NO872378L - Sveiseforbindelse for termoplastisk baand med innkapslede hulrom. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en sammensveising av overlappende deler av termoplastisk platemateriale, især bånd som brukes til å binde sammen gjenstander.

En mengde fremgangsmåter er blitt markedsført og/ eller foreslått i årenes løp for å sveise sammen overlappende deler av et strukket bånd omkring en gjenstand. En fremgangsmåte anvender et varmeelement for å smelte et overflatelag fra hver av bånddelene som så presses sammen mens lagene sam-mensmelter og nedkjøles for å danne en herdet sveising eller sveiseforbindelse. (Uttrykket "sveising" og "sveiseforbindelse" er vanligvis brukt om hverandre.)

I en annen fremgangsmåte blir bånddelene presset sammen og et lag fra hver bånddel i overgangen blir smeltet ved hjelp av ultralydenergi. Lagene blir så nedkjølt og herder mens de overlappende bånddeler forblir sammenpresset.

En annen fremgangsmåte utføres først ved å presse sammen de overlappende bånddeler og deretter frembringe en ensrettet eller flerrettet glidende friksjonsbevegelse mellom kontaktoverflåtene på de overlappende bånddeler for å smelte overgangsområdet i de overlappende bånddeler. Det smeltede overgangsområde for herde under trykk for å binde sammen de overlappende bånddeler.

Den sistnevnte fremgangsmåte som generelt kan be-nevnes som friksjons-fusjonssveising eller friksjonssveising er særlig effektiv med konvensjonelle termoplastiske bånd-materialer slik som nylon, polyester og polypropylen. Slike konvensjonelle bånd kommer typisk i kommersielle bredder fra omkring 5 mm til omkring 13 mm og i tykkelser fra 0,25 mm til omkring 0.89 mm.

Konvensjonelt produserte sveisepunkter i termoplastiske bånd har fått en utbredt kommersiell anvendelse. Imidlertid er et konvensjonelt sveisepunkt typisk den svakeste del av et strukket bånd rundt en pakke eller en annen gjenstand. Det er et kontinuerlig behov for en forbedret sveiseforbindelse som har større styrke enn konvensjonelle sveiseforbindelser i forskjellige typer bånd og som kan produseres rutinemessig og kontinuerlig, og på en økonomisk måte. Det ville være ønskelig å produsere en sveiseforbindelse som har en styrke som nærmer seg, så nær som mulig, båndets strekkstyrke.

En side ved oppfinnelsen er at en sveiseforbindelse med visse typer bånd, kan fremstilles med en enestående utformning som gir en forbedret forbindelse med større styrke.

En forbedret sveiseforbindelse er tilveiebragt mellom overlappende deler av termoplastisk bånd som er anordnet i et flate-mot-flateforhold. Deler av hver bånddels tykkelse blir smeltet sammen for å danne et kontinuerlig forbindelsesområde. Med et orientert, krystallinsk bånd blir forbindelsesområdet et amorft område som går i ett med et nærliggende krystallinsk område i hver bånddel. Forbindelsesområdet omfatter videre flere lukkede eller innkapslede hulrom eller tom-

rom fordelt minst i endedelene av forbindelsesområdet.

Tallrike andre fordeler og egenskaper med oppfinnelsen vil lett fremgå av den følgende detaljerte beskrivelse av oppfinnelsen, fra kravene og fra de medfølgende tegninger.

I de medfølgende tegninger som danner del av spesi-fikasjonen, hvor like henvisningstall anvendes for å benevne like deler, er fig. 1 et forenklet, vesentlig skjematisk perspektivriss av en form for utstyr som kan fremstille en forbedret termoplastisk sveiseforbindelse for et bånd ifølge oppfinnelsen (idet det må bemerkes at båndets størrelse som er vist på denne figur 1 og på de. andre figurer er blitt over-drevet i forhold til utstyrskomponentene slik at dette forhold ikke er i skala, og slik at visse detaljer kan komme bedre frem); fig. 2 er et meget forstørret, fragmentert tverrsnitt av en del av utstyret på fig. 1, mens utstyret griper overlappende bånddeler under dannelse av en sveiseforbindelse derimellom

(som ikke er vist i skala); fig. 3 er et forenklet, vesentlig skjematisk perspektivriss av en andre utførelse av utstyret; fig. 4 er et fragmentert sideriss av en del av.den andre ut-førelse av utstyret men som viser at utstyret griper de overlappende bånddeler mens det dannes en sveiseforbindelse derimellom; fig. 5 er et forenklet perspektivriss av den fremre del av en foreslått, kommersiell, strappemaskin som anvender

en tredje og foretrukket form av utstyret; fig. 6 er et meget forstørret, fragmentert planriss langs planet 6-6 på

fig. 5; fig. 7 er et fragmentert tverrsnitt tatt langs planet 7-7 på fig. 6; fig. 8 er et fragmentert tverrsnitt tatt langs planet 8-8 på fig. 6; fig. 9 er et fragmentert redusert pers-

pektivriss av båndgreps- og forseglingssammenstillingens komponenter av utstyret sett fra innsiden av maskinen og ut mot fremsiden av maskinen; fig. 10 er et fragmentert tverrsnitt, generelt langs planet 10-10 på fig. 6; fig. 11 er et utsprengt perspektivriss av gripe- og forseglingssammenstillingens komponenter vist på fig. 9; fig. 12 er et perspektivriss av gripe-og forseglingssammenstillingens komponenter vist på fig. 9 og 11, men sett fra innsiden av maskinen ut mot baksiden; fig. 13 - 21 er forenklede tverrsnitt som generelt viser maskinens operasjonssekvenser og især for båndgripe- og forseglingssammenstillingens komponenter; og fig. 22A-22F er reproduksjoner (ikke nødvendigvis i en 1:1 skala) av en samling med elleve fotomikrogrammer tatt gjennom et polariseringslysmikroskop i en forstørrelse på 100 av et langsgående tverrsnitt av en prøve på en sveiseforbindelse mellom to bånddeler ifølge oppfinnelsen, og fig. 22A-22F viser elleve fotograferte segmenter av forbindelsen fra fig. 22A som viser venstre side av forbindelsen i rekkefølge langs forbindelsens lengde til fig. 22F som viser høyre side av forbindelsen.

Denne beskrivelse og de medfølgende tegninger viser bare noen særlige former som eksempler på oppfinnelsen. Oppfinnelsen er ikke ment å være begrenset til disse beskrevne ut-førelser og omfanget av oppfinnelsen vil bli fremholdt i de medfølgende krav.

Noen av figurene som viser utførelser av et utstyr for fremstilling av sveiseforbindelser ifølge oppfinnelsen, viser konstruksjonsdetaljer og mekaniske elementer som tør gjenkjennes av en fagmann. Imidlertid er ikke de detaljerte beskrivelser av slike elementer nødvendig for forståelse av oppfinnelsen og følgelig er de utelatt her.

En fremgangsmåte for å fremstille forbedret forbindelse ifølge oppfinnelsen, er vist på fig. 1, 2 hvor utstyret er skjematisk vist og benevnt generelt med henvisningstallet 20. Utstyret 20 er ment å fremstille en sveiseforbindelse mellom to overlappende deler av en termoplastisk plate eller et bånd S med en øvre bånddel 22 og en nedre bånddel 24. Utstyret 20 kan brukes med flere passende termoplastiske polymerer, spesielt krystallinske, syntetiske termoplastiske polymerer, slik som polyamider, polyester, polyolefiner o.l. Imidlertid kan noen av disse polymerer forbedre oppfinnelsens forbindelse slik som beskrevet i det følgende.

Utstyret 20 omfatter to bånd-gripende elementer, et øvre bevegelig bånd-gripende element 26, og et nedre fast bånd-gripende element 28.

Alternativt kan det bevegelige element 26 plasseres nederst og det faste element 28 plasseres øverst. Dessuten kan begge elementer 26 og 28 være bevegelige.

Øvre element 26 er montert til en drivstang 30 som er båret i en drivmekanisme 32 for å bevege stangen 30 og derved det øvre bånd-gripende element 26, i en horisontal retning. Selv om flere bevegelsestyper kan brukes, er det i den viste utførelse, brukt en svingebevegelse eller frem-og tilbake-bevegelse. Bevegelsen er generelt på tvers i forhold til lengden av båndet S (i retningene som vises av den dobbelte pil-spiss 3 4).

Svingedrivmekanismen 32 er montert til en stang 36 som er båret i en styremekanisme 38 anbragt på et fast sted. Styremekanismen 38 kan bevege den svingende drivmekanisme 32 og det tilkoplede bånd-gripende element 26 opp eller ned i retningene som er vist av pilen 40 med den dobbelte spiss.

Styremekanismen 38 kan anses som en lukket anordning for utførelse av den relative bevegelse mellom de to bånd-gripende elementer 60 og 28 for å presse bånddelene sammen. Den samme styremekanisme 38 kan også anses som en åpningsanordning for å utføre den relative bevegelse mellom elementene 26 og 28 for etterfølgende utløsning av trykket på bånddelene. Imidlertid må det bemerkes at i en alternativ utførelse (ikke vist) kan elementet 28 også være bevegelig og at det omønskelig kan anvendes en egen åpningsmekanisme (f.eks. styremekanisme) sammen med elementet .28 for å bevege den vekk fra elementet 26

for å utløse trykket.

Styremekanismen 38 kan være av hvilken som helst passende type slik som en hydraulisk eller pneumatisk styremekanisme, en elektrisk motor, en kaminnretning eller lignende. Likeledes kan den svingende drivmekanisme 32 omfatte passende konvensjonelle systemer for å utføre svingbevegelsen av det bånd-gripende element 26. F.eks. kan en elektrisk motor og et tilkoplet eksentrisk drivsystem tilveiebringes som del av

mekanismen 32.

Fortrinnsvis har bunnflaten på det bånd-gripende element 26 en grov overflate eller tenner 42 og den øvre overflate på det bånd-gripende element 28 har også en grov overflate eller tenner 44. Det er ønskelig at bånddelene 22 og 24 har kontakt med henholdsvis det båndgripende element 26 og 28 slik at den relative svingbevegelse fra et eller begge de bånd-gripende elementer vil få bånddelene til å svinge sammen med de bånd-gripende elementer og i forhold til hverandre.

Fig. 2 viser det øvre bånd-gripende element 26 flyttet nedover for å presse de overlappende bånddeler med flatene mot hverandre under trykket på dette sted. Det øvre bånd-gripende element 26 kan svinge før og under kontakten med den øvre bånddel 22. Alternativt kan elementet 26 svinge bare etter at den øvre bånddel 22 blir tvunget i kontakt med den nedre bånddel 24.

I alle tilfelle blir den relative glidebevegelse mellom de to bånddeler 22 og 24, og minst del av hver bånddels tykkelse sveiset eller smeltet sammen ved overgangsstedet. De smeltede deler av bånddelene sammensluttes og herdes deretter for å danne sveisepunktet eller sveisingen som generelt benev-nes 46. Den nominelle tykkelsen av sveisepunktet 46 er generelt vist ved referansen A på fig. 2. Det må bemerkes at sving-drivmekanismen 32 som betjenes gjennom det bånd-gripende element 26, fungerer som en anordning for å øke energien i bånddelene ved overgangen tilstrekkelig til å smelte minst en del av hver bånddels tykkelse.

For å frembringe det forbedrede sveisepunkt ifølge oppfinnelsen,økes energien i bånddelene på en slik måte at de ikke bare smelter en del av hver bånddels tykkelse, men slik at de også danner flere lukkede hulrom eller tomrom 50 inn i de smeltede deler av bånddelene i hele overgangsstedets bredde. Senere avsluttes trinnet medøkning av energien i bånddelene

(f.eks. trinnet med utførelse av den relative svingbevegelse)

og bånddelene ved overgangen får herdes for å omslutte hulrommene 50 og danne sveiseforbindelsen. Som forklart heretter i detalj, kan slike hulrom 50 føre til at sveisepunktet eller sveisingen 46 får en større styrke.

Fortrinnsvis utløses sveisetrykket mens bånddelene fremdeles er smeltet. Selv om denne tidligere utløsning av trykket går imot konvensjonell praksis og lære, har det en fordel ved at de nedkjølte og heredede bånddeler under friksjons-fusjonssveising, ikke vil forstyrres av det vibrerende element ettersom dets vibrasjonsstørrelse reduseres til null ved av-slutningen av sveisetrinnet.

I den foretrukne form av fremgangsmåten som er vist på fig. 1 og 2, hvor energien i bånddelene økes ved svingning av et bånd-gripende element 26, utløses det svingende bånd-gripende element 26 fra bånddelen 22 for å lette sveisetrykket mens bånddelene fremdeles er smeltet. Dette har blitt funnet å føre til fremstilling av de ønskede hulrom 50 under visse forhold.

Fig. 3 og 4 viser en alternativ utførelse av utstyret for fremstilling av den forbedrede forbindelse ifølge oppfinnelsen, og det alternative utstyr for denne utførelse er benevnt generelt ved henvisningstallet 20' på fig. 3. Utstyret 20' omfatter to faste elementer 49' for bæring av de overlappende bånddeler 22 og 24. Elementene 49' er holdt fra hverandre for å romme bevegelsen av det nedre bånd-gripende element 28', mot og vekk fra bånddelene. Det bånd-gripende element 28' beveges oppover og nedover i de retninger som er vist av pilen 29' med den dobbelte spiss, ved hjelp av en passende mekanisme slik som en konvensjonell kam- eller pneumatisk styremekanisme 31'.

Utstyret 20' omfatter en øvre føringsblokk 25' for mottak av et øvre bånd-gripende element 26'. Elementet 26' er glidbart anbragt inn i føringsblokken 25' og drives frem og tilbake på tvers av båndets lengde ved hjelp av en passende eksentrisk drivmekanisme 32'.

Det må bemerkes at bunnflaten i det øvre bånd-gripende element 26' har en fordypning noe over den nedover-vendte flate 33' for føringsblokken 25'. Når således det nedre bånd-gripende element 28' er i den nedadvendte tilbaketrukne stilling vekk fra bånddelene, vil bånddelene strekke seg over føringsblokken 25' bort fra kontakten med det øvre bånd-gripende element 26' på grunn av tyngdekraftspåvirkning eller båndets egen stivhet, eller eventuell båndstrekk.

Når det er ønskelig å sveise bånddelene sammen, blir det nedre bånd-gripende element 28' løftet slik som vist på fig. 4 for å presse bånddelene mot fordypningen i det øvre bånd-gripende element 26' mens det føres frem og tilbake av den eksentriske drivenhet 32'. Sveisetrykket kan så umiddel-bart utløses mens bånddelene fremdeles er smeltet.

For å oppnå dette blir det nedre bånd-gripende element 28' senket og bånddelene 22 og 24 vil, under innflytelse av tyngdekraften, båndstrekk og/eller egen stivhet, bevege seg vekk fra fordypningen i det vibrerende bånd-gripende element 26'. Hvis denne fremgangsmåte utføres på overlappende bånddeler i en strukket båndsløyfe, vil strekket i båndet typisk hjelpe til å trekke de overlappende bånddeler hurtig vekk fra det bånd-gripende element 26' og til den vesentlige rette form som vist på fig. 3.

Det er funnet at den ovennevnte friksjons-fusjons-sveisefremgangsmåte kan anvendes til å danne hulrommene 50 i et vanlig bånd, slik som et polyethylenterefthalatbånd og at en sterkere sveiseforbindelse oppnås (for valgte verdier av de andre variable slik som sveisetid, sveisetrykk o.l.). Konvensjonelle bånd er tilgjengelig i USA i bredder på 6 mm, 11 mm og 13 mm med en maksimaltykkelse på omkring 0,89 mm og en minimumstykkelse mellom omkring 0,34 mm og 0,44 mm avhengig av båndtype.

Med henvisning til fig. 2 er hulrommene 50 fordelt generelt over bredden av båndsveisingen 46 og er mere generelt konsentrert mot hver langsgående ende av sveisingen 46,(selv om hulrommet ikke trenger å plasseres nøyaktig ved de bortre ender av sveisingen 46). I den foretrukne form av sveisingen, er konsentrasjonen av hulrom 50 i sveisingens midtre del (f.eks. en midtre 1/3 lengde av sveisingen) vesentlig mindre enn ved sveiseendene (f.eks. 1/3 lengde av sveisingen ved hver ende).

I en form av fremgangsmåten for fremstilling av

den forbedrede forbindelse ifølge oppfinnelsen, er hulrommene 50 antatt å komme fra fremstilling av gassbobler under sveise-fremgangsmåten. Det er antatt at noen typer bånd inneholder tilstrekkelig mengde med tilleggsmateriale, slik som fuktighet, som kan eksistere som gass når bånddelene smeltes under trykk. F.eks. er polyester-og polyamid-nylonbånd hygroskopiske og kan

inneholde noe vann.

Det er antatt at når delene i et slikt bånd smeltes og er under trykk under sveising, vil de frembragte gassbobler ha en tendens til å bli tvunget utover mot kantene og endene av sveisingen. Hvis sveisetrykket avsluttes mens bånddelene fremdeles er smeltet og før alle boblene har blitt presset ut av sveiseområdet, vil gjenværende bobler bli innkapslet i det herdede båndmateriale for å danne hulrommene 50.

Den nøyaktige mekanisme som hulrommene 50 dannes under ved visse forhold, slik som beskrevet ovenfor, er ikke helt klar og det er ikke meningen her å bindes av en teori eller av en forklaring angående dette. Antallet hulrom 50, hulrommenes størrelse og fordelingen av hulrommene i en enkelt sveising som har forbedret styrke ifølge denne oppfinnelse, kan variere.

Når en sveising er riktig fremstilt ifølge oppfinnelsen, og som inneholder de ovennevnte hulrom 50, er sveisingens styrke større enn styrken til en sveising som fremstilles i samme bånd uten hulrom 50. Sveisingens styrke mellom de overlappende bånddeler er vanligvis bestemt av strekkbelastningen i de sveisede bånddeler og ved å sammenligne belastningen av sveisesvikt i forhold til belastningen som kreves for brudd i en ny båndlengde. F.eks. varierer sveisestyrken i et konvensjonelt polyesterbånd typisk mellom omtrent 35% og omtrent 55% når slike sveisinger eller ved hjelp av konvensjonelle friksjons-fusjonsteknikker i kommersielle strappamaskiner (f.eks. kraftstrappemaskinen solgt under betegnelsen "MCD 700/300"

av Signode Corporation, 3600 West Lake Avenue, Glenview, Illinois, USA). Som sammenligning har en polyethylentereftha-latpolyester-båndsveising med hulrom 50 fremstilt som nevnt ovenfor, en forbindelsesstyrke på 60% - 80% eller større.

Det er antatt at den forbedrede forbindelsesstyrke i sveisingen kommer fra fordelingen av belastningen inn i sveisingen, og at hulrommene 50 forårsaker belastnings fordelingen. Især er det antatt at sveisinger svikter når det oppstår sprekker i endene av sveisingen. Hulrommene er antatt å redusere belastningene ved bunnen av en sprekk som strekker seg inn i ett eller flere av hulrommene. Det er antatt at de mest effektive hulrom for fordeling og redusering av belast ningen, er de som har størst tverrsnitt på omtrent 50% av sveisingens tykkelse. Det er videre antatt at den vesentlig reduserte konsentrasjon av hulrom midt i sveisingens lengde frembringer lavere nominell belastning i sveisingen og følgelig reduserer lokal belastning ved hulrommene som konsentreres i sveisingens ender.

Den nøyaktige mekanisme for hulrommenes økning av sveisestyrken, er ikke helt og nøyaktig forstått og det er ikke meningen her å være bundet av en teori eller en forklaring på dette.

Så lenge parametrene som påvirker den økede styrke i sveisingen er blitt undersøkt, har det blitt funnet at forbedret sveisestyrke kan kontinuerlig fremstilles under visse forhold med polyesterbånd, spesielt polyesterbåndet som selges i USA av den tidligere nevnte Signode Corporation under benevnelsen "Tenax B". Dette er en polyethylenterefthalat-sammensetning med en viskositet på omtrent 0,95. Forbedret sveising er også blitt fremstilt i polyethylenterefthalatbånd som har en egen viskositet på omtrent 0,62 og som selges av Signode Corporation under benevnelsen "Tenax A". Disse materi-aler har evnen til å kunne forsynes med forskjellige grader av enakset orientering som kan gi tilstrekkelig styrke i mange spesielle strappeanvendelser.

De forbedrede sveisestyrker er blitt oppnådd med et slikt bånd i kommersielt tilgjengelige størrelser som nevnt tidligere. De forbedrede sveisinger ble utført ved hjelp av en for tiden foretrukket fremgangsmåte for umiddelbar økning av båndenergien, og den foretrukne fremgangsmåte er friksjons-fusjonssveising. De forbedrede sveisinger ble utført med sveiselengder på omtrent 16 mm og omtrent 19 mm, men det er antatt at sveiselengden som sådan ikke er kritisk. Sveisingens minimumslengde for en ønsket sveisestyrke vil avhengig av bl.a. båndets bredde såvel som den valgte kombinasjon av de andre sveiseparametre som vil bli nevnt heretter.

Friksjons-fusjonsfremgangsmåten for fremstilling av den forbedrede sveising omfatter vibrering ved minst én av de overlappende bånddeler (på tvers av dens lengde i den foretrukne utførelse), fortrinnsvis ved en frekvens mellom omtrent 300 hertz og omtrent 500 hertz under et foretrukket sveisetrykk på mellom omtrent 5 megapascal og omtrent 12,6 megapascal. Sveiseintervallet er fortrinnsvis mellom omtrent 100 millisekunder og omtrent 800 millisekunder. Vibrasjonsamplituden er fortrinnsvis mellom omtrent 0,8 mm og omtrent 2 mm. En amplitude på omtrent 1.6 mm med et sveiseintervall på omtrent 150-200 millisekunder, har blitt funnet å virke utmerket i en prototype for en foretrukket kommersiell sveise-maskin som vil bli beskrevet i detalj i det følgende.

Sveisetrykket utløses ved slutten av sveiseintervallet mens bånddelene er smeltet. Sveisingen får kjøles i luft ved en standard eller normal omgivelsestemperatur og trykk, fortrinnsvis i et tidsintervall på minst 50 eller 60 millisekunder før noen betydelig strekkbelastning anvendes på det sveisede bånd.

Som nevnt ovenfor er hulrommene 50 (fig. 2) (som

er antatt å bidra til den økede forbindelsesstyrke) antatt å komme fra materialet i båndet, slik som fuktighet som danner gassbobler i det smeltede sveiseområde. Det har blitt foreslått å tilsette et slikt materiale til sveiseområdets omgivel-ser før eller under sveisingen hvis båndet ellers mangler til-strekkelige mengder med et slikt materiale.

Det er også blitt foreslått å tilsette et slikt boble frembringende materiale direkte til båndets overflate hvis det normalt ikke inneholder et slikt materiale. F.eks. inneholder konvensjonelle polypropylenbånd ikke tilstrekkelig fuktighet til å danne bobler når båndet blir sveiset i sam-svar med de beskrevne fremgangsmåter. Imidlertid kan et lag med bobledannende materiale bli ko-ekstrudert på hver overflate av et polypropylenbånd. Et slikt lag kan være et polyesterbånd-materiale som normalt inneholder tilstrekkelig fuktighet til å danne boblene under sveiseprosessen.

I den utstrekning sveisehulrommene 50 (fig. 2)

kan dannes fullstendig, eller delvis fra fuktighetsadsorbering eller absorbering av båndet, er det antatt den relative fuktighet i atmosfæren som omgir båndet under sveiseprosessen, kan ha noen innvirkning. Så langt undersøkelser har vist til nå,

er de mest forbedrede sveisestyrker best oppnådd med et bånd i en atmosfære den relative fuktighet er omtrent 60%.

Foreliggende oppfinnelse er videre vist ved hjelp

av de følgende eksempler.

Eksempel 1

Det sammensatte fotomikrogram som er vist på fig. 22A-22F (ikke nødvendigvis i en 1:1 skala) viser en forstør-relse på 100 g, et langsgående tverrsnitt av en sveiseforbindelse ifølge oppfinnelsen. Forbindelsen ble laget ved hjelp av friksjons-fusjonssveising av to overlappende, ustrukkede segmenter eller deler 22 og 24 av orientert polyethylenteref thalbånd med en egen viskositet på omtrent 0,62.

Den sveisede forbindelse mellom de to bånddeler 22 og 24 som er blitt dannet ved smelting og herding av båndmaterialet, er amorft (uorientert ) og er generelt transparent og relativt lyst av farge under polarisert lys. Materialet i bånddelene som ikke er smeltet for å danne del av sveiseforbindelsen, forblir orientert og under polarisert lys fra mikro-skopet, vil det generelt være ugjennomsiktig og relativt mørkt av farge.

Den nominelle tykkelse i hver bånddel 22 og 24 er 0,5 mm og bredden av hver bånddel er 11 mm. Sveiseprosessen blir utført i et prøveutstyr med to elementer for å presse bånddelene sammen i omtrent 19 mm langs lengden av hver bånddel.

Et av elementene var en vibratorsveiseplate for vibrering av en av bånddelene på tvers av dens lengde i forhold til den- andre del. Bånddelene ble presset sammen mellom de to elementer i et trykk på omtrent 6,3 megapascal, og en av bånddelene ble svingt på tvers frem og tilbake i forhold til den andre del i en frekvens på omtrent 316 hertz og i en amplitude på omtrent 1,6 mm. Sveisingen eller vibreringen fore-gikk i 250 millisekunder. Sveisetrykket på de overlappende bånddeler ble utløst mens sveiseplaten fremdeles vibrerte ved 316 hertz.

Fig. 22A-22F viser de termoplastiske bånddeler 22 og 24 anordnet i en flate-mot-flateform for å danne en over-gang med en lengde og bredde som motsvarte orienteringen av henholdsvis lengden og bredden av hver bånddel. Den nominelle tykkelse for hver overlappende bånddel er vist på den høyre side av sveisepunktets ende på fig. 22F ved referansebokstaven

D.

Sveiseforbindelsen omfatter minst en del av tykkelsen i hver bånddel ved overgangen som har blitt herdet fra en sveiset tilstand over bredden av overgangsstedet fra den ene side til den andre og langs overgangsstedets lengde fra den ene ende til den andre. Den venstre ende av skjøten er vist på fig. 22A og den høyre ende av skjøten er vist på

fig. 22F.

For referansens skyld har en skala med vilkårlige lengdeenheter 1-22 vist langs bunnen av fig. 22A-22F med null-punktet i skalaen i linje med den venstre ende av sveisepunktet på fig. 22A.

Den herdede tykkelse i hver bånddel blir sammen-ført ved overgangen med den herdede tykkelse i den andre bånddel for å angi et kontinuerlig herdet område som generelt sam-menfaller i lengde og bredde med overgangen. Det herdede område har ikke nødvendigvis ensartet tykkelse over hele sveiseforbindelsens lengde. Videre kan det være noen små variasjoner i tykkelsen over forbindelsens bredde.

Tykkelsen i det herdede område som danner sveise-skjøten ble målt på forskjellige steder langs lengden av skjø-tens langsgående tverrsnitt som vist ved henvisningstallet T-l, T-2, T-3, T-4, T-5 og T-6 på fig. 22A-22F. Den målte tykkelse i det herdede område ved disse steder i den aktuelle prøve er fremstilt i den følgende tabell 1.

Det vil fremgå at forbindelsen omfatter fordypninger 50 av den type som tidligere nevnt under henvisning til fig. 12. Det må også bemerkes at de fleste fordypninger 50 som er synlig langs det plane langsgående tverrsnitt i fotomikro-grammet av sveiseforbindelsen som er vist på fig. 22A-22F, ikke viser en sirkulær profil. Selv om det ikke er vist, vil de profiler av hulrommene 50 når de ses i planet (loddrett på planet på fig. 22A-22F), likeledes ikke vise seg som perfekte sirkler. Således har de fleste hulrom 50 ikke nøyaktige sfær-iske former. Snarere har de fleste hulrom 50 en volumetrisk form som er uregelmessig og som kan ses av profilene som er vist på fig. 22A-22F.

Det vil fremgå at det langsgående tverrsnitt av forbindelsen som er vist på fig. 22A-22F ble tatt ved et valgt plan langs sveisingens lengde. Andre langsgående tverrsnitt ville, hvis de tas langs parallelle plan gjennom forbindelsens bredde, vise analoge hulromsfordelinger, hulromsstørrelser og hulromsformer. Konsentrasjonen av hulrom ved et hvilket som helst punkt langs det langsgående tverrsnitt er vesentlig konstant over sveiseforbindelsens bredde ved det punkt.

Sveiseforbindelsen som er vist på fig. 22A-22F kan især karakteriseres ved den spesielle beskrivelse av hulrommenes 50 fordeling langs det plane langsgående tverrsnitt av forbindelsen. For å oppnå dette kan forbindelsens herdede område karakteriseres som å omfatte en endedel i den ene ende,

en endedel ved den andre ende og en midtre del som dannes mellom de to endedeler.

De fleste hulrom 50 er konsentrert i de to endedeler hvis hver endedel er angitt i dette eksempel som å bestå av omtrent 30% av det herdede områdes lengde og hvis den midtre del består av omtrent 40% av det herdede områdes lengde mellom endedelene. Den venstre endedel kan således karakteriseres som å strekke seg fra referanseskalaens nummer 0 på

fig. 22A til referanseskalaens nummer 6 på fig. 22B. Den høyre endedel kan karakteriseres som å strekke seg fra den høyre ende av forbindelsen på fig. 22F mot venstre til referanseskalaens nummer 16 på fig. 22D. Den midtre del av forbindelsen vil så strekke seg fra referanseskalaens nummer 6 til referanseskalaens nummer 16.

I dette spesielle eksempel vil skjøten som er vist på fig. 22A-22F, konsentrasjonen av hulrommene 50 i den midtre del, være meget lav sammenlignet med konsentrasjonen av hulrom 50 i endedelene. Det er meget få hulrom av betydning i den midtre del. Det plane langsgående tverrsnitt av den midtre del som er vist på figurene 22A-22F, gjennomskjærer mindre enn seks hulrom av vesentlig størrelse og som har en størrelse større enn 25% av tykkelsen i forbindelsens herdede område, som målt ved hulromsstedet. På den annen side vil det plane langsgående tverrsnitt i hver endedel, gjennomskjære mer enn tyve hulrom som hvert har en størrelse på mer enn 25% av forbindelsens tykkelse i det herdede område, som målt ved hulromsstedet.

Det vil også fremgå at mange hulrom i endedelene er relativt store sammenlignet med tykkelsen i det herdede området. F.eks. vil det plane langsgående tverrsnitt i hver endedel gjennomskjære mer enn seks hulrom som hvert har en hoveddimensjon større enn 50% av forbindelsens tykkelse ved det herdede område og ved hulrommets sted.

Som det vil fremgå med henvisning til tabell 1 foran, og til fig. 22A-22F, er sveiseskjøtens tykkelse ved det herdede område ved et maksimum ved et punkt i hver endedel av skjøten hvor de innkapslede hulrom 50 har en størst konsentrasjon og de største dimensjoner.

Hver endedel kan videre karakteriseres som å omfatte en ytre del som strekker seg fra en ende av forbindelsen innover i en avstand som er lik omtrent 4-5% av det herdede områdets lengde. Den ytre del av den venstre endedel strekker seg fra referanseskalaens nummer 0 ved den venstre ende av forbindelsen på fig. 22A til omtrent referanseskalaens nummer 1 på fig. 22A. Ved den andre ende av forbindelsen vil den ytre del av den høyre endedel strekke seg fra den høyre ende av forbindelsen som vist på fig. 22F mot venstre til omtrent referanseskalaens nummer 21 på fig. 22E. Det totale volum med hulrom 50 i hver ytterdel vil fremgå å være vesentlig mindre enn det totale volum med hulrom i den gjenværende del av den tilhørende endedel.

Eksempel II

Andre par med overlappende, ustrukkede deler av polyethylenteref thalatbånd med en egenviskositet i området mellom 0,62 og 0,7, sveiset sammen i testutstyret beskrevet ovenfor for Eksempel 1. Hvert båndsegment hadde en bredde på 11 mm og en tykkelse på 0,5 mm. De overlappende bånddeler ble presset sammen over en sveiselengde på 15,8 mm. En av de overlappende bånddeler ble svingt frem og tilbake på tvers i forhold til den andre en frekvens på 316 hertz og ved en amplitude på 1,6 mm. Et antall sveisinger ble utført på identiske par med overlappende båndsegmenter under slike forhold. Sveisetiden varierte mellom 300 Og 400 millisekunder og sveisetrykket varierte mellom 5 megapascal og 12,6 megapascal. Sveisetrykket på de overlappende bånddeler ble utløst mens sveiseplaten fremdeles vibrerte ved 316 hertz. Forbindelsesstyrken i den resulterende sveising ble funnet å være konstant større enn 80% av båndstyrken.

Det er blitt foreslått å utvikle en kommersiell form for utstyr for fremstilling av den forbedrede sveiseforbindelse fra oppfinnelsen i en automatisk strappemaskin. En foretrukket form av utstyr i en slik maskin er beskrevet i det følgende.

Under henvisning til tegningene er en automatisk strappemaskin 52 vist komplett på fig. 5. Bånd S blir matet inn i maskinen 52 fra en dispenser eller utdeler 53 gjennom en opp-samler 54. Dispenseren 53 og oppsamleren 54 kan enten spesial-lages eller være av konvensjonell utforming.

Båndet S mates gjennom et nedre hus 55 i maskinen 52 og rundt en renne 56 på toppen av huset 55. Huset 55 danner en mottaksstasjon for gjenstanden som gjenstanden plasseres i (ikke vist på fig. 5) som skal bindes med båndet S. Rennen 56 kan være spesielt konstruert eller kan være av passende konvensjonell utforming.

I det nedre hus 55 i maskinen 52 er det passende båndmate- og strekkmekanismer (ikke vist). Slike mekanismer mater først båndet S inn i rennen 56 for å danne sløyfen og deretter strekke båndet S stramt rundt gjenstanden. Mate- og strekksammenstillingen kan være av spesiell utforming eller kan være av en passende konvensjonell utforming.

Passende utforminger av dispenseren 53, oppsamleren 54, rennen 56 og mate- og strekksammenstillingen er anvendt i kraftstrappemaskinen som selges i USA under benevnelsen

TM

SPIRIT Strapping Machine av Signode Corporation, 3600 West Lake Avenue, Glenview, Illinois 60025, USA, og er beskrevet i driftshåndboken for maskinen som er utgitt av Signode Corporation under benevnelsen "286022" og datert "8/85".

Båndgripe- og forseglingssammenstillingen for

bruk i strappemaskinen 52 er plassert i maskinens nedre hus 55 under rennen 56 og generelt i området som er identifisert av den stiplede sirkellinje 57 på fig. 5. Sammenstillingen omfatter forskjellige komponenter for ambolt, griper, underlag, skjærer og vibratorsveiseplate, og andre slike komponenter som vil bli beskrevet i detalj nedenfor.

Komponentene som omfatter båndgripe- og forseglingssammenstillingen for maskinen 52 er vist i detalj på fig. 6-12. Ved den horisontale toppoverflate av huset 55, som best vist på fig. 6-8 har båndrennen 56 passende båndmottaksdeler 60 som hver danner en fordypning eller kanal 62 for å motta båndet S. En hvilken som helst utformning av båndmottaksdelen kan brukes, slik som den som omfattes i den ovennevnte SPIRIT™ strappemaskin fra Signode Corporation og som er beskrevet i den ovennevnte driftshåndbok for denne maskin. For denne beskrivelse er det imidlertid vist på fig. 6 og etterfølgende figurer, en spesiell utførelse av båndets mottaksdel 60 som har en generelt sideorientert, U-formet utformning.

Åpningen i kanalen 62 i hver del 60 er normalt blokkert av holdeelementer 64. Disse holder båndet S i kanalen 62 når delen 60 er i den stilling som er vist ved den heltrukne linje på fig. 7.

Hver båndmottaksdel 60 er bevegelig i pilenes 66 retning mot en tilbaketrukket stilling som vist av de brutte linjer på fig. 7. I den tilbaketrukne stilling er delen 60 vekk fra holdeelementet 64 og båndet S frigjort for å kunne trekkes ut av åpningen 62 mot gjenstanden som skal bindes.

Anordningen for å bevege båndets mottaksdeler 60 mellom de to stillinger som er vist på fig. 7, kan være av hvilken som helst passende konvensjonell utformning (f.eks. elektriske drivmagneter, hydrauliske drivanordninger, eller andre mekaniske drivmekanismer), idet detaljene av disse ikke danner del av denne oppfinnelse.

For å frembringe en passende bæreflate for en gjenstand som skal bindes, omfatter maskinens nedre hus 55 fortrinnsvis generelt horisontalt anbragte pakke- eller gjenstands-baereplater 74 og 75 som hver kan danne en øvre horisontal overflate nærliggende delene 60.

En ambolt 70 er anbragt mellom to fra hverandre liggende båndmottaksdeler 60 som vist på fig. 5 og 8. Ambolten 70 er også bevegelig i retningen som er vist med pilen 72 på

fig. 6, fra en forlenget stilling over båndets S bane til en tilbaketrukket stilling (vist ved brutte linjer på fig. 10) som vil tillate båndet S, etter at båndsløyfen er blitt strukket og sveiset, å sprette tett opp mot bunnen av gjenstanden som skal bindes.

Som best vist på fig. 8 og 11, danner ambolten 70

en fordypning 76 som rommer en vibratorpute eller sveiseplate 78 med nedadvendte fremspringende tenner 80. Sveiseplatene 78 fungerer som et båndgripende element for å gripe den øvre overlappende bånddel 22 og for å utføre svingbevegelsen av bånddelen 22. I den foretrukne utførelse fremspringer hver tann nedover omtrent 0,35 mm. Roten av hver tann i planet, danner en rombe hvori to av de inn-vendige spissvinkler hver er omtrent 60° og hvor to av de inn-vendige spissvinkler er hver omtrent 120°. De fire yttersider av hver tann bøyer seg innover til et punkt og heller i en vinkel på omtrent 60° i forhold til sveiseplatens overflate som inneholder tennene 80. Tennene 80 er fortrinnsvis anordnet i en rekke med en avstand mellom spissene på mellom omtrent 1 mm og omtrent 2 mm.

Sveiseplaten 78 er montert for å bevege seg frem

og tilbake i forhold til ambolten 70 i den retning som generelt er vist på fig. 10 av pilen 84 med den dobbelte spiss. For å

oppnå dette er et kulelager og en holdesammenstilling 86 anbragt mellom toppen av sveiseplaten 78 og den nedadvendte øvre flate av amboltens fordypning 76.

Del av bunnen i sveiseplaten 78 hviler på en plate 88. De nedadvendte flater på ambolten 70 på hver side av amboltens fordypning 76 hviler også på platen 88. Platen 88 er anbragt på toppen av en ramme 90. Rammen 90 er svingbart montert rundt en akse 92 på en passende bærekonstruksjon (ikke vist) i maskinen 52. Rammen 90 kan svinge seg rundt aksen 92 mellom den utstrakte stilling som vist ved den heltrukne linje på fig. 10 og den til-

baketrukne stilling vist ved de brutte linjer på fig. 10.

En motormontering 94 er festet til rammen 90 for å bære en elektrisk motor 96. En stang 98 er festet til den nedre ende av motormonteringen 94 for å kunne gripes av en passende mekanisme (ikke vist) for å svinge sammenstillingen i motormonteringen 94 og rammen 90 til den tilbaketrukne stilling vist ved brutte linjer på fig. 10. En slik mekanisme kan omfatte et konvensjonelt kamutstyr (ikke vist) og sammenstillingen kan kontinuerlig forspennes til den forlengete stilling (vist ved heltrukne linjer på fig. 10) ved hjelp av en passende fjær (ikke vist).

Sveiseplaten 78 vibreres av motoren 96. For å oppnå dette omfatter motoren 96 en aksel 100 hvor det er montert et drivhjul 108 som vist på fig. 10 og 12. En drivrem 104 er anbragt rundt drivhjulet 102 og rundt et annet drivhjul 106 som er montert på den nedre ende av en eksenteraksel 108. Eksenterakse-len 108 er anbragt inne i et hulrom 110 som strekker seg verti-kalt gjennom rammen 90. I bunnen av rammen 90 er det montert en bæreholder 112 i rammen 90 og som holder et lager 114 rundt den nedre ende av akselen 108.

Den øvre ende av akselen 108 er båret inn i en nål-lagersammenstilling 106 og har en oppadstikkende akseldel 118 som har en langsgående aksel som er sideveis forskjøvet. I den foretrukne utførelse er den eksentriske forskyvning omtrent 0,8 mm.

Den øvre akseldel 118 strekker seg gjennom en åpning 120 i platen 88 via en avlang åpning 122 i sveiseplaten 78 og gjennom en åpning 124 i ambolten 70. Åpningen 120 i platen 88 og åpningen 124 i ambolten 70 er alle store nok til å romme omdreiningen fra den eksentriske akseldel 118 uten forstyrrelser.

Den øvre akseldel 118 er opphengt inne i en nål-lagersammenstilling 126 i den avlange åpning 122 i sveiseplaten 78. Lagersammenstillingen 126 griper inn i de motstående sider av sveiseplatens åpning 122 som vist på fig. 10 men diameteren i lagersammenstillingen 126 er mindre enn lengden av åpningen 122 (målt langs åpningens 122 lengde loddrett på planet i fig. 10). Således påvirker dreining av den eksentriske aksel 108 ved hjelp av den elektriske motor 96 frem-og tilbakebevegelsen av sveiseplaten 78 i de retninger som er vist med pilen 84.

Som best vist på fig. 8 og 11, bærer også ambolten 70 en dreibar gripekloss 130. Klossen 130 har en forstørret nedre sylindrisk del 131 med nedadvendte tenner 132. Tennene 132 er lik tennene 80 på sveiseplaten 78 med unntagelse av at hver tann 132 har en firkantet rot for å danne en pyramideform. Flatene på hver tann løper sammen til en spiss på omtrent 45° vinkel i forhold til overflaten på griperen 130 som inneholder tennene 132.

Fortrinnsvis er ytterkanten på den forstørrede nedre sylindriske del 121 på griperen 130, avskrånet innover til omtrent 60° inkludert vinkelen i forhold til overflaten. Dette underletter passering av båndets fremste ende forbi griperen 130 under mating av båndet.

Den dreibare griper 130 har en oppadvendt sylindrisk del 134 som har redusert diameter og som er mottatt i et hull 136 i ambolten 70 (fig. 8). Den sylindriske del 134 danner et ringformet spor 138 for å kunne motta en O-ring eller låsering 140 som er rommet i et hull 142 med en forstørret diameter, i ambolten 70. Denne sammenstilling holder den dreibare griper 130

i ambolten 70 men gjør det mulig for griperen 130 å rotere (typisk noen få grader i hver retning) under innflytelse av båndet S ettersom båndet kontakter griperen 130 under båndets sveise-operasjon som er beskrevet i detalj i det følgende.

Flere andre båndkontaktkomponenter er tilveiebragt under ambolten 70 for samvirkning med ambolten 70 for å utføre spesielle operasjoner på båndet S. Disse komponenter er best vist på fig. 8-11 .

Med henvisning særlig til fig. 11, er en førings-plate 150 montert på rammen 90 og danner mottaksområder eller føringsbane for en skjærekniv eller et blad 154, et forbindelsesledd 156 for skjærebladet, en båndgrepsblokk eller underlag 158, et forbindelsesledd 160 for underlaget og en sløyfefanger 162.

Som best vist på fig. 8 og 11, er skjærebladet

154 festet til forbindelsesleddet 156 for skjærebladet ved hjelp av to tapper 166. Skjærebladet 154 kan gli langs siden av underlaget 158 og kan om ønskes gli langs siden av forbindelsesleddet 160 for underlaget.

Underlaget 158 er svingbart montert til forbindelsesleddet 160 ved hjelp av en tapp 170 (fig. 8). Underlaget 158 kan således svinge rundt en dreieakse som er generelt loddrett

på båndsløyfens plan som dannes i maskinen.

Som best vist på fig. 9 og 11 har underlaget 158 en generelt U-utforming og er montert til forbindelsesleddet 160 slik at underlaget 158 og forbindelsesleddet 160 samvirker for å danne en passasje 174 i båndlengdens mottaksområde under den øvre del av underlaget 158.

Overflaten av underlaget 158 omfatter fortrinnsvis flere tenner 178 for å gripe båndet. Tennene 178 har fortrinnsvis samme utformning som tennene 80 på den overliggende sveiseplate 78. Imidlertid er høyden på hver tann 178 på underlaget i den foreslåtte kommersielle utførelse, omtrent 0,2 mm og det er noe mindre enn tannhøyden 80 for sveiseplaten.

I den foreslåtte kommersielle utførelse som er vist, er lengden av den tannede overflate av underlaget 158 som har kontakt med båndet, omtrent 19 mm. Fortrinnsvis er lengden av denne tannede båndgripende flate mindre enn lengden av sveiseplaten 78 (som målt parallelt med båndlengden under ambolten 70).

Sveiseplaten 78 er anbragt inn i amboltfordypnin-gen 76 slik at de nedadvendte fremspringende overflater av ambolten 70 på hver ende av sveiseplaten 78 fremspringer nedenfor spissen av tennene 80 på sveiseplatene 78. Sveiseplaten 78 har en fordypning som er tilstrekkelig til å hindre kontakt mellom båndet og sveiseplatens tenner 80 når båndet blir trukket stramt over bunnen av ambolten 70, men ellers ikke blir presset mot sveiseplaten 78 av underlaget 158. Fordelen med dette forhold er beskrevet i det følgende med henvisning til betjeningen av maskinen .

Underlaget 158 har fortrinnsvis også et avskrånet hjørne 182 (fig. 8). Dette tjener til å gi vesentlig mindre trykk ved den enkle del av båndet under sveisingen. Det er blitt funnet at den avskrånede konstruksjon under noen driftsforhold og med noen typer bånd fører til en noe forbedret kvalitet på sveisingen. Især med polyester og polyamid-nylonbånd, er det antatt at en slik utformning av underlaget fører til forbedret boble- eller hulromsdannelse ved enden av sveisingen nærliggende avskråningene 182.

Sløyfefangeren 162 er glidbart anbragt i platen

150 nærliggende underlaget 158. Sløyfe fangeren 162 har også en oppadvendt overflate med tenner 186 under 130. Sløyfe fangerens

tenner 186 kan ha vesentlig samme form og mellomrom som under-lagstennene 178 unntatt at sløyfefangerens tenner 176 fortrinnsvis har en større høyde, omtrent 0,35 mm.

Skjærebladet 154 (og det tilkoplede forbindelsesledd 156 for skjæreren), forbindelsesleddet 160 for underlaget, og sløyfefangeren 162 beveges oppover og nedover uavhengig av hverandre ved hjelp av passende mekanismer (ikke vist). Disse mekanismer kan være av hvilken som helst passende konvensjonell eller spesiell utformning. I den foreslåtte kommersielle utformning av maskinen er det tenkt at en slik bevegelse kan utføres ved et roterende kam-sett (ikke vist) og med passende samvirkende fjærer (ikke vist) for å forspenne forbindelsesleddet 156 for skjæreren, underlagsforbindelsesleddet 160 og sløyfefangeren 162 mot kam-settet.

For å oppnå dette kan innretninger for kamfølger-ruller (ikke vist) monteres på bunnen av forbindelsesleddet 156 for skjæreren, underlagsforbindelsesleddet 160 og sløyfefangeren 162 for forbindelse til kam-settet. Dessuten kan underlagsforbindelsesleddet 160 være forsynt med en passende innretning bestå-ende av flere fjærer og hevarmer slik at kamsettet kan løfte underlaget 158 mot sveiseplaten 78 med en første kraft under en periode i strappesyklusen og å løfte underlaget 158 mot sveiseplatene 178 med en andre, redusert kraft på et annet tidspunkt i strappesyklusen. Slike fjærmekanismer sammen med kamsett-mekanismen tør være kjent for fagmannen. F.eks. er slike mekanismer vist i den ovennevnte driftshåndbok for Signode SPIRIT™ strappemaskinen.

Med henvisning til fig. 8 og 9 blir båndet S først ført inn i maskinen 52 over skjærebladet 154. For å oppnå dette er en bevegelig båndføringskanal 202 anbragt nærliggende skjærebladet 154 (fig. 8). Kanalen 202 er svingbart montert til maskinen rundt en tapp 204. En tapp 206 stikker frem fra maskinen under kanalen 202 og hindrer kanalen 202 fra å svinge nedover bortenfor stillingen som er vist på fig. 8. Kanalen 202 er normalt forspent nedover mot pinnen 206 og fjæren 207. Fjæren 207 er festet til maskinen i den ene ende ved hjelp av en tapp 208 og ved andre enden ved hjelp av en tapp 210 som springer frem fra kanalen 202.

Båndet S blir først ført inn i enden av kanalen 202 langs en fast føring 210 (fig. 8). Bunnen i kanalen 202 er åpen nærliggende enden av den faste føring 210 for å romme et hjul 212 som er montert til maskinen for dreining rundt en akse 214. Hjulet 210 kan dreie som svar på en bevegelse av båndet i kanalen 202 og dette reduserer friksjonsdragkraften på båndet ettersom det føres gjennom kanalen 202. Som best vist på fig. 8 omfatter ambolten 70 en nedadvendt skrå vegg 146 i den ene ende av ambolten 70 nærliggende den dreibare fanger 130. Veggen 146 hjelper til med å avbøye den fremre ende av båndet S nedover og inn i den nærliggende båndmottakskanal 62 når båndet først føres under ambolten 70 og inn i båndmottaksdelen 60 i kanalen 56. Etter at båndet har vandret rundt kanalen 56 og etter at den fremre ende av båndet igjen har passert under ambolten 70 på toppen av den nedre bånddel, vil amboltens vegg 146 hindre videre fremoverbevegelse av båndets fremre ende (fig. 13).

Driften av den ovennevnte foretrukne utførelse av utstyret i den automatiske strappemaskin vil nå bli beskrevet. Det er blitt foreslått å betjene mange maskinmekanismer via et roterende kamsett (som kort er nevnt ovenfor) styrt av en mikroprosessor (ikke vist). Styring i en automatisk strappemaskin av de forskjellige båndgripende deler, slik som en ambolt, skjærekniv, sløyfefanger, underlag, etc. ved hjelp av roterende kammer er en kjent, kommersiell konstruksjonsløsning. F.eks. kan det henvises til kamstyringssystemet for den ovennevnte SPIRIT™ strappemaskin som er solgt i USA av Signode Corporation og som er beskrevet i det ovennevnte dokument: "Betjening, Deler og Sikkerhetshåndbok" for SPIRIT™ strappemaskin. Dette dokument er tatt med her med henvisning til dette i den utstrekning det er relevant og ikke i den utstrekning hvor det er uforenlig med den nærværende fremstilling.

Selv om den foreslåtte kommersielle utformning av maskinen kan betjenes ved hjelp av kamsett-mekanismen og de til-hørende styresystem kan også andre mekanismer brukes (f.eks. elektrisk solenoidaktuatorer, hydrauliske eller pneumatiske aktuatorer, separate elektriske motorer, etc). For fullstendig-hetens skyld er imidlertid driften av maskinen heretter beskrevet med henvisning til en kamsett-mekanisme og tilhørende styresystem inkludert et drivsystem, vendere og en mikroprosessor. Mekanismen er kort beskrevet, men uten henvisning til detaljerte illustra-sjoner av konvensjonell konstruksjonsløsning som er velkjent for en fagmann.

I den foreslåtte kommersielle utformning av maskinen, er flere nærliggende kammer montert på en kamaksel for å danne kamsettet (i det følgende kalt "kam" for enkelthets skyld). Kamakselen blir dreiet gjennom en fjærkopling eller rullekopling styrt av en mikroprosessor og denne kopling blir drevet fra en kontinuerlig roterende mellomaksel fra en hoved-motor.

Monteringsrammen 90 for ambolten 70 er normalt fjærforspent mot kammen for å anbringe ambolten 70 i stilling over båndets bane i den forlengede stilling (heltrukne linjer på fig. 10). Ambolten 70 beveges til den tilbaketrukne stilling ved hjelp av kammen som virker mot kraften fra ambolt-fjæren.

Forbindelsesleddet 160 for underlaget og skjære-bladsforbindelsesleddet 156 er normalt fjærforspent vekk fra ambolten 70 og mot kammen. De blir løftet mot ambolten 70 ved hjelp av kammen mot kraften av fjærene.

Sløyfefangeren 162 er normalt fjærforspent mot ambolten 70 og kan senkes ved hjelp av kammen mot kraften fra sløyfefangerfjæren.

Kammen kan også anvendes for å styre en eller flere vendere for å sette igang eller avslutte noen maskin-operasjoner (f.eks. deenergiserbåndmatings- og strammemekanismen) .

Mikroprosessoren og koplingen for å drive kammen kan fungere på vanlig måte. Generelt er den følgende operasjon typisk. Kamakselen er utformet for å fullføre en hel omdreining en gang under hver strappesyklus men blir deretter stoppet under hver strappesyklus ved bestemte punkter som samsvarer med intervaller på mindre enn en full omdreining. For å oppnå dette har kamakselen som kammen er montert på flere påmonterte trefftapper som er anbragt med mellomrom rundt kamakselen (f.eks.

ved 60° mellomrom eller andre mellomrom) og som dreier sammen men kamakselen. En eller flere nærliggende avfølingsvendere er anbragt på faste steder nærliggende kamakselen for å avføle nærværet av trefftappene etter som de dreier forbi venderne under dreining av kamakselen. Hver nærliggende vender sender et

signal til mikroprosessoren og en trefftapp er nærliggende venderen men sender ikke et signal når det ikke er noen trefftapp nærliggende venderen. Signaler fra en av de nærliggende vendere kan brukes av mikroprosessoren for å telle antallet trefftapper som har rotert forbi venderen for å identifisere dreie-stillingen for kamakselen under hver strappesyklus.

Kamakselen er forbundet til drivdelen av koplingen. Drivdelen av koplingen omfatter utadrettede tenner langs kanten for inngrep mot en sperrehake. Tennene kan være anbragt i avstand mellom hverandre som samsvarer med de valgte dreie-intervaller for kamakselen. Sperrehaken er normalt fjærforspent mot koplingens drivdel for å gripe en tann ved hver valgte intervall for kamakselens dreining for å hindre dreining av koplingsdrivdelen og følgelig kamakselen og kammen. Drivdelen for koplingen gir etter når drivdelen for koplingen hindres i å rotere av mothaken. Mothaken kan løsnes fra en tann på koplingens drivdel ved hjelp av en elektrisk solenoid som energi-seres som svar på et signal fra mikroprosessoren.

Noen eller alle stoppintervallene for kamakselen kan hver holdes i et tidsintervall som er for-programmert i mikroprosessorens tidssystem. Dette "stasjonære" kamtidsinter-vall kan holdes når en tann på koplingens drivdel gripes av den fjær forspente mothaker for å avslutte dreining av koplingens drivdel (og den tilhørende kamaksel) og når en av kamakselens trefftapper er nærliggende vendere. Dette vil forårsake at et signal sendes av venderen til mikroprosessoren. Dette signaliserer til mikroprosessorens tidskrets om å begynne tid-takingen av det programmerte intervall hvor kamakselen er stasjonær. Etter at tidssystemet har bestemt tidspunktet ved slutten av intervallet, vil mikroprosessoren energisere kamkoplingens elektriske solenoid for å fjerne mothaken slik at tannen på koplingens drivdel løsner og tillater koplingens drivdel igjen å dreies av den kontinuerlig dreiende koplingsdrivdel.

Såsnart kamakselen begynner å dreies, vil rotasjonen av kamakselens trefftapp vekk fra den nærliggende vender få den nærliggende venders signal til å avsluttes. Som svar på dette signalbrudd, vil mikroprosessoren deenergisere koplingens elektriske solenoid som utløser den fjærforspente mothake slik at den kan gripe inn i den neste tann på koplingens drivdel ved slutten av neste dreiningsintervall av kamakselen.

Om ønskelig kan hvilken som helst av trefftappene ha en øket bredde for å strekke seg rundt del av kamakselens omkrets tilstrekkelig til å holde det nærliggende vender-signal inntil to (eller flere) tenner på koplingens drivdel dreier forbi den løsnete mothake. I et slikt tilfelle vil kamakselen dreie inntil den bredere tapp, klar av den nærliggende vender og mothaken så utløses av det deenergiserte solenoid for å gripe den tredje tann (eller en etterfølgende tann).

Ved begynnelsen av en ny syklus er båndet allerede på plass i rennen for å danne en sløyfe vist på fig. 13 og den øvre overlappende bånddel 22 blir grepet av det løftede underlag 158. Den fremre ende av båndet S har stoppet mot skråveg-gen 146 på ambolten 70.

Med henvisning til fig. 13 betraktes så stillingen av båndet S i maskinen. Med båndets fremre ende mot veggen 146 må det bemerkes at båndet strekker seg med urviseren under den dreibare fanger 130 mellom sveiseplaten 78 og det løftede underlag 158, gjennom båndrennens mottaksdeler 60, rundt rennen 56, bak, under ambolten 70 under den øvre overlappende del av båndet, gjennom båndmottakspassasjen 174 som dannes mellom underlaget 158 og underlagsforbindelsesleddet 160, over skjære-platen 154 og inn i føreren 202.

Den øvre overlappende bånddel 22 under ambolten 70 blir grepet mot sveiseplaten 78 av underlaget 158 som er blitt løftet når kammen var dreiet gjennom det siste intervall i den foregående syklus. Ved slutten av den siste syklus hadde mothaken grepet inn i kamkoplingens drivdel for å hindre ytter-ligere dreining av kamakselen. Mikroprosessoren er programmert til ikke å utføre løsning av mothaken inntil båndsløyfen har blitt strukket i den neste strappesyklus som er igangsatt av operatøren.

Den neste strappesyklus settes igang av maskin-operatøren ved hjelp av en fotvender 220 (fig. 5). Fotvenderen 220 aktiverer strekkmekanismen for båndsløyfen (ikke vist) i den ovennevnte stramme- og matesammenstilling (ikke vist).

Gjenstanden som skal bindes har blitt utelatt fra fig. 13 - 20 for å lette oversikten. Imidlertid er den bundne gjenstand, med referansenummer P på fig. 21, vist på fig. 21 med den fullførte båndsløyfe på plass rundt gjenstanden.

Båndsløyfen blir strukket rundt gjenstanden ved

å strekke båndets bakre del i en retning motsatt båndets mate-retning. Denne strekkretning er vist på fig. 14 ved hjelp av pilspissene på båndet S. Etter som sløyfen blir strukket, blir båndets mottaksdeler 60 trukket tilbake (som vist på fig. 7)

for å utløse båndet S som blir trukket stramt rundt gjenstan-dens ytre.

Typisk omfatter et båndstrekksystem anordning for avføling av strekkraften i båndsløyfen og for å avslutte strekk-prosessen når det ønskede strekknivå har blitt utløst. Et signal er typisk tilveiebragt av en slik strekkfølerinnretning, og signalet kan bearbeides av mikroprosessoren i maskinen 52 for automatisk igangsetting av neste trinn i syklusen. Særlig energiserer mikroprosessoren som svar på et slikt signal, kamkoplingens solenoid for å utløse koplingsmothaken og mulig-gjøre rotasjon av kammen gjennom bare et første intervall av hele rotasjonen. Etter som kammen dreier rundt, vil den gjøre det mulig for en fjær (ikke vist) å løfte sløyfefangeren 162 for å gripe de to overlappende bånd sammen mellom sløyfefange-ren 162 og amboltgriperen 130 som vist på fig. 15. Sløyfefan-gerfjæren (ikke vist) gir en passende klemkraft (f.eks. omtrent 220 - 320 kg med loddrett klemkraft hvor sløyfen har blitt strammet til omtrent 180 kg med strekkraft).

Deretter blir båndstrammingsmekanismen deenergi-sert ved hjelp av en vender aktivert av kammen etter som den fortsetter sin rotasjon. Dette utløser strekket i den bakre del av båndet for å unngå oppsplitting av båndenden under etter-følgende fraskilling av den bakre del av båndet fra den strammede sløyfe. Etter at den bakre bånddels strekk er blitt utløst, vil den fortsatte dreining av tannen løfte skjæreforbindelses-armen 156 og skjærebladet 154 for å skille den. bakre del av båndet som vist på fig. 16.

Når skjæreforbindelsesleddet 156 og bladet 154 har blitt løftet for å skille båndet, vil den øverste del av skjæreforbindelsesleddet 156 tvinge den bakre del av båndet mot den øvre vegg av den svingbare båndføring 202. Dette tvin-ger båndføringen 202 til å svinge oppover mot bunnen av båndmottaksdelen 60. Den bakre del av båndet blir grepet av skjære forbindelsesleddet 156 mot båndføringen 202 etter som båndet blir skilt. Dette hindrer den fremre ende av den adskilte bakre del av båndet fra å gli nedover i båndføringen 202 vekk fra underlaget 158.

Deretter vil den fortsatte dreining av kammen, som vist på fig. 17, få underlaget 158 til å senke seg etter at båndet er adskilt (men den roterende kam vil forsette å holde kniven 154 i løftet stilling). Når underlaget 158 har nådd dets nederste stilling, må det bemerkes at den nedre overlappende bånddel 24 har blitt trukket ut av passasjen 174 og blir så øverst på den tannede gripedel av underlaget 158.

Så snart underlaget 158 senker seg vekk fra båndet som beskrevet ovenfor, starter vibrasjonssveisemotoren 96 (fig. 10). Vibratormotoren 96 starter som svar på en vender som akti-veres av kammen. Dreiningen av kammen blir så avsluttet ved fullføringen av det første rotasjonstillegg av den fjærforspente mothake som griper en tann på koplingsdrivdelen (med følgende glipp i den koplingsdrivende del). Dette oppstår når underlaget 158 nærmer seg sin nederste stilling. I mellomtiden nærmer den energiserte vibratormotor 96 seg sin ganghastighet.

Vibratormotoren 96 trenger en bestemt oppstart-, ingsperiode for å oppnå denønskede rotasjonshastighet for å danne sveiseforbindelsen. Tidsbestemmelsen for vibratormotorens oppstartingsintervall, settes igang av et signal fra en nærliggende vender som svar på en stopper for kamakselens trefftapp nærliggende venderen ved avslutning av den første tilleggsrotasjon av kamakselen. Etter at kamdreiningen er avsluttet vil kammen forbli stasjonær inntil slutten av vibratormotorens opp-star tningsintervall.

Ved slutten av vibratormotorens oppstartnings-intervall, vil mikroprosessoren energisere kamkoplingens solenoid for å løsne mothaken og derved tillate fortsatt dreining av kammen. Den roterende kam vil løfte underlaget 158 for å skyve de to bånddeler sammen mot den vibrerende sveiseplate 78 (fig. 18). Kammen virker på en arm- og fjærsammenstilling (ikke vist) som står i forbindelse med underlaget 158 for å løfte underlaget 158 mot de overlappende bånddeler og overliggende sveiseplate 78 med den ønskede kraft på mellom omtrent 5,2 megapascal og omtrent 6,9 megapascal.

Det må bemerkes at sveiseplaten 78 svinger frem og tilbake etter som bånddelene blir skjøvet inn i feste mot denne. Kamdreiningen stopper ved neste tilleggsstilling når mothaken igjen griper en annen tann på kamkoplingens drivdel. Ved dette tidspunkt holder tidtakeren i mikroprosessoren kammen stasjonær ved ikke å energisere mothakens solenoid i en tids-periode som er tilstrekkelig for å holde underlaget 158 i den opphøyde stilling (fig. 18) mens overgangsområdet for de overlappende bånd blir smeltet. Denønskede sveisetid for denne foreslåtte kommersielle form for maskinen er mellom omtrent 100 og 200 millisekunder. Den svingende sveiseplate 78 vibrerer den øvre bånddel på tvers av dens lengde mens sløyfefangeren 162 og den dreibare griper 130 fortsetter å klemme de overlappende bånddeler sammen nærliggende sveiseplaten 78. Tverr-bevegelsen av den øvre bånddel tas av den dreibare griper 130 som kan svinge rundt sin vertikale akse sammen med den øvre bånddel.

Etter at den bestemte sveiseperiode har utløpt, vil mikroprosessoren energisere koplingssolenoiden for å ut-føre løsning av kammens koplingsmothake igjen for å tillate dreining av kammen gjennom enda et inkrement. Dette nye inkrement fra kamdreiningen vil senke skjærebladet 154 og underlags-platen 158 vekk fra den vibrerende sveiseplate 78 til matestil-lingen som vist på fig. 19. De overlappende bånddeler i sløyfen er fremdeles grepet mellom den løftede sløyfefanger 162 og amboltgriperen 130. Siden sløyfen er under strekk, blir den stramme øvre overlappende bånddel 22 trukekt vekk fra fordypningen i den vibrerende plate 78 slik at bånddelen 22 og den nærliggende nedre bånddel 24 vil strekke seg generelt rett over bunnen av ambolten 70.

Såsnart underlaget 148 begynner å senke seg vekk fra den vibrerende sveiseplate 78 for å utløse trykket på båndet, vil kammen aktivere en vender for å slå av vibratormotoren 96. I mellomtiden vil kammen fortsette å dreies mot den neste inkrementstoppstilling mens bånddelene vil gå igjennom et kjøle- eller nedkjølingsintervall.

For den foreslåtte utførelse av den kommersielle maskin, er kjøleintervallet uten trykk på rundt 50 millisekunder og omtrent 60 millisekunder for polyesterbånd av de kom mersielle størrelser som tidligere er beskrevet. Overflatestrek-ket og egenstivheten i denne korte lengde av hver bånddel vil hindre den nedre bånddel 24 fra å skille seg fra den øvre bånddel 22 før sveisingen herdes. Under kjøleintervallet uten trykk, vil sløyfefangeren 162 fremdeles holde bånddelene sammen mot den dreibare griper 130. Således kan ikke sløyfestrammingen virke på den nedre bånddel 24 ved sveisingen. Det er således praktiskt alt ikke noen strekkraft som kan trekke bånddelene 22 og 24 fra hverandre ved sveisingen.

Under nedkjølingsintervallet, vil kammen fremdeles dreie rundt og eventuelt få sløyfefangeren 162 til å senke seg som vist på fig. 20 ved slutten av nedkjølingsinter-vallet. Dette vil utløse de nærliggende, usveisede, overlappende bånddeler. Samtidig med igangsetting av sløyfefangerens nedsenkning, blir ambolten 70 trukket tilbake av kammen for å trekkes ut av den strammede sløyfe slik at sløyfen kan slå opp mot den bundne gjenstand P som vist på fig. 21.

Kamdreiningen blir avsluttet ved neste inkrementstoppstilling av koplingsmothaken når ambolten 70 når punktet for maksimal tilbaketrekning. Tidsystemet for mikroprosessoren vil holde dette stasjonære intervall i en bestemt tidslengde som er tilstrekkelig for å sikre at den sveisede båndsløyfe har blitt sluppet mot bunnen av gjenstanden og for å sikre at vibrasjonsamplituden for sveiseplaten 78 er blitt dempet til null.

Etter dette intervall vil mikroprosessoren utføre momentan løsning av kammens koplingshake for igjen å tillate kammen å foreta en annen tilleggsrotasjon. Denne tilleggsrotasjon av kammen vil drive ambolten 70 tilbake over båndbanen. Etter at ambolten 70 returneres til den forlengede stilling over båndbanen, vil koplingsmothaken stoppe kamrotasjonen ved slutten av rotasjonstillegget. Ved dette punkt vil mikroprosessoren sette igang matning av båndet for å danne en ny sløyfe i rennen 56 (fig. 5) . Dette utføres ved å energisere en passende båndmatningsmekanisme (ikke vist) i båndets mate-

og strammesammenstilling (ikke vist).

Etter som båndet mates inn i rennen 56 vil den fremre ende av båndet nå en vanlig rennebryter (ikke vist) øverste på ambolten 70. Denne bryter vil sette igang et tid- system i mikroprosessoren som er programmert for å fortsette båndmatningen i et tilstrekkelig tidsintervall for å muliggjøre at båndet fortsetter å passere venderen, og å passere under ambolten 70 på toppen av den nedre bånddel 24 og til endelig å nå amboltens skråvegg 146. Ved slutten av tidsintervallet vil mikroprosessoren signalisere til båndmatningsmekanismen å avslutte båndmatningen.

Det ovennevnte rennebrytersignal i tillegg til igangsetning av mikroprosessorens tidsintervall for å romme matning av båndet mot amboltens skråvegg 146, blir også be-arbeidet av mikroprosessoren for å igangsette en annen, endelig tilleggsdreining av kammen. Denne dreining av kammen vil løfte underlaget 158 for å gripe enden av den øvre bånddel 22 mot den overliggende sveiseplate 78. Fortrinnsvis virker kammen gjennom arm- og fjærsammenstillingen (ikke vist) som er i forbindelse med underlaget 158 for å løfte underlaget 158 for å skyve den øvre bånddel mot den overliggende sveiseplate 78, med et trykk på mellom 10,4 megapascal og 13,8 megapascal. Maskinen 52 er så klar til å begynne den neste strappesyklus som kan igang-settes ved at operatøren tråkker på fotbryteren 220 (fig. 5). Det vil lettere fremgå av den foregående detaljerte beskrivelse av oppfinnelsen og av de illustrerte utførelser av denne, at variasjoner og modifikasjoner kan utføres uten å fravike denne oppfinnelses omfang av de nye konsepter eller prinsipper.

Claims (10)

1. Sveiseforbindelse (46) mellom to overlappende partier (22, 24) vendt mot hverandre av termoplastisk bånd (S) hvor forbindelsen (46) omfatter i det minste del av tykkelsen av hvert av nevnte båndpartier (22 , 24) som igjenherdes fra en smeltet tilstand, idet den igjenherdede tykkelsesdel av et av nevnte båndpartier (22, 24) smeltes med nevnte gjenherdede tykkelsesdel av det andre av nevnte båndpartier (22, 24) for å avgrense et kontinuerlig igjenherdet område, KARAKTERISERT VED at det igjenherdede område omfatter et flertall innkapslede hulrom (50) fordelt over bredden og tykkelsen av det igjenherdede område i det minste nær hver ende av nevnte igjenherdede område.

2. Forbindelse (46) ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at nevnte herdede område omfatter et endeparti i en ende, et endeparti i den andre ende, og et sentralt parti avgrenset mellom de to endepartier, og videre at en majoritet av nevnte hulrom (50) er beliggende i nevnte endepartier.

3. Forbindelse ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at i det minste noen av nevnte hulrom (50) som rommes i nevnte endepartier har dimensjoner større enn 25% av tykkelsen av det forbindelsesherdede område målt ved hulrombeliggenheten.

4. Forbindelse ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at i det minste noen av hulrommene (50) i endepartiene har dimensjoner større enn 50% av tykkelsen av det forbindelsesherdede område ved hulrombeliggenheten.

5. Forbindelse ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at hvert av nevnte endepartier omfatter omkring 30% av lengden av nevnte herdede område og nevnte sentrale parti omfatter omtrent 40% av lengden av nevnte herdede område.

6. Forbindelse ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at hvert endeparti omfatter et ytre parti som strekker seg fra en ende av forbindelsen (46) innover en strekning lik omtrent 4% av lengden av nevnte herdede område, og at volumet av nevnte hulrom (50) i det ytre parti er i det vesentlige mindre enn volumet av hulrommene (50) i resten av endepartiet.

7. Forbindelse ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at ethvert plant lengdesnitt av hvert av nevnte endepartier gjen nomskjærer mer enn tyve av hulrommene (50) som hvert har en dimensjon større enn 25% av tykkelsen av det forbindelsesherdede område målt ved hulrombeliggenheten, og videre at majori-teten av nevnte hulrom (50) har uregelmessig form.

8. Forbindelse ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at båndmaterialet er polyethylenterefthalat med en indre viskositet på omkring 0,62.

9. Forbindelse ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at båndet (S)er av et orientert krystallinsk termoplastisk materiale, og det herdede område er et langstrakt, i det vesentlige amorft område forent med et tilstøtende krystallinsk område i hvertav nevnte overlappende båndpartier (22, 24).

10. Forbindelse ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at sidene av nevnte overlappende båndpartier (22, 24) er innskrevet, at lengden av nevnte forbindelsesherdede område er omkring 19 mm, at bredden av hvert av nevnte båndpartier (22, 24) er omkring 11 mm, at tykkelsen av hvert av nevnte båndpartier (22, 24) er omkring 0,5 mm, og at tykkelsen av nevnte forbin-delsesherdeområde er mellom omkring 0,06 mm og omkring 0,15 mm.