WO2009129636A1 - Umreifungsvorrichtung mit einer spanneinrichtung - Google Patents

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WO2009129636A1
WO2009129636A1 PCT/CH2009/000004 CH2009000004W WO2009129636A1 WO 2009129636 A1 WO2009129636 A1 WO 2009129636A1 CH 2009000004 W CH2009000004 W CH 2009000004W WO 2009129636 A1 WO2009129636 A1 WO 2009129636A1
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WO
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clamping
rocker
clamping plate
tensioning wheel
tensioning
Prior art date
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PCT/CH2009/000004
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English (en)
French (fr)
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Mirco Neeser
Roland Widmer
Flavio Finzo
Original Assignee
Orgapack Gmbh
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Publication date
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Priority to EP09735814.7A priority patent/EP2285691B1/de
Priority to CN200980115059.2A priority patent/CN102026875B/zh
Priority to US12/989,281 priority patent/US9193486B2/en
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    • B65B13/185Details of tools
    • B65B13/187Motor means

Definitions

  • the invention relates to a strapping device, in particular mobile strapping device, for strapping packaged goods with a strapping, which has a clamping device for applying a belt tension on a loop of a strapping, a rotatably driven tensioning wheel and a pivotable relative to the tensioning wheel and cooperating with the tensioning wheel rocker, wherein a clamping plate for supporting a strapping band is arranged on the tensioning rocker, and a distance between the tensioning plate and the tensioning wheel for applying a tensioning force to the band is changeable, and a connecting device, in particular a welding device such as a friction welding device, for establishing a connection on two superimposed areas the loop of the strapping, has.
  • a connecting device in particular a welding device such as a friction welding device
  • a rotatably driven tensioning wheel interacts with a toothed and usually concave clamping plate, which is arranged on a pivotable rocker.
  • the rocker can be pivoted for the purpose of applying a clamping force on a belt loop in the direction of the tensioning wheel and pressed against the tensioning wheel.
  • a pivot axis of the rocker does not coincide in this rule with the axis of rotation of the tensioning wheel. This allows an "opening” and “closing” of the rocker with respect to the tensioning wheel, whereby the tape to be stretched inserted in the strapping direction, detected by the tensioning device and tensioned and subsequently removed again.
  • the belt loop is formed in the area between the tensioning wheel and the clamping plate two days.
  • the lower band layer is captured by the clamping plate of the rocker pivoted onto the tensioning wheel and held by its surface structuring or other suitable means for generating a static friction by the pressure exerted by the clamping plate on the lower band layer pressure on the clamping plate.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a strapping device of the type mentioned, with the same possible good clamping properties are achieved even with different tape thicknesses.
  • a fluctuating strip tension is essentially due to the fact that the position of the chipboard changes with respect to the tensioning wheel.
  • the invention therefore provides means for compensating the displacement of the intervention sites.
  • This at least one means may comprise a relative mobility of the clamping plate relative to the clamping rocker, in particular a floating mounting of the clamping plate on the clamping rocker.
  • a variability of the position of the tensioning wheel could be provided with respect to the pivot axis of the rocker.
  • the preferably provided relative mobility of the clamping plate with respect to the clamping rocker should be given in particular with respect to a direction by which a position of the clamping plate relative to the circumference of the tensioning wheel can be changed.
  • This direction corresponds at least approximately to the longitudinal direction along which a strapping tape inserted into the strapping device extends within the strapping device or the direction along which the straining plate moves due to the rocker movement.
  • Such a configuration has the advantage that the contact pressure, in particular a substantially uniformly distributed contact pressure, is made possible by the clamping plate on the band or band on the tensioning wheel, regardless of the respective band thickness over substantially the entire length of the clamping plate.
  • the engagement conditions can be further improved even for different strip thicknesses alternatively or in addition to the mobility of the clamping plate in that the clamping plate is concavely curved with a radius that advantageously at least approximately corresponds to the outer radius of the tensioning wheel or can be slightly larger.
  • a concave configuration of the clamping surface helps during clamping between the clamping surface of the clamping plate and the outer surface of the tensioning wheel over preferably the entire length of the clamping surface - with respect to the clamping direction - to provide a gap with at least approximately constant gap height.
  • the clamping plate can be substantially always aligned so that over the entire length of the clamping plate, a gap results in substantially constant gap height, at least with a lower gap height variation than in conventional solutions. This allows over the entire length of the clamping plate a more uniform pressure application to the strapping band than before.
  • the solution according to the invention shows in particular strong in small packages (edge length of about 750mm and smaller) and in round packages (diameter about 500mm - 1000mm) in conjunction with high clamping forces advantages.
  • the then relatively small belt loop when tightening to a shock-like load of the lower belt layer, ie the end of the tape, out, through which the lower belt ply is pulled against the clamping plate. Due to very different pressure conditions over the entire length of the clamping plate, a secure holding of the band end in the strapping device could not be guaranteed in previous solutions.
  • the movable clamping plate has here decisive advantages, which are essentially in the fact that even with shock-like clamping loads in conjunction with high clamping forces, the bands can be held by the optimal due to their mobility aligned tooth plate.
  • the relative mobility of the clamping plate can be realized by a bearing of the clamping plate on the rocker using non-mutually parallel bearing surfaces of the clamping plate.
  • the clamping plate is provided with a convex contact surface which rests on a substantially flat support surface of the rocker. This allows a tilting of the clamping plate, whereby a self-alignment and nestling of the clamping plate can be made to the periphery of the tensioning wheel.
  • measures can also be provided by which a self-alignment of the clamping plate in a direction transverse to the strip can be achieved.
  • Such a measure may for example be a convex course of the bearing surface of the clamping plate and transverse to the belt.
  • a further advantageous embodiment according to the invention can provide that the clamping plate is provided with a guide, which results in a mobility in one or more predetermined directions.
  • the guiding direction may in particular be a direction which is aligned at least substantially parallel to the strip course within the strapping device.
  • Femer can be formed in a convenient embodiment of the guide for the clamping plate by means of a slot and a guide means arranged therein, such as a screw.
  • Fig. 1 is a perspective view of an inventive strapping
  • FIG. 2 shows the strapping apparatus from FIG. 1 without housing
  • Fig. 3 is a partial sectional view of the motor of the strapping apparatus of Fig. 1 together with components disposed on the motor shaft;
  • Fig. 4 is a highly schematic representation of the motor together with its electronic circuit for commutation
  • FIG. 5 shows a perspective partial view of the drive train of the strapping apparatus from FIG. 1;
  • FIG. 8 shows a side view of the drive train from FIG. 5 with the welding device in a position between two end positions
  • FIG. 9 is a side view of the drive train of FIG. 5 with the
  • FIG. 10 is a side view of the clamping device of the strapping device without housing, in which a clamping rocker is in a rest position.
  • FIG. 11 is a side view of the clamping device of the strapping device without housing, in which a clamping rocker is in a clamping position.
  • FIG. 13 shows the tensioning rocker from FIG. 12 in a front view
  • FIG. 14 shows a detail from FIG. 12 according to the line C - C.
  • the exclusively manually operated strapping device 1 has a housing 2 which surrounds the mechanism of the strapping device and on which a handle 3 for handling the device is formed.
  • the strapping apparatus is further provided with a base plate 4, the underside of which is provided for placement on an object to be packaged. On the base plate 4 and connected to the base plate not shown carrier of the strapping device all functional units of the strapping device 1 are attached.
  • a not shown in Fig. 1 loop of a plastic tape for example, polypropylene (PP) or polyester (PET)
  • PP polypropylene
  • PET polyester
  • the clamping device has for this purpose a tensioning wheel 7, with which the band can be detected for a clamping operation.
  • the tensioning wheel 7 acts together with a rocker 8, which can be pivoted by means of a rocker arm 9 from an end position with distance to the tensioning wheel in a second end position about a rocker pivot axis 8a, in which the rocker 8 is pressed against the tensioning wheel 7.
  • Also located between the tensioning wheel 7 and the rocker 8 band is in this case pressed against the tensioning wheel 7.
  • a welding of the two layers by means of the friction-welding device 8 of the strapping device can take place at one point of the belt loop on which two layers of the belt lie one above the other.
  • the strap loop can thereby be permanently closed.
  • the friction-welding device 10 is provided with a welding shoe 11, which melts the two layers of the strapping band by mechanical pressure on the strapping band and a simultaneous oscillating movement with a predetermined frequency.
  • the plasticized or molten areas flow into each other and after cooling of the band then creates a connection between the two band layers. If necessary, then the belt loop can be separated from a supply roll of the tape by means of a cutting device of the strapping device 1, not shown.
  • the operation of the clamping device 6, the delivery of the friction-welding device 10 by means of a transfer device 19 (FIG. 6) of the friction-welding device 10 and the use of the friction-welding device per se and the operation of the cutting device are carried out using only a common electric motor 14, for these components each provides a drive movement.
  • a supply of other external auxiliary energy, such as compressed air or other electricity is not provided in the strapping apparatus according to FIGS. 1 and 2.
  • the portable mobile strapping device 1 has a trained as a pressure switch actuator 16, which is provided for commissioning of the motor.
  • actuating element 16 17 three modes can be adjusted by means of a switch. In the first mode, both the tensioning device 6 and the friction-welding device 10 are actuated successively and automatically by actuation of the actuating element 16 without the need for further operator activity.
  • the switch 17 is switched to a second switching mode. In the second possible mode, only the tensioning device 6 is then released by actuating the actuating element 16.
  • a second actuating element 18 must be actuated by the operator.
  • the first actuating element 16 is to be actuated a second time.
  • the third mode is a kind of semiautomatic, in which the tension button 16 is to be pressed until the prestressed tension or tensile stress in the belt is reached. In this mode, it is possible to interrupt the clamping process by releasing the tensioning button 16, for example, to attach edge protectors to the Umreifungsgut under the strapping. By pressing the tension button, the clamping process can then be resumed.
  • This third mode can be combined with a separately triggered as well as with an automatically subsequent friction welding process.
  • a transmission device 13 On a motor shaft 27 shown in FIG. 3 of the designed as a brushless, grooved female rotor DC motor 14, a transmission device 13 is arranged.
  • a motor of the company Maxon Motor AG, Brünigstrasse 20, 6072 Sachsein, type ECI40 is used.
  • the brushless DC motor 14 can be operated in both directions of rotation, with one direction of rotation being used as the drive movement of the clamping device 6 and the other direction of rotation being used as the drive movement of the welding device 10.
  • the brushless DC motor 14 shown purely schematically in FIG. 4 is formed with a grooved internal rotor (rotor) 20 with three Hall sensors HS1, HS2, HS3.
  • This EC motor (electronically commutated motor) has a permanent magnet in its rotor 20 and is provided with an electronic control 22 which is provided for electronic commutation in the stator 24.
  • the electronic controller 22 determines via the Hall sensors HS1, HS2, HS3, which also assume the function of position sensors in the embodiment, the respective instantaneous position of the rotor 20 and switches the electric magnetic field in the windings of the stator 24.
  • the phases Phase 1, Phase 2, Phase 3
  • a so-called “1 quadrant motor drive amplifier” which provides the motor with the voltage, as well as peak and continuous current, and regulates the current flow for coil strands of the stator 24 (not shown) via a bridge circuit 25 (MOSFET transistors). Furthermore, a temperature sensor (not shown) is provided on the motor to monitor and control the direction of rotation, speed of rotation, current limitation and temperature
  • the commutation is built as a separate printed circuit board and placed separately from the motor in the strapping unit.
  • the power supply is ensured by the trained as a lithium-ion battery accumulator 15.
  • Such rechargeable batteries are based on a number of independent lithium-ion cells, in each of which at least substantially independently chemical processes for generating a potential difference between two poles of the respective cell take place.
  • the battery of the embodiment has eight cells and has a capacity of 2.6 ampere hours.
  • As an active material or as a negative electrode of the lithium-ion battery graphite is provided.
  • the positive electrode of the accumulator often has lithium metal oxides, in particular in the form of layer structures.
  • the electrolyte used is usually anhydrous salts, such as lithium hexafluorophosphate or polymers.
  • the one by one conventional lithium-ion battery delivered voltage is usually 3.6 volts.
  • the energy density of such accumulators is about 100 Wh / kg - 120 Wh / kg.
  • the transmission device 13 has a freewheel 36 arranged on the motor-side drive shaft, on which a sun gear 35 of a first planetary gear stage is arranged.
  • the freewheel 36 is only in one of the two possible directions of rotation of the drive, the rotational movement of the sun gear 35 on.
  • the sun gear 35 meshes with three Planentengan 37, which are in a conventional manner in engagement with a fixed ring gear 38.
  • Each of the planet gears 37 is in turn arranged on a respective shaft 39 associated therewith, which is in each case integrally connected to a driven gear 40.
  • the rotation of the planet gears 37 about the motor shaft 27 results in a rotational movement of the driven gear 40 about the motor shaft 27 and determines a rotational speed of this rotational movement of the output gear 40.
  • the output gear 40 is located on the freewheel 36 and is therefore also on the motor shaft stored.
  • This freewheel 36 causes both the sun gear 35 and the output gear 40 rotate only in one direction of rotation of the rotational movement of the motor shaft 27.
  • the freewheel 29 may for example be of the type INA HFL0615, as offered by the company Schaeffler KG, D-91074 Herzogenaurach.
  • the gear device 13 has on the motor-side output shaft 27 also a belonging to a second planetary gear toothed sun gear 28, through the recess while the shaft 27 is performed, in this case, the shaft 27 is not connected to the sun gear 28.
  • the sun gear is fixed to a disc 34, which in turn is connected to the planet gears 37.
  • the rotational movement of the planetary gears 37 about the motor-side output shaft 27 is thus transmitted to the disc 34, which in turn transmits its rotational motion identical to the sun gear 28.
  • the sun gear 28 meshes with a plurality of planet gears, namely three, each arranged on a parallel to the motor shaft 27 extending shaft 30 gears 31.
  • the shafts 30 of the three gears 31 are fixedly arranged, ie they do not rotate about the motor shaft 27.
  • the three gears 31 are in turn with an internally toothed ring gear engaged on its outer side has a cam 32 and subsequently as Cam wheel 33 is designated.
  • the sun gear 28, the three gears 31 and the cam 33 are components of the second planetary gear stage.
  • the planetary gear on the input side Rotationsbewegegung the shaft 27 and the rotational movement of the cam wheel 33 are in a ratio of 60: 1, ie by the two-stage planetary gear is a 60-fold reduction takes place.
  • a bevel gear 43 is also arranged on a second freewheel 42, which is in engagement with a second bevel gear, not shown.
  • This freewheel 42 also transmits only in one direction of rotation of the motor shaft 27, the rotational movement.
  • the direction of rotation, in which the freewheel 36 of the sun gear 35 and the freewheel 42 transmit the rotational movement of the motor shaft 27 are opposed to each other. This means that in one direction of rotation rotates only the freewheel 36 and in the other direction only the freewheel 42 with.
  • the second bevel gear is arranged at one end of a clamping shaft, not shown, which carries at its other end another planetary gear 46 (Fig. 2).
  • the drive movement of the electric motor in a certain direction of rotation is thus transmitted to the two bevel gears 43 to the clamping shaft.
  • the tensioning wheel 49 of the tensioning device 6 designed as an internally toothed ring gear is thereby set in rotation.
  • the provided on its outer surface with a surface structure tensioning wheel 7 takes in its rotational movement, the respective strap through a frictional engagement, whereby the intended belt tension is applied to the belt loop.
  • the output gear 40 is formed in the region of its outer circumferential surface as a gear on which a toothed belt 50 of an envelope drive is arranged (Fig. 5 and Fig. 6).
  • the toothed belt 50 also wraps around a relative to the output gear 40 in diameter smaller pinion 51, whose shaft drives an eccentric 52 for an oscillating reciprocating movement of the welding shoe 53.
  • a toothed belt drive and any other form of enveloping drives could be provided, such as a V-belt or chain drive.
  • the eccentric drive 52 has an eccentric shaft 54, on which an eccentric 55 is arranged, on which in turn sits a welding shoe arm 56 with a circular recess.
  • the welding device is further provided with a knee lever device 60, by means of which the welding device can be transferred from a rest position (FIG. 7) to a welding position (FIG. 9).
  • the toggle device 60 is attached to the welding shoe arm 56 and in this case provided with a pivotable on Schweissschuharm 56 longer toggle lever 61.
  • the toggle device 60 is further provided with a pivotable about a pivot axis 62 pivoted pivot member 63 which acts in the toggle lever 60 as a shorter toggle.
  • the pivot axis 62 of the pivot member 63 in this case runs parallel to the axes of the motor shaft 27 and the eccentric shaft 57th
  • the pivoting movement is initiated by means of the cam 32 of the cam wheel 33, which passes in the counterclockwise rotational movement - with reference to the illustrations of FIGS. 7 to 9 - of the cam wheel 33 under the pivoting element 63 (FIG. 8).
  • a ramp-like rising surface 32a of the cam 32 in this case touches an inserted into the pivot member 63 contact element 64.
  • the pivot member 63 is thereby rotated clockwise about its pivot axis 62.
  • a two-part longitudinally adjustable toggle lever of the toggle lever 61 is pivotable about a pivot axis 69.
  • the latter is also located at an articulation point 65 of the welding shoe arm 56 near the pivot axis 65 Welding shoe 53 and rotatably articulated at a distance from the pivot axis 57 of the welding shoe arm 56.
  • a compression spring 67 by which the toggle lever 61 is pressed both against the welding shoe arm 56 and against the pivoting element 63 63 is thus operatively connected with respect to its pivotal movements with the toggle lever 61 and the welding shoe arm 56.
  • the toggle lever 61 is with its connecting line 68 with respect to the cam wheel 33 and the rest position on the other side of the pivot axis 62 of the pivot member 63.
  • the welding shoe arm 56 transferred by the toggle lever 61 from its rest position by rotation about the pivot axis 57 in the welding position.
  • the compression spring 67 presses the pivot member 63 against a stop, not shown, and the welding shoe 53 on the two tape layers to be welded together.
  • the toggle lever 61 and thus also the welding shoe arm 56 is thus in a stable welding position.
  • the drive movement of the electric motor which runs counterclockwise in the representation of FIGS. 6 and 9, is transmitted from the toothed belt 50 to the welding shoe 53 which has now been transferred into the welding position by the toggle lever device 60, which is pressed onto the two band layers and moves in an oscillating motion. and moved here.
  • the welding time for generating a Reibschweisstress is determined by the fact that the adjustable number of revolutions of the cam wheel 33 is counted from the time from which the cam 32, the contact element 64 is actuated. For this purpose, the number of revolutions of the shaft 27 of the brushless DC motor 14 is counted to determine the position of the cam wheel 33, from which the engine 14 is turned off and thus the welding process is to be terminated.
  • the described successive processes “clamping” and “welding” can be triggered jointly in a switching state of the actuating element 16.
  • the actuating element 16 is to be actuated once, whereby, the electric motor 14 first runs in the first direction of rotation and in this case (only) the tensioning device 6 is driven.
  • the band tension to be applied to the respective band can preferably be set on the strapping apparatus by means of a pushbutton in nine stages which correspond to nine different band tension values. Alternatively, a continuous adjustment of the belt tension could be provided. Since the motor current from the torque of the tensioning wheel 7 and this in turn depends on the instantaneous belt tension, the applied belt tension can be adjusted in the form of a limit of the motor current via push buttons in nine stages on the control electronics of the strapping device.
  • the motor 14 After reaching an adjustable and thus predeterminable limit value for the motor current or for the belt tension, the motor 14 is turned off by its controller 22. Immediately thereafter, the motor is operated by the controller 22 in the reverse direction of rotation. As a result, in the manner described above, the welding shoe 53 is lowered onto the two superposed belt layers and the oscillating movement of the welding shoe is carried out to produce the friction-welded connection.
  • the actuating element 16 By actuating the switch 17, the actuating element 16 can be occupied only with the function of triggering the clamping device. If such a setting is made, only the clamping device is put into operation by pressing the actuator and turned off again after reaching the preset belt tension. In order to trigger the Reibschweissvorgang the second actuator 18 must be actuated. However, apart from the separate triggering, the function of the friction welding device is identical to the other mode of the first actuating element.
  • the rocker 8 can execute pivoting movements about the rocker axis 8a by actuating the rocker lever 9 shown in FIGS. 2, 10, 11.
  • the rocker is moved by means of a rotatable cam disc which is not visible behind the tensioning wheel 7 and therefore not visible in FIG.
  • the cam can perform a rotational movement of about 30 ° and move the rocker 8 and clamping plate 12 relative to the tensioning wheel 7, which allows insertion of the tape in the strapping or between the tensioning wheel 7 and clamping plate 12.
  • toothed clamping plate 12 can be pivoted from a rest position shown in Fig, 10 in a resulting from Fig. 11 clamping position and back again.
  • the clamping plate 12 In the rest position, the clamping plate 12 has a sufficiently large distance to the tensioning wheel 7, so that a strapping between the tensioning wheel and the clamping plate can be arranged in two layers, as is required for the formation of a closure on a belt loop.
  • the clamping plate 12 is pressed in a conventional manner, for example by means of a force acting on the rocker spring force against the tensioning wheel 7, wherein, unlike shown in Fig.
  • the tensioning wheel 7 facing toothed surface 12a (clamping surface) is concavely curved, wherein the radius of curvature corresponds to the radius of the tensioning wheel 7, or is slightly larger.
  • the toothed clamping plate 12 is arranged in a groove-shaped recess 71 of the rocker.
  • the clamping plate 12 is provided with a convexly curved contact surface 12 b, with which it is mounted in the recess 71 of the rocker 8 on a flat bearing surface 72 is.
  • the convex curvature extends in a direction parallel to the belt running direction 70, while the contact surface 12b is formed transversely to this direction (FIG. 13). Due to this configuration, the clamping plate 12 is able to perform in the position in the band running direction 70 relative to the rocker 8 and the tensioning wheel 7 tilting movements. Furthermore, the clamping plate 12 is fastened to the rocker 8 with a screw 73 carried out from below by the rocker. For this purpose, the screw is located in a slot 74 of the rocker, whose longitudinal extent runs parallel to the band path 70 in the strapping device. The clamping plate 12 is thereby additionally arranged longitudinally displaceable on the rocker 8 in addition to the tiltability.
  • the tensioning rocker 8 is transferred from the rest position (FIG. 10) into the tensioning position (FIG. 11).
  • the spring-loaded rocker 8 presses the clamping plate 12 in the direction of the tensioning wheel and clamps both tape layers between the tensioning wheel 7 and the clamping plate 12. Due to different strip thicknesses, different distances between the clamping plate 12 and the circumferential surface 7a of the tensioning wheel 7 can result. This not only different pivoting positions of the rocker 8 result, but also different position of the clamping plate 12 with respect to the circumferential direction of the tensioning wheel 7.
  • the clamping plate 12 is directed during the pressing of the tape by a longitudinal movement in the recess 71 and a tilting movement on the contact surface 12b on the support surface 72 independently so that the clamping plate 12 exerts over its entire length as uniform as possible pressure on the strapping.
  • the tensioning wheel 7 is turned on, the teeth of the clamping plate 12 holds the lower band position, while the tensioning wheel 7 detects the upper band position with its toothed peripheral surface 7a.
  • the rotation movement the tensioning wheel 7 and the lower coefficient of friction between the two band layers then causes the tensioning wheel to retract the upper band ply and thus increase the tension in the band loop to the desired tension value.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Basic Packing Technique (AREA)

Abstract

Eine Umreifungsvorrichtung (1), insbesondere mobile Umreifungsvorrichtung, zur Umreifung von Packgut mit einem Umreifungsband, die eine Spanneinrichtung (6) zur Aufbringung einer Bandspannung auf eine Schlaufe eines Umreifungsbandes, die ein rotativ antreibbares Spannrad (7) sowie ein relativ zum Spannrad schwenkbare und mit dem Spannrad zusammenwirkende Spannwippe (8) aufweist, wobei an der Spannwippe eine Spannplatte (12) zur Auflage eines Umreifungsbandes angeordnet ist und eine Distanz zwischen der Spannplatte und dem Spannrad zur Aufbringung einer Spannkraft auf das Band veränderbar ist, und die eine Verbindungseinrichtung, insbesondere eine Schweißeinrichtung (10) wie eine Reibschweißeinrichtung, zur Erzeugung einer Verbindung an zwei Übereinander liegenden Bereichen der Schlaufe des Umreifungsbandes, aufweist, soll auch bei unterschiedlichen Banddicken möglichst gleich gute Spanneigenschaften aufweisen. Hierzu werden Mittel für die Umreifungsvorrichtung vorgeschlagen, durch die zusätzlich zur Schwenkbarkeit der Spannwippe eine Veränderbarkeit der relativen Position der Spannplatte in Bezug auf das Spannrad erzeugbar ist.

Description

Umreifungsvorrichtung mit einer Spanneinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Umreifungsvorrichtung, insbesondere mobile Umreifungsvorrichtung, zur Umreifung von Packgut mit einem Umreifungsband, die eine Spanneinrichtung zur Aufbringung einer Bandspannung auf eine Schlaufe eines Umreifungsbandes, ein rotativ antreibbares Spannrad sowie ein relativ zum Spannrad schwenkbare und mit dem Spannrad zusammenwirkende Spannwippe aufweist, wobei an der Spannwippe eine Spannplatte zur Auflage eines Umreifungsbandes angeordnet ist und eine Distanz zwischen der Spannplatte und dem Spannrad zur Aufbringung einer Spannkraft auf das Band veränderbar ist, und eine Verbindungseinrichtung, insbesondere eine Schweißeinrichtung wie eine Reibschweißeinrichtung, zur Erzeugung einer Verbindung an zwei übereinander liegenden Bereichen der Schlaufe des Umreifungsbandes, aufweist.
Bei gattungsgemäßen Umreifungsvorrichtungen wirkt ein rotativ antreibbares Spannrad mit einer verzahnten und in der Regel konkav gewölbten Spannplatte zusammen, die auf einer schwenkbaren Wippe angeordnet ist. Die Wippe kann zum Zwecke der Aufbringung einer Spannkraft auf eine Bandschlaufe in Richtung auf das Spannrad verschwenkt und gegen das Spannrad gedrückt werden. Eine Schwenkachse der Wippe fällt hierbei in der Regel nicht mit der Drehachse des Spannrades zusammen. Dies ermöglicht ein „Öffnen" und „Schließen" der Wippe in Bezug auf das Spannrad, wodurch das zu spannende Band in Umreifungsrichtung eingelegt, von der Spanneinrichtung erfasst und gespannt und nachfolgend wieder entnommen werden kann. Die Bandschlaufe ist im Bereich zwischen dem Spannrad und der Spannplatte zweitägig ausgebildet. Die untere Bandlage wird durch die Spannplatte der auf das Spannrad zugeschwenkten Wippe erfasst und durch ihre Oberflächenstrukturierung oder ein sonstiges geeignetes Mittel zur Erzeugung einer Haftreibung durch den von der Spannplatte auf die untere Bandlage ausgeübten Druck an der Spannplatte gehalten. Hierdurch ist es möglich mittels dem dann rotativ angetriebenen Spannrad die obere Bandlage zu erfassen und zurückzuziehen. Dies bewirkt bzw. erhöht in der Bandschlaufe die Bandspannung und legt die Bandschlaufe straff um das jeweilige Packgut.
BESTATIGUNGSKOPIE Derartige Spanneinrichtungen werden vor allem im Zusammenhang mit Kunststoffbändern benutzt, deren Schlaufe durch eine Reibschweissverbindung verschlossen werden. Die Umreifungsvorrichtung weist deshalb eine Reibschweieinrichtung auf, mit der die Bandschlaufe im Bereich der beiden übereinander liegenden Bandlagen in der Umreifungsvorrichtung mittels eines oszillierenden bewegten Reibschweisselements soweit erwärmt werden kann, dass das Kunststoffband lokal aufschmilzt, der Werkstoff der beiden Bandlagen ineinanderfliesst und sich beim Abkühlen stoffschlüssig miteinander verbindet.
Es hat sich nun gezeigt, daß bei derartigen Spanneinrichtungen die aufbringbare Bandspannung merklich variieren kann, insbesondere bei unterschiedlichen Banddicken. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde eine Umreifungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der auch bei unterschiedlichen Banddicken möglichst gleich gute Spanneigenschaften erzielbar sind.
Diese Aufgabe wird bei einer Umreifungsvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Spannplatte an der Spannwippe beweglich gelagert ist.
Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass die bei unterschiedlichen Bandstärken eine schwankende Bandspannung im wesentlichen darauf zurückzuführen ist, dass sich die Position der Spannplatte in Bezug auf das Spannrad verändert. Hierdurch entstehen in Abhängigkeit von der jeweiligen Banddicke unterschiedliche Eingriffs- und Andruckverhältnisse zwischen den beiden Bandlagen einerseits und der Spannplatte sowie dem Spannrad andererseits. Die Erfindung sieht deshalb Mittel zur Kompensation der Verschiebung der Eingriffsstellen vor. Dieses zumindest eine Mittel kann eine relative Beweglichkeit der Spannplatte gegenüber der Spannwippe umfassen, insbesondere eine schwimmende Lagerung der Spannplatte an der Spannwippe. Alternativ oder ergänzend hierzu könnte auch eine Veränderbarkeit der Position des Spannrades in Bezug auf die Schwenkachse der Wippe vorgesehen sein. Die bevorzugt vorgesehene relative Beweglichkeit der Spannplatte in Bezug auf die Spannwippe sollte insbesondere hinsichtlich einer Richtung gegeben sein, durch die sich eine Position der Spannplatte gegenüber dem Umfang des Spannrades verändern lässt. Diese Richtung entspricht zumindest näherungsweise der Längsrichtung, entlang der sich ein in die Umreifungsvorrichtung eingelegtes Umreifungsband innerhalb der Umreifungsvorrichtung erstreckt bzw. der Richtung, entlang der sich die Spannplatte aufgrund der Wippen beweg ung bewegt. Eine solche Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Anpressdruck, insbesondere ein im wesentlichen gleichmässig verteilter Anpressdruck, von der Spannplatte auf das Band bzw. dem Band auf das Spannrad unabhängig von der jeweiligen Banddicke über im wesentlichen die gesamte Länge der Spannplatte ermöglicht wird.
Die Eingriffsverhältnisse lassen sich selbst für unterschiedliche Banddicken alternativ oder ergänzend zur Beweglichkeit der Spannplatte weiter dadurch verbessern, dass die Spannplatte mit einem Radius konkav gewölbt ist, der mit Vorteil zumindest näherungsweise dem Aussenradius des Spannrades entspricht oder geringfügig grösser sein kann. Durch eine solche konkave Ausgestaltung der Spannfläche trägt dazu bei, beim Spannvorgang zwischen der Spannfläche der Spannplatte und der Aussenfläche des Spannrades über vorzugsweise die gesamte Länge der Spannfläche - in Bezug auf die Spannrichtung - einen Spalt mit zumindest näherungsweise konstanter Spalthöhe vorzusehen.
Im Unterschied zur erfindungsgemässen Lösung war bei der bisherigen Lösung eine Verteilung des Anpressdrucks auf einen Flächenabschnitt das Umreifungsband im wesentlichen nur bei einer bestimmten Banddicke möglich, durch die die Wippe eine Position eingenommen hat, bei der die Krümmung der Spannplatte parallel zum Umfang des Spannradius verläuft. Der sich zwischen dem Spannrad und der Spannplatte ergebende Spalt hatte somit nur bei einer bestimmten Banddicke eine über die gesamte Länge der Spannplatte konstante Spalthöhe. Je stärker die Banddicke von dieser einen passenden Banddicke abwich, umso kleiner war sowohl bei der unteren als auch der oberen Bandlage die Fläche, auf die die Spannplatte bzw. das Spannrad einwirken konnten. Mit der erfindungsgemässen Ausgestaltung ist es hingegen nun möglich, die sich durch unterschiedliche Banddicken ergebenden unterschiedlichen Schwenkpositionen der Wippe in Bezug auf das Spannrad so zu kompensieren, dass trotz der dann unterschiedlichen Positionen der Spannwippe die Spannplatte im wesentlichen stets so ausgerichtet sein kann, dass sich über die gesamte Länge der Spannplatte ein Spalt mit im wesentlich konstanter Spalthöhe ergibt, zumindest mit einer geringeren Spalthöhenvariation als bei herkömmlichen Lösungen. Dies ermöglicht über die gesamte Länge der Spannplatte eine gleichmäßigere Druckaufbringung auf das Umreifungsband als bisher.
Die erfindungsgemäße Lösung zeigt in besonders starkem Masse bei kleinen Packstücken (Kantenlänge von ca. 750mm und kleiner) sowie bei runden Packstücken (Durchmesser ca. 500mm - 1000mm) in Verbindung mit hohen Spannkräften Vorteile. Unter diesen Umständen hatte die dann verhältnismässig kleine Bandschlaufe beim Spannen zu einer schockartigen Belastung der unteren Bandlage, also dem Bandende, geführt, durch welche die untere Bandlage gegen die Spannplatte gezogen wird. Aufgrund von stark unterschiedlichen Andruckverhältnissen über die gesamte Länge der Spannplatte konnte bei bisherigen Lösungen ein sicheres Halten des Bandendes in der Umreifungsvorrichtung nicht gewährleistet werden. Die bewegliche Spannplatte weist hier entscheidende Vorteile auf, die sich im wesentlichen darin zeigen, dass auch bei schockartigen Spannbelastungen in Verbindung mit hohen Spannkräften die Bänder von der aufgrund ihrer Beweglichkeit optimaler ausgerichteten Zahnplatte gehalten werden kann.
In einer bevorzugten erfindunsgemässen Ausführungsform kann die relative Beweglichkeit der Spannplatte durch eine Lagerung der Spannplatte an der Wippe unter Verwendung von zueinander nicht-parallelen Lagerflächen der Spannplatte realisiert sein. Nach diesem Prinzip kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Spannplatte mit einer konvexen Kontaktfläche versehen ist, die auf einer im wesentlichen ebenen Auflagefläche der Wippe aufliegt. Dies ermöglicht ein Kippen der Spannplatte, wodurch eine Selbstausrichtung und ein Anschmiegen der Spannplatte an den Umfang des Spannrads erfolgen kann. In einer bevorzugten Ausführungsform können auch Massnahmen vorgesehen sein, durch die sich auch eine Selbstausrichtung der Spannplatte in eine Richtung quer zum Bandverlauf erzielen lässt. Eine solche Massnahme kann beispielsweise ein konvexer Verlauf der Lagerfläche der Spannplatte auch quer zum Bandverlauf sein. Eine weitere vorteilhafte erfind ungsgemässe Ausführungsform kann vorsehen, dass die Spannplatte mit einer Führung versehen ist, durch die sich eine Beweglichkeit in eine oder in mehrere vorbestimmte Richtungen ergibt. Die Führungsrichtung kann insbesondere eine Richtung sein, die zumindest im wesentlichen parallel zum Bandverlauf innerhalb der Umreifungsvorrichtung ausgerichtet ist. Femer kann in einer zweckmässigen Ausgestaltung der Führung für die Spannplatte mittels eines Langlochs und einem darin angeordneten Führungsmittel, wie einer Schraube, ausgebildet sein.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Die Erfindung wird anhand von in den Figuren rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert, es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemässen Umreifungs
Vorrichtung;
Fig. 2 das Umreifungsgerät aus Fig. 1 ohne Gehäuse;
Fig. 3 eine teilweise geschnittene Darstellung des Motors der Umreifungsvorrichtung aus Fig. 1 zusammen mit auf der Motorwelle angeordneten Komponenten;
Fig. 4 eine stark schematisierte Darstellung des Motors zusammen mit seiner elektronischen Schaltung zur Kommutierung;
Fig. 5 eine perspektivische Teildarstellung des Antriebsstrangs des Umreifungsgeräts aus Fig. 1 ;
Fig. 6 der Antriebsstrang aus Fig. 5 in einer Darstellung aus einer anderen
Blickrichtung; Fig. 7 eine Seitenansicht des Antriebsstrangs aus Fig. 5 mit der
Schweißeinrichtung in einer Ruheposition;
Fig. 8 eine Seitenansicht des Antriebsstrangs aus Fig. 5 mit der Schweißeinrichtung in einer Position zwischen zwei Endpositionen;
Fig. 9 eine Seitenansicht des Antriebsstrangs aus Fig. 5 mit der
Schweißeinrichtung in einer Schweissposition.
Fig. 10 eine Seitenansicht auf die Spanneinrichtung des Umreifungsgerätes ohne Gehäuse, in der sich eine Spannwippe in einer Ruhestellung befindet;
Fig. 11 eine Seitenansicht auf die Spanneinrichtung des Umreifungsgerätes ohne Gehäuse, in der sich eine Spannwippe in einer Spannstellung befindet;
Fig. 12 die teilweise geschnitten dargestellte Spannwippe des
Umreifungsgerätes aus Fig. 10 in einer Seitenansicht;
Fig. 13 die Spannwippe aus Fig. 12 in einer Frontansicht;
Fig. 14 ein Detail aus Fig. 12 gemäss der Linie C - C.
Das in den Fig. 1 und 2 gezeigte, ausschliesslich handbetätigte erfindungsgemässe Umreifungsgerät 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das die Mechanik des Umreifungsgeräts umgibt und an dem ein Griff 3 zur Handhabung des Geräts ausgebildet ist. Das Umreifungsgerät ist ferner mit einer Grundplatte 4 versehen, deren Unterseite zur Anordnung auf einem zu verpackenden Gegenstand vorgesehen ist. Auf der Grundplatte 4 und am mit der Grundplatte verbundenen nicht näher dargestellten Träger des Umreifungsgeräts sind sämtliche Funktionseinheiten des Umreifungsgeräts 1 befestigt. Mit dem Umreifungsgerät 1 kann eine in Fig. 1 nicht näher dargestellte Schlaufe eines Plastikbandes, beispielsweise aus Polypropylen (PP) oder Polyester (PET)), die zuvor um den zu verpackenden Gegenstand gelegt wurde, mittels einer Spanneinrichtung 6 des Umreifungsgeräts gespannt werden. Die Spanneinrichtung weist hierzu ein Spannrad 7 auf, mit der das Band für einen Spannvorgang erfasst werden kann. Das Spannrad 7 wirkt hierbei mit einer Wippe 8 zusammen, die mittels eines Wippenhebels 9 von einer Endposition mit Abstand zum Spannrad in eine zweite Endposition um eine Wippenschwenkachse 8a geschwenkt werden kann, in der die Wippe 8 gegen das Spannrad 7 gedrückt wird. Auch das sich zwischen dem Spannrad 7 und der Wippe 8 befindende Band wird hierbei gegen das Spannrad 7 gedrückt. Durch Rotation des Spannrades 7 ist es dann möglich, die Bandschlaufe mit einer für den Verpackungszweck ausreichend hohen Bandspannung zu versehen. Der Vorgang des Spannens und die hierzu in vorteilhafter Weise ausgebildete Wippe 8 wird nachfolgend noch näher erläutert.
Anschliessend kann an einer Stelle der Bandschlaufe, an der zwei Lagen des Bandes übereinander liegen, eine Verschweissung der beiden Lagen mittels der Reibschweisseinrichtung 8 des Umreifungsgeräts erfolgen. Die Bandschlaufe kann hierdurch dauerhaft verschlossen werden. Die Reibschweisseinrichtung 10 ist hierfür mit einem Schweissschuh 11 versehen, der durch mechanischen Druck auf das Umreifungsband und einer gleichzeitig erfolgenden oszillierenden Bewegung mit einer vorbestimmten Frequenz die beiden Lagen des Umreifungsbands anschmilzt. Die plastifizierten bzw. aufgeschmolzenen Bereiche fliessen ineinander und nach einer Abkühlung des Bandes entsteht dann eine Verbindung zwischen den beiden Bandlagen. Soweit erforderlich kann dann die Bandschlaufe von einer Vorratsrolle des Bandes mittels einer nicht näher dargestellten Schneideinrichtung des Umreifungsgerätes 1 abgetrennt werden.
Die Betätigung der Spanneinrichtung 6, der Zustellung der Reibschweisseinrichtung 10 mittels einer Überführungseinrichtung 19 (Fig. 6) der Reibschweisseinrichtung 10 als auch der Einsatz der Reibschweisseinrichtung an sich sowie die Betätigung der Schneideinrichtung erfolgen unter Einsatz lediglich eines gemeinsamen elektrischen Motors 14, der für diese Komponenten jeweils eine Antriebsbewegung zur Verfügung stellt. Zu dessen Stromversorgung ist am Umreifungsgerät ein austauschbarer und insbesondere zur Aufladung entnehmbarer Akkumulator 15 angeordnet. Eine Zuführung von anderer äusserer Hilfsenergie, wie beispielsweise Druckluft oder weitere Elektrizität, ist bei dem Umreifungsgerät gemäss den Fig. 1 und 2 nicht vorgesehen.
Vorliegend weist das tragbare mobile Umreifungsgerät 1 ein als Druckschalter ausgebildetes Betätigungselement 16 auf, das zur Inbetriebnahme des Motors vorgesehen ist. Für das Betätigungselement 16 können mittels eines Schalters 17 drei Modi eingestellt werden. Beim ersten Modus werden durch Betätigen des Betätigungselements 16, ohne dass weitere Aktivitäten eines Bedieners erforderlich sind, nacheinander und automatisiert sowohl die Spanneinrichtung 6 als auch die Reibschweisseinrichtung 10 ausgelöst. Zur Einstellung des zweiten Modus wird der Schalter 17 in einen zweiten Schaltmodus umgeschaltet. In dem zweiten möglichen Modus wird dann durch Betätigen des Betätigungselements 16 nur die Spanneinrichtung 6 ausgelöst. Zur separaten Auslösung der Reibschweisseinrichtung 10 muss ein zweites Betätigungselement 18 vom Bediener betätigt werden. In alternativen Ausführungsformen kann auch vorgesehen sein, dass in diesem Modus zur Auslösung der Reibschweisseinrichtung das erste Betätigungselement 16 ein zweites Mal zu betätigen ist. Der dritte Modus ist eine Art Halbautomatik, bei der die Spanntaste 16 solange zu drücken ist, bis die in Stufen voreinstellbare Spannkraft bzw. Zugspannung im Band erreicht ist. Bei diesem Modus ist es möglich, den Spannprozess durch Loslassen der Spanntaste 16 zu unterbrechen, beispielsweise um am Umreifungsgut unter das Umreifungsband Kantenschützer anzubringen. Durch Drücken der Spanntaste kann der Spannprozess dann wieder fortgesetzt werden. Dieser dritte Modus kann sowohl mit einem separat auszulösenden als auch mit sich einem automatisch anschliessenden Reibschweissvorgang kombiniert werden.
Auf einer in Fig. 3 dargestellten Motorwelle 27 des als bürstenloser, genuteter Innenläufer-Gleichstrommotor 14 ausgebildeten Motors ist eine Getriebeeinrichtung 13 angeordnet. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein Motor der Fa. Maxon Motor AG, Brünigstrasse 20, 6072 Sachsein, vom Typ ECI40 eingesetzt. Der bürstenlose Gleichstrommotor 14 kann in beiden Drehrichtungen betrieben werden, wobei eine Drehrichtung als Antriebsbewegung der Spanneinrichtung 6 und die andere Drehrichtung als Antriebsbewegung der Schweisseinrichtung 10 benutzt wird. Der in Fig. 4 rein schematisch gezeigte bürstenlose Gleichstrommotor 14 ist mit einem genuteten Innenläufer (Rotor) 20 mit drei Hall-Sensoren HS1 , HS2, HS3, ausgebildet. Dieser EC-Motor (elektronisch kommutierter Motor) weist in seinem Rotor 20 einen Permanentmagneten auf und ist mit einer elektronischen Steuerung 22 versehen, die zur elektronischen Kommutierung im Stator 24 vorgesehen ist. Die elektronische Steuerung 22 ermittelt über die Hall-Sensoren HS1 , HS2, HS3, die im Ausführungsbeispiel auch die Funktion von Lagesensoren übernehmen, die jeweilige momentane Position des Rotors 20 und schaltet das elektrische Magnetfeld in den Wicklungen des Stators 24. Es können somit die Phasen (Phase 1 , Phase 2, Phase 3) in Abhängigkeit von der Lage des Rotors 20 geschaltet werden, um eine Drehbewegung des Rotors in eine bestimmte Drehrichtung, mit einer vorbestimmbaren variablen Drehzahl und Drehmoment zu bewirken. Im vorliegenden Fall wird ein sogenannter „1 Quadrant Motorantriebsverstärker" eingesetzt, welcher dem Motor die Spannung, sowie Spitzen- und Dauerstrom zur Verfügung stellt und diese regelt. Der Stromfluss für nicht näher dargestellte Spulenstränge des Stators 24 wird über eine Brückenschaltung 25 (MOSFET Transistoren) geregelt, d.h. kommutiert. Ferner ist ein nicht weiter dargestellter Temperatursensor am Motor vorgesehen. Es können so Drehrichtung, Drehgeschwindigkeit, Strombegrenzung und die Temperatur überwacht und gesteuert werden. Die Kommutierung ist als eigener Printbauteil aufgebaut und im Umreifungsgerät separat vom Motor untergebracht.
Die Stromversorgung wird durch den als Lithium-Ionen Akku ausgebildeten Akkumulator 15 sichergestellt. Derartige Akkus basieren auf mehreren eigenständigen Lithium-Ionen Zellen, in denen jeweils zumindest im wesentlichen separat voneinander chemische Prozesse zur Erzeugung eines Potentialunterschieds zwischen zwei Pole der jeweiligen Zelle ablaufen. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Lithium-Ionen Akku des Herstellers Robert Bosch GmbH, D-70745 Leinfelden-Echterdingen. Der Akku des Ausführungsbeispiels weist acht Zellen auf und hat eine Kapazität von 2,6 Amperestunden.Als aktives Material bzw. als negative Elektrode des Lithium-Ionen Akkumulators ist Graphit vorgesehen. Die positive Elektrode des Akkumulators weist oftmals Lithium-Metalloxide auf, insbesondere in Form von Schichtstrukturen. Als Elektrolyt werden üblicherweise wasserfreie Salze, wie Lithium-Hexafluorphosphat oder Polymere verwendet. Die von einem konventionellen Lithium-Ionen Akku abgegebene Spannung beträgt üblicherweise 3,6 Volt. Die Energiedichte solcher Akkumulatoren beträgt etwa 100 Wh/kg - 120 Wh/kg.
Die Getriebeeinrichtung 13 weist einen auf der motorseitigen Antriebswelle angeordneten Freilauf 36 auf, auf dem ein Sonnenrad 35 einer ersten Planetengetriebestufe angeordnet ist. Der Freilauf 36 gibt nur bei einer der beiden möglichen Drehrichtungen des Antriebs die Drehbewegung an das Sonnenrad 35 weiter. Das Sonnenrad 35 kämmt mit drei Planentenrädern 37, die in an sich bekannter Weise in Eingriff mit einem feststehenden Hohlrad 38 stehen. Jedes der Planetenräder 37 ist wiederum auf einer jeweils ihm zugeordneten Welle 39 angeordnet, die jeweils einstückig mit einem Abtriebsrad 40 verbunden ist. Die Rotation der Planetenräder 37 um die Motorwelle 27 ergibt eine Drehbewegung des Abtriebsrades 40 um die Motorwelle 27 und bestimmt eine Drehgeschwindigkeit dieser Drehbewegung des Abtriebsrades 40. Neben dem Sonnenrad 35 befindet sich auch das Abtriebsrad 40 auf dem Freilauf 36 und ist damit ebenfalls auf der Motorwelle gelagert. Dieser Freilauf 36 führt dazu, daß sich sowohl das Sonnenrad 35 als auch das Abtriebsrad 40 nur bei einer Drehrichtung der Rotationsbewegung der Motorwelle 27 mitdrehen. Der Freilauf 29 kann beispielsweise vom Typ INA HFL0615 sein, wie er vom Unternehmen Schaeffler KG, D-91074 Herzogenaurach angeboten wird.
Die Getriebeeinrichtung 13 weist auf der motorseitigen Ausgangswelle 27 ferner ein zu einer zweiten Planetengetriebestufe gehörendes verzahntes Sonnenrad 28 auf, durch dessen Ausnehmung zwar die Welle 27 durchgeführt ist, hierbei die Welle 27 jedoch nicht mit dem Sonnenrad 28 verbunden ist. Das Sonnenrad ist an einer Scheibe 34 befestigt, die wiederum mit den Planeten rädern 37 verbunden ist. Die Rotationsbewegung der Planetenräder 37 um die motorseitige Ausgangswelle 27 wird somit auf die Scheibe 34 übertragen, die wiederum ihre Rotationsbewegung drehzahlidentisch auf das Sonnenrad 28 überträgt. Das Sonnenrad 28 kämmt mit mehreren Planetenrädern, nämlich drei, jeweils auf einer parallel zur Motorwelle 27 verlaufenden Welle 30 angeordnetem Zahnrädern 31. Die Wellen 30 der drei Zahnräder 31 sind ortsfest angeordnet, d.h. sie rotieren nicht um die Motorwelle 27. Die drei Zahnräder 31 sind wiederum mit einem Innenverzahnten Zahnkranz in Eingriff, der auf seiner Aussenseite einen Nocken 32 aufweist und nachfolgend als Nockenrad 33 bezeichnet wird. Das Sonnenrad 28, die drei Zahnräder 31 sowie das Nockenrad 33 sind Bestandteile der zweiten Planetengetriebestufe. Die beim Planetengetriebe eingangsseitige Rotationsbewegegung der Welle 27 sowie die Rotationsbewegung des Nockenrads 33 stehen in einem Verhältnis von 60:1 , d.h. durch das zweistufige Planetengetriebe findet eine 60-fache Untersetzung statt.
Am Ende der Motorwelle 27 ist zudem auf einem zweiten Freilauf 42 ein Kegelrad 43 angeordnet, das mit einem nicht näher dargestellten zweiten Kegelrad in Eingriff steht. Dieser Freilauf 42 überträgt ebenfalls nur bei einer Drehrichtung der Motorwelle 27 die Drehbewegung. Die Drehrichtung, bei denen der Freilauf 36 des Sonnenrads 35 und der Freilauf 42 die Rotationsbewegung der Motorwelle 27 übertragen sind zueinander entgegensetzt. Dies bedeutet, bei der einen Drehrichtung dreht nur der Freilauf 36 und bei der anderen Drehrichtung nur der Freilauf 42 mit.
Das zweite Kegelrad ist an einem Ende einer nicht näher dargestellten Spannwelle angeordnet, die an ihrem anderen Ende ein weiteres Planetenradgetriebe 46 trägt (Fig. 2). Die Antriebsbewegung des Elektromotors in einer bestimmten Drehrichtung wird somit die beiden Kegelräder 43 an die Spannwelle übertragen. Über ein Sonnenrad 47 sowie drei Planetenrädern 48 wird hierdurch das als innenverzahntes Hohlrad ausgebildete Spannrad 49 der Spanneinrichtung 6 in Rotation versetzt. Das an seiner Aussenfläche mit einer Oberflächenstruktur versehene Spannrad 7 nimmt bei seiner Rotationsbewegung das jeweilige Umreifungsband durch einen Reibschluss mit, wodurch auf die Bandschlaufe die vorgesehene Bandspannung aufgebracht wird.
Das Abtriebsrad 40 ist im Bereich seiner äußeren Umfangsfläche als Zahnrad ausgebildet auf dem ein Zahnriemen 50 eines Hülltriebes angeordnet ist (Fig. 5 und Fig. 6). Der Zahnriemen 50 umschlingt zudem ein gegenüber dem Abtriebsrad 40 im Durchmesser kleineres Ritzel 51 , dessen Welle einen Exzenterantrieb 52 für eine oszillierende hin- und her Bewegung des Schweissschuhs 53 antreibt. Anstelle eines Zahnriemenantriebs könnte auch jede andere Form von Hülltrieben vorgesehen sein, beispielsweise ein Keilriemen- oder Kettenantrieb. Der Exzenterantrieb 52 weist eine Exzenterwelle 54 auf, auf der ein Exzenter 55 angeordnet ist, auf dem wiederum ein Schweissschuharm 56 mit einer kreisrunden Ausnehmung sitzt. Die exzentrische Rotationsbewegung des Exzenters 55 um die Rotationsachse 57 der Exzenterwelle 54 führt zu einer translatorischen oszillierenden Hin- und Herbewegung des Schweissschuhs 53. Sowohl der Exzenterantrieb 52 als auch der Schweissschuh 53 selbst können auch in jeder anderen an sich vorbekannten Weise ausgebildet sein.
Die Schweisseinrichtung ist ferner mit einer Kniehebeleinrichtung 60 versehen, mittels der die Schweisseinrichtung von einer Ruheposition (Fig. 7) in eine Schweissposition (Fig. 9) überführt werden kann. Die Kniehebeleinrichtung 60 ist am Schweissschuharm 56 befestigt und hierbei mit einem am Schweissschuharm 56 schwenkbar angelenkten längeren Kniehebel 61 versehen. Die Kniehebeleinrichtung 60 ist ferner mit einem um eine Schwenkachse 62 schwenkbar angelenkten Schwenkelement 63 versehen, das in der Kniehebeleinrichtung 60 als kürzerer Kniehebel fungiert. Die Schwenkachse 62 des Schwenkelements 63 verläuft hierbei parallel zu den Achsen der Motorwelle 27 und der Exzenterwelle 57.
Die Schwenkbewegung wird mittels des Nockens 32 des Nockenrads 33 in Gang gesetzt, der bei der Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn - bezogen auf die Darstellungen der Fig. 7 bis 9 - des Nockenrades 33 unter das Schwenkelement 63 gelangt (Fig. 8). Eine rampenartig ansteigende Fläche 32a des Nockens 32 berührt hierbei ein in das Schwenkelement 63 eingesetztes Kontaktelement 64. Das Schwenkelement 63 wird hierdurch im Uhrzeigersinn um seine Schwenkachse 62 gedreht. Im Bereich einer konkaven Ausnehmung des Schwenkelements 63 ist eine nach dem Prinzip „Kolben-Zylinder" zweiteilige längsveränderliche Kniehebelstange des Kniehebels 61 um eine Schwenkachse 69 schwenkbar angeordnet. Letzterer ist zudem an einer als weitere Schwenkachse 65 ausgebildeten Anlenkstelle 65 des Schweissschuharms 56 in der Nähe zum Schweißschuh 53 und mit Abstand zur Schwenkachse 57 des Schweissschuharms 56 drehbar angelenkt. Zwischen den beiden Enden der längsveränderlichen Kniehebelstange ist auf dieser eine Druckfeder 67 angeordnet, durch die der Kniehebel 61 sowohl gegen den Schweissschuharm 56 als auch gegen das Schwenkelement 63 gedrückt wird. Das Schwenkelement 63 ist somit in Bezug auf seine Schwenkbewegungen mit dem Kniehebel 61 und dem Schweissschuharm 56 wirkverbunden. Wie in den Darstellungen der Fig. 7 und 9 zu entnehmen ist, befindet sich in der Ruheposition eine durch den Kniehebel 61 verlaufende (imaginäre) Verbindungslinie 68 der beiden Anlenkstellen des Kniehebels 61 zwischen der Schwenkachse 62 des Schwenkelements 63 und dem Nockenrad 33, also auf der einen Seite der Schwenkachse 62. Durch Betätigen des Nockenrads 33 wird das Schwenkelement 63 - in Bezug auf die Darstellungen der Fig. 7 bis 9 - in Uhrzeigerrichtung gedreht. Hierbei wird der Kniehebel 61 vom Schwenkelement 63 mit genommen. In Fig. 8 ist eine Zwischenposition des Kniehebels 61 gezeigt, in der die Verbindungslinie 68 der Anlenkstellen 65, 69 die Schwenkachse 62 des Schwenkelements 63 schneidet. In der in Fig. 9 gezeigten Endposition der Bewegung (Schweissposition) befindet sich der Kniehebel 61 mit seiner Verbindungslinie 68 dann in Bezug auf das Nockenrad 33 und der Ruheposition auf der anderen Seite der Schwenkachse 62 des Schwenkelements 63. Bei dieser Bewegung wird der Schweissschuharm 56 durch den Kniehebel 61 von seiner Ruheposition durch Drehung um die Schwenkachse 57 in die Schweissposition überführt. In letzterer drückt die Druckfeder 67 das Schwenkelement 63 gegen einen nicht näher dargestellten Anschlag und den Schweissschuh 53 auf die beiden miteinander zu verschweissenden Bandlagen. Der Kniehebel 61 und damit auch der Schweissschuharm 56 befindet sich somit in einer stabilen Schweissposition.
Die in der Darstellung von Fig. 6 und 9 im Gegenuhrzeigersinn verlaufende Antriebsbewegung des Elektromotors, wird vom Zahnriemen 50 auf den nun durch die Kniehebeleinrichtung 60 in die Schweissposition überführten Schweissschuh 53 übertragen, der auf die beiden Bandlagen gedrückt und sich in einer oszillierenden Bewegung hin- und her bewegt. Die Schweisszeit zur Erzeugung einer Reibschweissverbindung wird hierbei dadurch bestimmt, dass die einstellbare Anzahl der Umdrehungen des Nockenrads 33 ab dem Zeitpunkt mitgezählt wird, ab dem der Nocken 32 das Kontaktelement 64 betätigt. Hierzu wird die Anzahl der Umdrehungen der Welle 27 des bürstenlosen Gleichstrommotors 14 mitgezählt, um die Position des Nockenrads 33 zu bestimmen, ab dem der Motor 14 abgestellt und damit der Schweissprozess beendet werden soll. Hierbei soll vermieden werden, dass beim Abstellen des Motors 14 der Nocken 32 unter dem Kontaktelement 64 stehen bleibt. Für das Abstellen des Motors 14 sind deshalb nur Relativpositionen des Nockens 32 gegenüber dem Schwenkelement 63 vorgesehen, bei denen der Nocken 32 sich nicht unterhalb des Schwenkelements befindet. Dies stellt sicher, dass der Schweissschuharm 56 von der Schweissposition wieder zurück in die Ruheposition (Fig. 7) schwenken kann. Hierdurch wird insbesondere eine Position des Nockens 32 vermieden, bei der der Nocken 32 den Kniehebel 61 in einer Totpunktlage anordnen würde, d.h. in einer Position in welcher die Verbindungslinie 68 der beiden Anlenkstellen die Schwenkachse 62 des Schwenkelements 63 - wie in Fig. 8 dargestellt - schneidet. Da eine solche Position vermieden wird, kann nun mittels einer Betätigung des Wippenhebels die Wippe (Fig. 2) vom Spannrad 7 gelöst und hierbei zudem der Kniehebel 61 in Richtung auf das Nockenrad 33 in die in Fig. 7 gezeigte Position geschwenkt werden. Nachdem die Bandschlaufe aus dem Umreifungsgerät entnommen ist, ist letzteres für einen weiteren Umreifungsvorgang bereit.
Die beschriebenen nacheinander ablaufenden Vorgänge „Spannen" und „Verschweissen" können in einem Schaltzustand des Betätigungselements 16 gemeinsam ausgelöst werden. Hierzu ist das Betätigungselement 16 einmal zu betätigen, wodurch, der Elektromotor 14 zuerst in der ersten Drehrichtung läuft und hierbei (ausschliesslich) die Spanneinrichtung 6 angetrieben wird. Die auf das jeweilige Band aufzubringende Bandspannung kann am Umreifungsgerät vorzugsweise mittels einer Drucktaste in neun Stufen, die neun unterschiedlichen Bandspannungswerten entsprechen, eingestellt werden. Alternativ hierzu könnte auch eine stufenlose Einstellung der Bandspannung vorgesehen sein. Da der Motorstrom vom Drehmoment des Spannrades 7 und dieses wiederum von der momentanen Bandspannung abhängig ist, kann die aufzubringenden Bandspannung in Form eines Grenzwertes des Motorstroms über Drucktasten in neun Stufen an der Regelelektronik des Umreifungsgeräts eingestellt werden.
Nach Erreichen eines einstellbaren und damit vorbestimmbaren Grenzwertes für den Motorstrom bzw. für die Bandspannung, wird der Motor 14 von seiner Steuerung 22 abgestellt. Unmittelbar darauf wird der Motor von der Steuerung 22 in nun umgekehrter Drehrichtung betrieben. Hierdurch wird in der zuvor beschriebenen Weise der Schweissschuh 53 auf die beiden übereinander liegenden Bandlagen abgesenkt und die oszillierende Bewegung des Schweissschuhs zur Erzeugung der Reibschweissverbindung ausgeführt. Durch Betätigen des Schalters 17 kann das Betätigungselement 16 nur mit der Funktion -der Auslösung der Spanneinrichtung belegt werden. Ist eine solche Einstellung vorgenommen, wird durch Betätigen des Betätigungselements nur die Spanneinrichtung in Betrieb genommen und nach Erreichen der voreingestellten Bandspannung wieder abgestellt. Um den Reibschweissvorgang auszulösen muss das zweite Betätigungselement 18 betätigt werden. Bis auf die separate Auslösung ist die Funktion der Reibschweissseinrichtung jedoch identisch mit dem anderen Modus des ersten Betätigungselements.
Wie bereits zuvor erläutert wurde, kann die Wippe 8 durch Betätigung des in den Fig. 2, 10, 11 dargestellten Wippenhebels 9 Schwenkbewegungen um die Wippenachse 8a ausführen. Die Wippe wird hierzu mittels einer hinter dem Spannrad 7 und deshalb in Fig. 2 nicht erkennbaren, drehbaren Nockenscheibe bewegt. Über den Wippenhebel 9 kann die Nockenscheibe eine Drehbewegung von ca. 30° ausführen und die Wippe 8 bzw. Spannplatte 12 relativ zum Spannrad 7 bewegen, was ein Einlegen des Bandes in das Umreifungsgerät bzw. zwischen das Spannrad 7 und Spannplatte 12 ermöglicht.
Hierdurch kann auch die im Bereich des freien Endes der Wippe an letzterer angeordnete verzahnte Spannplatte 12 von einer in Fig, 10 gezeigten Ruhestellung in eine aus Fig. 11 hervorgehende Spannstellung und wieder zurück geschwenkt werden. In der Ruhestellung weist die Spannplatte 12 einen ausreichend grossen Abstand zum Spannrad 7 auf, damit ein Umreifungsband zwischen das Spannrad und die Spannplatte zweilagig angeordnet werden kann, wie dies für die Bildung eines Verschlusses an einer Bandschlaufe erforderlich ist. In der Spannstellung wird die Spannplatte 12 in an sich bekannter Weise beispielsweise mittels einer auf die Wippe wirkenden Federkraft, gegen das Spannrad 7 gedrückt, wobei anders als in Fig. 11 dargestellt, bei einem Umreifungsvorgang sich das zweitägige Band zwischen der Spannplatte und dem Spannrad befindet und somit zwischen den beiden letztgenannten kein Kontakt stattfinden sollte. Die dem Spannrad 7 zugewandte verzahnte Oberfläche 12a (Spannfläche) ist konkav gekrümmt, wobei der Krümmungsradius dem Radius des Spannrades 7 entspricht, oder geringfügig grösser ist. Wie insbesondere in den Fig. 10 und 11 sowie in der Detaildarstellungen der Fig. 12 - 14 zu erkennen ist, ist die verzahnte Spannplatte 12 in einer nutenförmigen Ausnehmung 71 der Wippe angeordnet. Die Länge - in Bezug auf die Bandverlaufsrichtung - der Ausnehmung 71 ist grösser als die Länge der Spannplatte 12. Zudem ist die Spannplatte 12 mit einer konvex gekrümmten Kontaktfläche 12b versehen, mit der sie in der Ausnehmung 71 der Wippe 8 auf einer ebenen Auflagefläche 72 gelagert ist. Wie sich insbesondere aus den Fig. 11 und 12 ergibt, verläuft die konvexe Krümmung in eine Richtung parallel zur Bandverlaufsrichtung 70, während die Kontaktfläche 12b quer zu dieser Richtung eben ausgebildet ist (Fig. 13). Aufgrund dieser Ausgestaltung ist die Spannplatte 12 in der Lage in Bandverlaufsrichtung 70 relativ zur Wippe 8 und zum Spannrad 7 Kippbewegungen auszuführen. Des Weiteren ist die Spannplatte 12 mit einer von unten durch die Wippe durchgeführten Schraube 73 an der Wippe 8 befestigt. Die Schraube befindet sich hierzu in einem Langloch 74 der Wippe, deren Längserstreckung parallel zum Bandverlauf 70 in der Umreifungsvorrichtung verläuft. Die Spannplatte 12 ist hierdurch neben der Verkippbarkeit zusätzlich auch noch längsverschieblich an der Wippe 8 angeordnet.
Bei einem Spannvorgang wird zunächst die Spannwippe 8 aus der Ruhestellung (Fig. 10) in die Spannstellung (Fig. 11) überführt. In der Spannstellung drückt die federkraftbelastete Wippe 8 die Spannplatte 12 in Richtung auf das Spannrad und klemmt hierbei beide Bandlagen zwischen dem Spannrad 7 und der Spannplatte 12 ein. Aufgrund unterschiedlicher Banddicken können sich hierbei unterschiedliche Abstände der Spannplatte 12 von der Umfangsfläche 7a des Spannrades 7 ergeben. Dies hat nicht nur unterschiedliche Schwenkpositionen der Wippe 8 zur Folge, sondern auch unterschiedliche Position der Spannplatte 12 in Bezug auf die Umfangsrichtung des Spannrades 7. Um dennoch gleichmässige Anpressverhältnisse zu erzielen richtet sich die Spannplatte 12 beim Anpressvorgang an das Band durch eine Längsbewegung in der Ausnehmung 71 sowie eine Kippbewegung über die Kontaktfläche 12b auf der Auflagefläche 72 selbständig so aus, dass die Spannplatte 12 über ihre gesamte Länge möglichst gleichmässigen Druck auf das Umreifungsband ausübt. Wird nun das Spannrad 7 eingeschaltet, hält die Verzahnung der Spannplatte 12 die untere Bandlage fest, während das Spannrad 7 mit seiner verzahnten Umfangsfläche 7a die obere Bandlage erfasst. Die Rotationsbewegung des Spannrades 7 sowie der geringere Reibungskoeffizient zwischen den beiden Bandlagen führt dann dazu, dass das Spannrad die obere Bandlage zurückzieht und somit die Spannung in der Bandschlaufe bis zum gewünschten Zugspannungswert erhöht.
Bezugszeichenliste
Umreifungsgerät 1 30 Welle
Gehäuse 31 Zahnrad
Griff 32 Nocken
Grundplatte 32a Fläche
Spanneinrichtung 33 Nockenrad
Spannrad 35 Sonnenrad a Umfangsfläche 36 Freilauf
Wippe 37 Planetenrad a Wippenschwenkachse 38 Hohlrad
Wippenhebel 39 Welle 0 Reibschweisseinrichtung 40 Abtriebsrad 1 Schweissschuh 42 Freilauf 2 Spannplatte 43 Kegelrad 2a Spannfläche 46 Planetenradgetriebe 2b Kontaktfläche 47 Sonnenrad 3 Getriebeeinrichtung 48 Planetenrad 4 elektrischer Gleichstrommotor 49 Spannrad 5 Akkumulator 50 Zahnriemen 6 Betätigungselement 51 Ritzel 7 Schalter 52 Exzenterantrieb 8 Betätigungselement 53 Schweissschuh 9 Überführungseinrichtung 54 Exzenterwelle 0 Rotor 55 Exzenter S1 Hallsensor 56 Schweissschuharm S2 Hallsensor 57 Rotationsachse ExzenterwelleS3 Hallsensor 60 Kniehebeleinrichtung 2 elektronische Steuerung 61 längerer Kniehebel 4 Stator 62 Schwenkachse 5 Brückenschaltung 63 Schwenkelement 7 motorseitige Ausgangswelle 64 Kontaktelement 8 Sonnenrad 65 Schwenkachse Schwenkachse 72 Auflagefläche
Druckfeder 73 Schraube
Verbindungslinie 74 Langloch
Schwenkachse
Bandverlaufsrichtung
Ausnehmung

Claims

Patentansprüche
1. Umreifungsvorrichtung, insbesondere mobile Umreifungsvorrichtung, zur Umreifung von Packgut mit einem Umreifungsband, die eine Spanneinrichtung zur Aufbringung einer Bandspannung auf eine Schlaufe eines Umreifungsbandes, die ein rotativ antreibbares Spannrad sowie ein relativ zum Spannrad schwenkbare und mit dem Spannrad zusammenwirkende Spannwippe aufweist, wobei an der Spannwippe eine Spannplatte zur Auflage eines Umreifungsbandes angeordnet ist und eine Distanz zwischen der Spannplatte und dem Spannrad zur Aufbringung einer Spannkraft auf das Band veränderbar ist, eine Verbindungseinrichtung, insbesondere eine Schweißeinrichtung wie eine Reibschweißeinrichtung, zur Erzeugung einer Verbindung an zwei übereinander liegenden Bereichen der Schlaufe des Umreifungsbandes, aufweist, gekennzeichnet, durch Mittel durch die zusätzlich zur Schwenkbarkeit der Spannwippe eine Veränderbarkeit der relativen Position der Spannplatte in Bezug auf das Spannrad erzeugbar ist.
2. Mobile Umreifungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spannplatte an der Spannwippe beweglich gelagert ist.
3. Mobile Umreifungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannplatte an der Spannwippe in zumindest eine Richtung relativ zur Spannwippe längsbeweglich gelagert ist.
4. Mobile Umreifungsvorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Langlochartige Ausnehmung zur längsbeweglichen Befestigung der Spannplatte an der Spannwippe.
5. Mobile Umreifungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch schwimmende Lagerung der Spannplatte an der Spannwippe.
6. Mobile Umreifungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine konvex gekrümmte Kontaktfläche, mit der die Spannplatte an der Spannwippe gelagert ist.
7. Mobile Umreifungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine taumelnde Lagerung der Spannplatte an der Spannwippe.
8. Mobile Umreifungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden
Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel, mit denen die Spannwippe während des Spannvorgangs in Richtung auf das Spannrad kraftbelastbar ist.
9. Mobile Umreifungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannfläche der Spannplatte, die zum Kontakt mit einem Umreifungsband vorgesehen ist, eine konkave
Krümmung aufweist.
10. Mobile Umreifungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Krümmungsradius der Spannfläche gleich oder größer als ein Radius einer Umfangsfläche des Spannrades ist.
11. Mobile Umreifungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen aufladbaren Energiespeicher zur Speicherung von Energie, insbesondere von elektrischer, mechanischer, elastischer oder potentieller Energie, die als Antriebsenergie zumindest für die Verbindungseinisseinrichtung zur Erzeugung der Verbindung freigebbar ist,
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