링의 작용력에 대해 앤빌(70)을 향해 상승된다.
루프 그리퍼(162)는 통상 앤빌(70)에 대해 탄성 바이어스되며 루프 그리퍼 스프링의 작용력에 대해 작용하는 캠에 의해 강요되도록 설계된다.
캠은 또한 임의의 기계 작동(예를 들어, 스트랩 공급 및 인장 기구를 정지시킴.)을 시작 또는 종료시키기 위한 하나 이상의 스위치를 작동시키는 데에 이용될 수 있다.
캠을 구동하기 위한 마이크로프로세서 및 클러치는 기존의 방법으로 작동한다. 일반적으로, 하기의 작동이 전형적이다. 캠축은 각 스트래핑 사이클 중 한번의 완전한 회전을 완료하도록 설계되지만, 한번의 완전한 회전보다 작은 증분에 상응하는 소정의 시점에서 각 스트래핑 사이클 중에 순차적으로 정지된다. 이를 위해서, 캠이 장착되는 캠축은(예를 들어, 60도 증분 또는 다른 증분으로) 상기 캠축 주위에 원주 방향으로 이격되어 있고 캠축과 함께 회전하는 다수의 표적 러그(target lug)를 지지한다. 1개 이상의 근접 감지 스위치는 캠축 회전 중 이들이 근접 스위치를 지나 회전함에 따라 표적 러그의 존재를 감지하기 위해 캠축에 인접한 고정 위치에 배치된다. 각 근접 스위치는 표적 러그가 스위치에 인접한 때에 마이크로프로세서로 신호를 전송하지만, 스위치에 인접한 표적 러그가 없을 때에는 신호를 전송하지 않는다. 하나의 근접 스위치로부터 전송된 신호는 각 스트래핑 사이클 중에 캠축의 회전 식별하기 위해 상기 스위치를 지나 회전되는 표적 러그의 개수를 계수할 때 마이크로프로세서에 의해 사용된다.
캠축은 클러치의 피동부에 연결된다. 클러치의 피동부는 포올(pawl)에 의해 결합되는 외주연 방향으로 이격된 외향 치들을 포함한다. 예를 들어, 치들은 캠축의 소정의 회전 증분에 상응하는 증분으로 이격될 수도 있다. 포올은 통상 클러치 피동부, 즉 캠축 및 캠의 회전을 방지하기 위해 캠축 회전의 소정의 매 증분으로 치와 결합하도록 클러치 피동부에 대해 탄성 바이어스 된다. 클러치의 피동부가 결합된 포올에 의해 회전이 방지될 때 클러치의 구동부는 미끄러진다. 포올은 마이크로프로세서로부터의 신호에 응답하여 동력을 받는 전기 솔레노이드에 의해서 클러치 피동부의 치로부터 결합이 해제된다.
캠 축의 몇몇 또는 모든 증분 회전 정지는 각각 마이크로프로세서의 타이머장치에 미리 프로그램된 시간 간격 동안 유지된다. 클러치 피동부 상의 치가 클러치 피동부(및 이에 결합된 캠축)의 회전을 종료시키도록 탄성 바이어스된 포올에 의해 결합되어 캠축의 표적 러그 중의 하나가 근접 스위치 중의 하나에 인접할 때, 이러한 "정지"캠 시간 간격이 유지될 수 있다. 이것은 스위치에 의해 전송된 신호를 마이크로프로세서로 보내게 한다. 이것은 마이크로프로세서 타이머 회로에 신호를 보내 캠축이 정지되어 있는 프로그램된 간격의 타이밍을 시작하게 한다. 타이머 시스템이 간격의 말기를 경과한 후, 마이크로프로세서는 캠 클러치의 전기 솔레노이드에 동력을 주어 클러치 피동부 상의 치를 결합 해제시키고 클러치 피동부가 연속적으로 회전하는 클러치 구동부에 의해 다시 회전하도록 포올을 이동시킨다.
축이 회전을 시작하자마자 근접 스위치로부터 멀리 위치한 캠축 표적 러그의 회전은 근접 스위치 신호를 종료하게 한다. 상기 신호 종료에 따라, 마이크로프로세서는 캠축 회전의 이후 증분의 말기에 클러치 피동부 상의 다음 치와 결합할 수 있도록 탄성 바이어스된 포올을 해제하는 클러치의 전기 솔레노이드를 동력 단절시킨다.
필요하다면, 임의의 표적 러그는 클러치 피동부 상의 2개(또는 그 이상)의 치가 결합해제된 포올을 지나 회전할 때까지 근접 스위치 신호를 유지하기에 충분한 양만큼 캠축 원주의 일부 주위로 연장하기 위해 증가된 폭을 가질 수도 있다.
이런 경우, 캠축은 보다 넓은 레그가 근접 스위치를 해제하여 그후 포올이 제3치(또는 다음 치)와 결합하기 위해 동력이 단전된 솔레노이드에 의해 해제될 때까지 회전한다.
신규 사이클의 시작 시에, 스트랩은 제13도와 같이 루프를 형성하기 위해 이미 슈우트 내에 위치하고 있으며, 상부 중첩 스트랩부(22)는 상승된 플래튼(158)에 의해 파지된다. 스트랩(S)의 전단부는 앤빌(70)의 경사진 벽(146)에 대해 정지한다.
제13도에 의하면, 상기 스트래핑 기계내의 스트랩(S)의 다음 위치를 설명한다. 스트랩은 벽(146)에 대한 스트랩 전단부로 시작하여, 스트랩은 회전가능한 그리퍼 (130) 아래에서 용접판(78)과 상승된 플래튼(158) 사이로 스트랩 슈우트 수납부 (60)를 통해 슈우트(56) 주위로 시계 방향으로 연장되고, 다시 스트랩의 상부 중첩부 아래의 앤빌(70) 아래에서 플래튼(158)과 플래튼 연결부(160) 사이에 형성된 스트랩 수납 통로(174)를 통해 절삭기 블레이드(154) 위로 연장하고, 그리고 가이드(202) 속으로 연장한다.
앤빌(70) 아래의 상부 중첩 스트랩부(22)는 캠이 이전 사이클의 최종 증분으로 회전될 때 상승되는 플래튼(158)에 의해 용접판(78)에 대해 파지된다. 최종 사이클의 말기에서, 포올은 캠축의 추가 회전을 방지하기 위해 캠 클러치 피동부와 결합한다. 마이크로프로세서는 스트랩 루프가 조작자에 의해 개시되는 후속 스트래핑 사이클에서 인장될 때까지 포올이 결합 해제되지 않도록 프로그램된다.
후속 스트래핑 사이클은(제5도의) 푸트 스위치(foot switch, 20)를 작동시키는 기계 조작자에 의해 개시된다. 푸트 스위치(220)는 전술한 인장 및 공급 조립체(도시하지 않음)내의 스트랩 루프 인장 기구(도시하지 않음)를 가동시킨다.
용이한 설명을 우해 묶을 제품을 제13도 내지 제20도로부터 생략되었다. 그러나, 제21도의 묶인 제품(P)은 그 주위에 완전한 스트랩 루프를 갖춘 것으로 제21도에 도시되어 있다.
스트랩 루프는 스트랩 공급 방향에 대해 반대 방향으로 스트랩 후부를 당김으로써 제품 주위에서 인장된다. 이 인장 인출 방향은 스트랩(S) 상의 화살표에 의해 제14도에 표시되어 있다. 루프가 인장됨에 따라, 스트랩 수납부(60)는 묶은 제품의 외부 주위로 견고히 당겨진 스트랩(S)을 해제시키기 위해(제7도와 같이) 후퇴된다.
전형적으로는 스트랩 인장 시스템은, 스트랩 루프내의 인장력을 감지하고 소정의 인장력 수준이 해제될 때 인장 공정은 종료하기 위한 수단을 포함한다.
전형적으로 이런 인장력 감지 장치에 의해 신호가 제공되며, 그 신호는 자동적으로 사이클의 후속 단계를 개시하기 위해 기계(52)내의 마이크로프로세서에 의해 처리된다. 특히, 이런 신호에 응답하여, 상기 마이크로프로세서는 캠 클러치 솔레노이드에 동력을 공급하여 클러치 포올을 결합 해제시키고 전체 회전의 제1증분만을 통한 캠의 회전을 허용한다. 캠이 회전함에 따라,(도시되지 않은) 스프링이 제15도에 도시된 바와 같이 앤빌 그리퍼(130)와 루프 그리퍼(162) 사이에서 상호 2개의 중첩 스트랩을 파지하기 위한 루프 그리퍼(162)를 상승시킨다. 루프 그리퍼 스프링(도시하지 않음)은 적당한 결합력(예를 들어, 루프가 약 180 킬로그램의 인장력으로 인장되는 경우에 약 220 내지 320 킬로그램의 수직 결합력)을 제공한다.
다음으로, 스트랩 루프 인장 기구는 그 회전이 계속됨에 따라 캠에 의해 작동된 스위치에 의해 동력이 해제된다. 이럼으로써 인장된 루프로부터의 스트랩의 후부의 계속되는 절단 중에 스트랩 단부의 절개를 피하기 위해 상기 스트랩의 후부의 인장력을 해제한다. 스트랩 후부의 인장력이 해제된 후, 캠의 연속된 회전은 제16도에 도시된 바와 같이 스트랩의 후부를 절단하기 위해 절삭기 블레이드(154)와 절삭기 연결부(156)를 상승시킨다.
절삭기 연결부(156)와 절삭기 블레이드(154)가 스트랩을 절단하기 위해 상승될 때, 절삭기 연결부(156)의 상부는 스트랩의 후부를 회동가능한 스트랩 안내부(202)의 상부 벽에 대해 압착한다. 이럼으로써 스트랩 안내부(202)가 스트랩 수납부(60)의 하부에 대해 상향 선회하게 된다. 스트랩의 후부는 스트랩이 절단됨에 따라 스트랩 가이드(202)에 대해 절삭기 연결부(156)에 의해 조여진다. 이럼으로써 절단된 스트랩 후부의 전단부가 플래튼(158)으로부터 멀리 위치한 스트랩 가이드(202)내에서 하향 활주하는 것이 방지된다.
다음, 제17도에 도시된 바와 같이, 캠의 연속된 회전은 플래튼(158)이 스트랩 절단에 이어 하강되게 한다[그러나, 회전 캠은 상승 위치로 나이프(154)를 계속 유지한다.]. 플래튼(158)이 그 최저 위치에 도달되었을 때, 하부 중첩 스트랩부(24)는 통로(174) 밖으로 당겨진 후 플래튼(158)의 치형 그리퍼부의 상부에 위치하게 된다.
플래튼(158)이 전술한 바와 같이 스트랩으로부터 멀어지게 하강하자마자, (제10도) 진동기용접 모터(96)가 시동된다. 진동기 모터(96)는 캠에 의해 작동되는 스위치에 응답하여 시동된다. 이후, 캠의 회전은 클러치 피동부 상의 치와 결합하는(또한, 클러치 구동부를 연속적으로 활주시키는) 탄성 바이어스된 포올에 의해 제1증분의 회전이 종료할 때 종료된다. 상기 사항은 플래튼(158)이 그 최저 위치에 접근함에 따라 발생한다. 한편, 가동되는 진동기 모터(96)는 그 정격 회전 속도(rated speed of rotation)에 접근한다.
진동기 모터(96)는 용접 조인트를 형성하기 위한 소정의 회전 속도를 달성하기 위해 소정의 "시동"기간을 필요로 한다. 진동기 모터 시동 간격의 타이밍은 캠축의 제1회전 증분의 종료시 근접 스위치에 인접하여 정지하는 캠축의 표적 러그에 응답하여 근접 스위치 신호에 의해 개시된다. 캠 회전이 종료된 후, 진동기 모터 시동 간격의 말기까지 캠은 정지한다.
진동기 모터 시동 간격의 말기에, 마이크로프로세서는 캠 클러치 솔레노이드에 동력을 공급하여 포올에 결합 해제시키고 캠의 연속 회전을 허용한다. 회전 캠은 2개의 스트랩부를 진동 용접판(78)에 대해 상호 압축하기 위해 플래튼(158)을 상승시킨다(제18도). 캠은, 약 5.2 내지 6.9MPa의 소정의 작용력으로 상부의 용접판(78)과 중첩 스트랩부에 대해 플래튼(158)을 상승시키도록 플래튼(158)과 결합된 (도시하지 않은)스프링 조립체과 아암 상에서 작용한다.
용접판(78)은 스트랩부가 압축되어 결하됨에 따라 진동한다. 포올이 다시 캠 클러치 피동부 상의 다른 치와 결합할 때 캠 회전은 후속의 증분 위치에서 정지한다. 이러한 시점에서, 마이크로프로세서내의 타이머는 중첩 스트랩의 경계구역이 용융되는 동안 플래튼(158)을 상승 위치(제18도)로 유지하기에 충분한 기간 동안 포올 솔레노이드에 동력을 공급하지 않음으로써 캠을 계속 정지시킨다.
상기 상용화된 형태의 스트래핑 기계에 대한 소정의 용접 시간 간격은 약 0.1 내지 0.2초이다. 루프 그리퍼(162)와 회전 그리퍼(130)가 계속 중첩 스트랩부를 용접판에 인접되게 결합하는 동안 진동 용접판(78)은 상부 스트랩부를 그 길이 방향에 대한 횡방향으로 진동시킨다. 상부 스트랩부의 횡방향 운동은 상부 스트랩부를 그 수직 축에 대해 진동시킬 수 있는 회전 그리퍼(130)에 의해 이루어진다.
소정의 용접 시간 간격이 경과한 후, 마이크로프로세서는 클러치 솔레노이드에 동력을 공급하여 다른 증분만큼 캠을 회전시킬 수 있도록 다시 캠 클러치 포올을 결합 해제시킨다. 캠 회전의 이러한 추가 증분은 절삭기 블레이드(154)를 하강시키며, 제19도에 도시된 바와 같이 플래튼(158)을 진동 용접판(78)으로부터 "공급" 위치로 멀어지게 하강시킨다. 루프의 중첩 스트랩부는 상승된 루프 그리퍼(162)와 앤빌 그리퍼(130) 사이에 여전히 파지되어 있다. 루프가 인장력을 받고 있으므로, 인장된 상부 중첩 스트랩부(22)는 상기 스트랩부(22) 및 인접한 하부 스트랩부(24)가 앤빌(70)의 바닥부를 가로질러 통상 직선으로 연장하도록 리세트된 진동판(78)으로부터 멀어지게 당겨진다.
플래튼(158)이 스트랩 상의 압력을 해제시키기 위해 진동 용접판(78)으로부터 하강을 시작하자마자, 캠은 진동기 모터(96)를 정지(off) 시키기 위해 스위치를 작동시킨다. 한편, 캠은 스트랩부가 비가압 "냉각"간격을 거치는 동안 계속 후속의 증분 정지 위치를 향해 회전한다.
상기 상용화된 스트래핑 기계의 경우에, 비가압 냉각 기간은 전술한 상용화 된 크기의 폴리에스테르 스트랩에 대해 약 0.05 내지 0.06초이다. 각 스트랩부의 짧은 길이부의 고유 강성과 표면 장력은 용접부가 고체화하기 전에 하부 스트랩부(24)가 상부 스트랩부(22)로부터 분리되는 것을 방지한다. 비가압 냉각 기간중, 루프 그리퍼(162)는 회전 그리퍼(130)에 대해 여전히 스트랩부를 유지하고 있다. 따라서, 루프 인장력은 용접부에서 하부 스트랩부(24) 상에 작용할 수 없다.
그러므로, 스트랩부(22,24)를 용접부로부터 이격시키려는 인장력은 거의 존재하지 않는다.
냉각 기간 중, 캠은 계속 회전하여 루프 그리퍼(152)가 냉각 기간의 말기에 제20도와 같이 하강되게 한다. 이럼으로써 인접한 용접되지 않은 인접 중첩 스트랩부를 해제한다. 루프 그리퍼의 하강 개시와 동시에, 앤빌(70)은 루프가 제21도와 같이 묶을 제품(P)에 대해 체결될 수 있게 하도록 인장된 루프 밖으로 당기기 위해 캠에 의해 후퇴된다.
캠 회전은 앤빌(70)이 최대 후퇴 지점에 도달할 때 클러치 포올에 의해 후속의 증분 정지 위치에서 종료한다. 마이크로프로세서 타이머 시스템은, 용접 스트랩 루프가 제품의 바닥부에 대해 체결되며 용접판(78)의 진폭이 영으로 감쇄되는 것을 보장하기에 충분히 긴 소정의 시간 동안 이정지 기간을 유지한다.
이 기간 후에, 마이크로프로세서는 캠을 캠 클러치 포올과 일시적으로 결합해제시켜 다시 상기 캠이 다른 증분의 회전을 할 수 있게 한다. 캠의 이러한 추가 회전은 앤빌(70)을 스트랩 경로 위로 다시 구동시킨다. 앤빌(70)이 스트랩 경로 위의 연장 위치로 귀환된 후, 클러치 포올은 회전의 증분의 말기에서 캠 회전을 정지시킨다. 이러한 시점에서, 마이크로프로세서는 슈우트(56)내에 신규 루프를 형성하기 위해 스트랩의 공급을 개시한다. 이것을 스트랩 공급 및 인장 조립체(도시하지 않음)내의 적당한 스트랩 공급 기구(도시하지 않음)에 동력을 공급함으로써 수행된다.
스트랩이 슈우트(56)내로 공급됨에 따라, 상기 스트랩의 전단부는 앤빌(70)의 상류측 상의 기존 슈우트 스위치(도시하지 않음)을 친다. 그 스위치는, 스트랩이 계속 스위치를 지나서 하부 스트랩부(24)의 상부 상의 앤빌(70) 아래를 지나며 최종적으로 앤빌의 경사진 벽(146)을 치기에 충분한 시간 간격 동안 계속 스트랩을 공급하도록 프로그램된 마이크로프로세서내의 타이머 장치를 시동시킨다.
시간 기간의 말기에, 마이크로프로세서는 스트랩 공급을 종료시키기 위해 스트랩 공급 기구에 신호를 전송한다.
앤밸의 경사진 벽(146)에 대해 스트랩을 공급하기 위한 마이크로프로세서 타이머 간격을 개시시킴과 동시에, 전술한 슈우트 스위치 신호도 캠의 다른 최종 증분 회전을 개시시키기 위해 마이크로프로세서에 의해 처기된다. 캠의 회전은 상부의 용접판(78)에 대해 상부 스트랩부(22)의 단부를 파지하기 위해 플래튼(158)을 상승시킨다. 양호하게는, 캠은 약 10.4 내지 13.8MPa의 압력으로 상부의 용접판(78)에 대해 상부 스트랩부(2)를 압착하도록 플래튼(158)을 상승시키기 위해 상기 플래튼(158)와 결합된 스프링 조립체(도시하지 않음)와 아암을 통해 작용한다. 이후, 기계(52)는 (제5도의) 푸트 스위치(220)를 조작자가 밟음으로써 개시될 수 있는 후속의 스트래핑 사이클을 개시할 준비가 된다.
상기한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명과 그 실시예로부터 본 발명의 신규한 원리 또는 개념에 대한 요지 및 범위를 벗어나지 않고서도 많은 변형 또는 수정이가능함은 명백하게 된다.

Claims (10)

  1. 열가소성 스트랩(S)의 2개의 면대향 중첩 스트랩부(22,24)의 사이에 위치하고, 용융 상태로부터 다시 고체화된 상기 각 스트랩부(22,24)의 두께의 적어도 일부를 포함하고, 연속적으로 다시 고체화된 구역을 형성하기 위해 상기 스트랩부(22,24) 중의 하나의 다시 고체화된 두께를 갖는 부분이 상기 스트랩부(22,24) 중의 다른 하나의 다시 고체화된 부분과 함께 용합된 용접 조인트에 있어서, 상기 다시 고체화된 구역이 상기 구역의 폭과 두께를 가로질러 상기 구역의 각 단부에 인접하게 분포된 다수의 캡슐형 공동(50)을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 조인트.
  2. 제1항에 있어서, 다시 고체화된 상기 구역이 양 끝부분에 각각의 단부와 상기 양 단부 사이에 형성된 중심부를 포함하며, 상기 공동(50)의 대부분이 상기 단부즐에 위치하는 것을 특징으로 하는 용접 조인트.
  3. 제2항에 있어서, 상기 단부들에 보유된 상기 공동(50)의 적어도 일부가 공동 위치에서 측정된 조인트의 다시 고체화된 구역 두께의 25% 이상이 되는 주요 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 용접 조인트.
  4. 제2항에 있어서, 상기 단부의 상기 공동의 적어도 일부가 공동 위치에서 조인트의 다시 고체화된 구역 두께의 50% 이상이 되는 주요 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 용접 조인트.
  5. 제2항에 있어서, 상기 각 단부는 다시 고체화된 상기 구역 길이의 약 30%이며, 상기 중심부는 다시 고체화된 상기 구역 길이의 약 40%인 것을 특징으로 하는 용접 조인트.
  6. 제5항에 있어서, 상기 각 단부는 조인트(46)의 한 단부로부터 다시 고체화된 상기 구역 길이의 약 4%에 해당하는 거리만큼 내향으로 연장하는 외측 부분을 포함하며, 상기 외측 부분 내의 상기 공동(50)의 체적은 상기 단부의 잔여부 내에 상기 공동(50)의 체적보다 상당히 작은 것을 특징으로 하는 용접 조인트.
  7. 제5항에 있어서, 상기 각 단부의 종방향 단면이 상기 공동 위치에서 측정된 조인트의 다시 고체화된 구역 두께의 25% 이상의 주요 치수를 각각 갖는 상기 공동(50)이 20개 이상과 교차하며, 상기 공동(50)의 대부분이 불규칙한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 용접 조인트.
  8. 제1항에 있어서, 상기 스트랩 재료는 고유 점도가 대략 0.62인 폴리에틸렌 테레프탈레이트인 것을 특징으로 하는 용접 조인트.
  9. 제1항에 있어서, 상기 스트랩(S)은 방향성 및 결정성인 열가소성 재료이고, 다시 고체화된 상기 구역은 상기 각 중첩 스트랩부(22,24)의 인접한 결정성 구역과 일체로 된 가늘고 긴 비결정성 구역인 것을 특징으로 하는 용접 조인트.
  10. 제1항에 있어서, 상기 중첩 스트랩부(22,24)의 측면들이 레지스터되고, 상기 조인트의 다시 고체화된 구역의 길이는 약 19mm이며, 상기 각 스트랩부(22,24)의 폭은 약 11mm이고, 상기 각 스트랩부(22,24)의 두께는 약 0.5mm이며, 상기 조인트의 다시 고체화된 구역의 두께는 약 0.06mm 내지 0.15mm인 것을 특징으로 하는 용접 조인트.
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