[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umreifen von Packstücken mit einem Band,
insbesondere aus verschweissbarem Kunststoff, mit einer Bandvorratseinheit, einer
Bandtransport- und Spanneinheit, einer als separaten Einheit vorgesehenen Verschliesseinheit
mit einer Gegenplatte und einer Bandführungseinheit gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
[0002] Vorrichtungen zum Umreifen von Packstücken mit verschweissbaren Kunststoffbändern,
insbesondere Vorrichtungen bei denen die Schliesseinheit als separate Einheit vorgesehen
ist, sind aus einer Anzahl Veröffentlichungen bereits bekannt. Als Verschlussverfahren
kommen dabei üblicherweise Schweissverfahren wie Reibschweissen oder Schweissen mittels
einer Schweisszunge zum Einsatz. So zeigt beispielsweise die CH-A-686 079 eine automatische
Paketverschnürvorrichtung der genannten Art mit einer Schliesseinheit, bei der eine
erste und eine zweite Klemmvorrichtung direkt unter einer hin- und herbewegbaren Schiebeplatte
angeordnet sind. Die Schiebeplatte dient dazu, die Kräfte beim Festklemmen des Kunststoffbandes
während des Verschliessvorganges aufzufangen, wird aber nach Abschluss des Verschliessvorganges
wegbewegt, um das Packstück freizugegeben. Die Klemmvorrichtungen sind auf- und ab
bewegbare Teile mit gezahnten oder sonst geeignet ausgeformten Kopfteilen zum Festklemmen
des Kunststoffbandes zwischen den bewegbaren Teilen und der Schiebeplatte. Ähnlich
aufgebaute Klemmvorrichtungen zeigen auch die DE-A-44 25 908, die DE-A-40 14 307 und
die EP-0 490 477.
[0003] Bei allen diesen Vorrichtungen wird die Klemmwirkung der Klemmvorrichtung durch translatorische
Bewegung eines Klemmteiles erzielt. Vorrichtungen dieser Art haben den Nachteil, dass
bei hohen Bandspannungen die Gefahr besteht, dass das Kunststoffband im festgeklemmten
Zustand rutscht.
[0004] Die US-A-011 807 und die EP-A-0 099 606 zeigen Vorrichtungen mit schwenkbar gelagerten
Klemmteilen mit gekrümmten Wirkflächen. Allerdings besteht auch bei diesen Vorrichtungen
die Gefahr, dass das Kunststoffband im festgeklemmten Zustand bei hohen Bandspannungen
rutscht.
[0005] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Umreifen von Packstücken
anzugeben, die gewährleistet, dass das Umreifungsband auch bei hohen Bandspannungen
nicht rutscht.
[0006] Diese Aufgabe wird gemäss Patentanspruch 1 erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass
Bandklemmen mit selbsthemmenden schwenkbar gelagerten Klemmteilen versehen sind. Bandklemmen
mit schwenkbar gelagerten Klemmteilen können in einfachen konstruktiven Ausgestaltungen
so ausgebildet sein, dass sie selbsthemmend sind und so eine zur Bandspannung proportionale
Klemmkraft ergeben. Vorzugsweise werden dabei Klemmteile mit gekrümmten Wirkflächen
eingesetzt, die zur Erhöhung der Klemmwirkung mit einer feinen Verzahnung versehen
sein können. Die Krümmung der Wirkflächen kann dabei zylinderförmig sein, d.h. eine
konstante Krümmung mit einem Kreisradius aufweisen, es können aber auch Kurvenverläufe
mit variierender Krümmung eingesetzt werden.
[0007] In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die Klemmteile mit den gekrümmten
Wirkflächen so ausgebildet, dass sie bei gespanntem Band auch leichter gelöst werden
können. Dazu sind die Bandklemmen so ausgestaltet, dass einerseits der Winkelbereich,
den die gekrümmte Wirkfläche umfasst, möglichst gross gewählt wird, andererseits die
Bandklemme im eigentlichen Klemmbereich so ausgeformt ist, dass der Eingriffspunkt
bzw. die Eingriffszone der hauptsächlich wirksamen Klemmkraft sich auf der Wirkfläche
des Klemmteiles während einer Schwenkbewegung des Klemmteiles in eine Richtung verlagert,
die der Schwenkbewegung entgegengesetzt ist.
[0008] Weitere vorteilhafte Ausbildungen der erfindungsgemässen Vorrichtung sind in der
nachstehenden Beschreibung näher erläutert. Sie betreffen unter anderem die Anordnung
einer Verschlussplatte sowie die schwenkbare Anordnung einer Schweisszunge und eines
Bandtrenners. In der Gesamtheit ermöglichen die in den Patentansprüchen genannten
Merkmale eine besonders kompakte und einfache Bauweise für eine Vorrichtung zum Umreifen
von Packstücken, die auch bei Spannkräften bis zu 4000 N zuverlässig und sicher arbeitet.
[0009] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von Zeichnungen im folgenden näher
erläutert. Es zeigen
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung der Umreifungsvorrichtung,
- Fig. 2
- die Verschliesseinheit während dem Vorschieben des Bandes,
- Fig. 3
- die Verschliesseinheit während des Rückzuges und des Spannens des Bandes,
- Fig. 4
- die Verschliesseinheit während des Verschliessens des Bandes,
- Fig. 5
- die Verschliesseinheit während der Freigabe der Umreifung,
- Fig. 6
- eine Bandklemme vor dem Beginn des Spannvorganges, und
- Fig. 7
- eine Bandklemme am Ende des Spannvorganges.
[0010] Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung zum Umreifen von
Packstücken 1. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Bandvorratseinheit
2, einer Bandtransport- und Spanneinheit 3, einer Verschliesseinheit 4 mit einer Gegenplatte
5 sowie einer Bandführungseinheit 6 zur Führung des Bandes 7.
[0011] Die Figur 2 zeigt die Verschliesseinheit 4 in einer Ansicht und in einer Seitenansicht
während einer ersten Phase des Umreifungsvorganges, nämlich dem Vorschieben des Bandes
7.
[0012] Das Band 7 wird zunächst von der Bandtransport- und Spanneinheit 3 in Richtung A
durch die in Grundstellung befindliche Verschliesseinheit 4 und weiter durch die Bandführungseinheit
6 (siehe Fig. 1) durchgeschoben, bis es schliesslich aus Richtung B wieder auf die
Bandführungseinheit 6 auftrifft. Das Vorschieben des Bandes 7, das von einer nicht
dargestellten Steuereinheit gesteuert wird, erfolgt dann zunächst zwischen der Gegenplatte
5 und einem ersten Klemmteil 10, danach weiter zwischen der Gegenplatte 5 und einem
Bandtrenner 11, wobei der Bandtrenner 11 den Schaltmechanismus 12 trägt, der das Signal
zur Beendigung des Bandvorschubes gibt.
[0013] Das erste Klemmteil 10, das um eine erste Schwenkachse 13 schwenkbar gelagert ist,
bildet zusammen mit der Gegenplatte 5, die eine erste Ausformung 14 aufweist, eine
erste Bandklemme 15. Weiterhin ist ein zweites Klemmteil 16 vorhanden, das um eine
zweite Schwenkachse 17 schwenkbar gelagert ist, und zusammen mit der Gegenplatte 5,
die eine zweite Ausformung 18 aufweist, eine zweite Bandklemme 19 bildet. Die erste
Bandklemme 15 dient dazu, das eingeschobene Bandende festzuklemmen, bevor das Band
7 mittels der Bandtransport- und Spanneinheit 3 gespannt wird. Die zweite Bandklemme
19 dient dazu, das gespannte Band an seinem entgegengesetzten Ende ebenfalls festzuklemmen,
bevor das Band verschweisst und abgetrennt wird. Die Bandklemmen werden nachstehend
anhand der Figuren 6 und 7 noch näher beschrieben.
[0014] Das erste Klemmteil 10 wird von einem Gegenmesser 20, das an einem Schieber 21 angebracht
ist, bewegt. Der Schieber 21 wird von einer von mehreren Kurvenscheiben 22, die auf
einer Kurvenscheibenwelle 23 sitzen, getrieben. Das zweite Klemmteil 16 wird von einer
Lasche 24, die an einem Stössel 25 angebracht ist, bewegt. Auch der Stössel 25 wird
von einer Kurvenscheibe 22 getrieben.
[0015] Zwischen dem Stössel 25 und dem Schieber 21 befindet sich ein weiterer Stössel 26,
der ebenfalls von einer Kurvenscheibe 22 getrieben wird und an dessen oberem Ende
ein Verschlussplatte 27 gegen eine (nicht dargestellte) Feder um eine Drehachse 28
schwenkbar gelagert ist. In Ruhestellung ist die Verschlussplatte 27 schräg zur Längserstreckung
der Gegenplatte 5 angeordnet und wird von einem Abschneidmesser 29 in dieser Stellung
gehalten. Das Abschneidmesser 29 ist ebenfalls am weiteren Stössel 26 angebracht.
Die Anordnung der Verschlussplatte 27 in Ruhestellung erleichtert somit das Einführen
des Bandes 7. In Arbeitsstellung ist die Verschlussplatte 27 durch Bewegung mittels
des weiteren Stössels 26 gegen die Gegenplatte 5 schwenkbar.
[0016] Die Gegenplatte 5 steht in fester Verbindung mit einem Schwenkgehäuse 30, das um
eine Achse 31 drehbar an einem Hauptgehäuse 32 angebracht ist. Aus der Seitenansicht
ist ersichtlich, dass der Bandtrenner 11, der ebenfalls von einer Kurvenscheibe 22
angetrieben ist, ebenfalls am Hauptgehäuse 32 um eine weitere Drehachse 33 drehbar
angeordnet ist. Weiterhin ist eine Schweisszunge 34 zum Anschmelzen der Bänder auch
von einer Kurvenscheibe 22 angetrieben und um eine weitere Achse 35 drehbar am Schwenkgehäuse
30 gelagert. Bandtrenner 11 und Schweisszunge 34 sind dabei so angetrieben, dass entweder
der Bandtrenner 11 oder die Schweisszunge unter die Gegenplatte 5 einschwenkbar ist.
[0017] Die Figur 3 zeigt die Verschliesseinheit 4 in einer Ansicht und in einer Seitenansicht
während einer zweiten Phase des Umreifungsvorganges, in der der Rückzug und das Spannen
des Bandes 7 erfolgt. Das erste Klemmteil 10 wird durch den Schieber 21 gegen die
erste Ausformung 14 der Gegenplatte 5 gedrückt und klemmt dazwischen den Bandanfang
fest. Daraufhin wird das Band 7 von der Bandtransport- und Spanneinheit 3 zurückgezogen
und anschliessend durch eine Zugkraft in Richtung C gespannt.
[0018] Die Figur 4 zeigt die Verschliesseinheit 4 in einer Ansicht und in einer Seitenansicht
während einer dritten Phase des Umreifungsvorganges, in der das Verschliessen des
Bandes 7 erfolgt. Das zweite Klemmteil 16 wird durch den Stössel 25 gegen die zweite
Ausformung 18 der Gegenplatte 5 gedrückt und klemmt die Bandschlaufe dazwischen fest.
Daraufhin erfolgt zunächst der Bandabtrenn- und dann der Verschliessvorgang.
[0019] Zunächst wird das Abschneidmesser 29 vom weiteren Stössel 26 gegen die Gegenplatte
5 geschoben und schneidet dabei den zur Bandvorratseinheit 2 führenden Bandteil ab.
Gleichzeitig wird die Verschlussplatte 27 um die Drehachse 28 gedreht, bis sie parallel
zur Gegenplatte 5 steht. Daraufhin wird der Bandtrenner 11 zurückgezogen bzw. ausgeschwenkt
und die Schweisszunge 34 eingeschoben bzw. eingeschwenkt, so dass die Schweisszunge
34 zwischen die beiden Bandenden zu liegen kommt. Danach schiebt der weitere Stössel
26 die Verschlussplatte 27 gegen die Gegenplatte 5 und bringt so die Oberflächen der
beiden Bandenden in Kontakt mit der Schweisszunge 34, wodurch die Oberflächen der
Bandenden angeschmolzen werden. Die Verschlussplatte 27 wird daraufhin etwas zurückgezogen,
die Schweisszunge 34 wird herausgezogen bzw. ausgeschwenkt und die Verschlussplatte
27 wird ganz gegen die Gegenplatte ausgefahren und drückt dabei die beiden Bandenden
vollends zusammen. Auf diese Weise wird der Verschliessvorgang beendet.
[0020] Die Figur 5 zeigt die Verschliesseinheit 4 in einer Ansicht und in einer Seitenansicht
während der Freigabe der Umreifung. Zunächst wird die Verschlussplatte 27 vollständig
zurückgezogen und die beiden Bandklemmen 15, 19 werden gelöst. Das Schwenkgehäuse
30 wird weggeschwenkt und gibt die Umreifung frei.
[0021] Um die Vorrichtung für einen weiteren Umreifungszyklus bereitzustellen wird das Schwenkgehäuse
30 wieder zurückgeschwenkt und der Bandtrenner 11 wird wieder unter die Gegenplatte
5 geschoben bzw. eingeschwenkt.
[0022] Die Fig. 6 zeigt die erste Bandklemme zu Beginn des Spannvorganges für das Band 7.
In dieser Stellung wird das erste Klemmteil 10 durch Drehung um die erste Schwenkachse
13 so gegen die erste Ausformung 14 der Gegenplatte 5 gedrückt, dass das Band 7 dazwischen
in einem Klemmbereich eingeklemmt ist. In Richtung D wirkt die Zugkraft S. Das Klemmteil
10 hat eine gekrümmte Wirkfläche 40, die mit einer Verzahnung versehen sein kann.
Die erste Ausformung 14 der Gegenplatte 5 hat eine ebenfalls gekrümmte, ähnlich ausgeformte
Gegenwirkfläche. Als Wirkfläche 40 sei im weiteren diejenige Teilfläche des ersten
Klemmteils 10 gemeint, auf der das eingeklemmte Band 7 aufliegt.
[0023] Das erste Klemmteil 10 und die entsprechende erste Ausformung 14 der Gegenplatte
5 sind zur Erzielung einer leichteren Lösbarkeit speziell ausgebildet. So weist die
gekrümmte Wirkfläche 40 des ersten Klemmteils 10 einen Krümmungsradius r
K auf, dessen Krümmungskreismittelpunkt gegenüber der ersten Schwenkachse 13 versetzt
ist und der vorzugsweise etwas kleiner ist als ein Krümmungskreisradius R
K der ersten Ausformung 14. Vorzugsweise sind dabei sowohl die gekrümmte Wirkfläche
40 wie auch die erste Ausformung 14 zylinderförmig- und weisen in diesem Fall die
Kreisradien r und R auf. Es können aber in beiden Fällen auch Flächen mit anderen
Krümmungsverläufen gewählt werden. Werden andere Krümmungsverläufe gewählt, so weist
die gekrümmte Wirkfläche (im mathematischen Sinne) eine Vielzahl von (örtlich) verschiedenen
Krümmungsradien r
K auf, deren Krümmungskreismittelpunkte gegenüber der ersten Schwenkachse 13 jedoch
versetzt sind.
[0024] Um die leichtere Lösbarkeit der Bandklemme zu erreichen geht man davon aus, dass
die Bandklemme im eigentlichen Klemmbereich so ausgeformt sein soll, dass der Eingriffspunkt
bzw. die Eingriffszone der hauptsächlich wirksamen Klemmkraft sich auf der Wirkfläche
des Klemmteiles während einer Schwenkbewegung des Klemmteiles in eine Richtung verlagert,
die der Schwenkbewegung entgegengesetzt ist. Dies wird im wesentlichen durch die im
vorstehenden Abschnitt erwähnte Formgebung des ersten Klemmteils 10 erreicht. Geht
man weiter davon aus, dass der erwähnte Eingriffspunkt derjenige Punkt auf der Wirkfläche
40 des ersten Klemmteiles 10 ist, der momentan den kleinsten Abstand zur Gegenwirkfläche
der ersten Ausformung aufweist, so entsteht an diesem Eingriffspunkt infolge der Drehmomentwirkung
der Bandzugkraft S die hauptsächlich wirksame Klemmkraft N
K. Es wird angenommen, der Eingriffspunkt befinde sich im Beispiel der Figur 6 zunächst
auf dem Scheitelpunkt der gekrümmten Wirkfläche 40.
[0025] Die Fig. 7 zeigt schliesslich eine Bandklemme nach dem Aufbringen der Spannkraft
bzw. Bandzugkraft S. In Richtung D wirkt die aufgebrachte Bandzugkraft S. Die Bandzugkraft
S dreht das erste Klemmteil 10 im Uhrzeigersinn um den Winkel A. Diese Drehung entsteht
durch eine gewisse, stets vorhandene Elastizität der ersten Bandklemme 15 und des
Kunststoffbandes 7. Der Eingriffspunkt der hauptsächlich wirksamen Klemmkraft verschiebt
sich im gezeigten Beispiel auf der gekrümmten Wirkfläche 40 im Gegenuhrzeigersinn
nach links.
[0026] In den Figuren 6 und 7 sind die in den jeweiligen Eingriffspunkten entstehenden Kräftedreiecke
eingezeichnet. Die wirksamen Kräfte sind dabei die Bandzugkraft S (tangential am Eingriffspunkt)
sowie die hauptsächlich wirksame Klemmkraft N
K (normal am Eingriffspunkt), die auch als Mass für die aufzubringende Lösekraft gelten
kann. Dabei gilt allgemein die Beziehung;

wobei W
K als Klemmwinkel bezeichnet wird.
[0027] Für die Figur 6 gilt somit:

[0028] Für die Figur 7 gilt entsprechend:

[0029] Aus den geometrischen Verhältnissen der Kräftedreiecke ist ersichtlich, dass der
Klemmwinkel W
1 im Kräftedreieck der Figur 7 grösser ist als der Klemmwinkel W im Kräftedreieck der
Figur 6, und dass demzufolge die aufzubringende Lösekraft, die der (durch Selbsthemmung
entstehenden) Klemmkraft N
K entspricht, mit zunehmendem Klemmwinkel W
K sinkt. Die geometrische Ausformung der Klemmteile 10 und 16 und der Ausformungen
14 und 18 der Gegenplatte 5 werden deshalb vorteilhaft so gewählt, dass der Klemmwinkel
W
K möglichst gross werden kann. Dazu muss der Winkelbereich, den die gekrümmte Wirkfläche
40 des Klemmteiles 10 umfasst, möglichst gross gewählt werden. Die gekrümmte Wirkfläche
des Klemmteiles ist vorteilhaft auch mit einer feinen Verzahnung versehen, damit das
Klemmteil auch bei grossem Klemmwinkel sicher greift. Natürlich können sowohl die
Wirkflächen der Klemmteile wie auch die Gegenwirkflächen der entsprechenden Ausformungen
in der Gegenplatte mit Verzahnungen versehen sein.
[0030] Die Anordnung der beweglichen Komponenten ermöglicht zudem eine besonders kompakte
und einfache Bauweise der Verschliesseinheit 4. Dies wird insbesondere durch die Anordnung
der Schweisszunge 34 und des Bandtrenners 11 auf gegenüberliegenden Seiten des Schwenkgehäuses
30 erreicht, wobei beim Verschliessvorgang entweder die Schweisszunge 34 oder der
Bandtrenner 11 unter die Gegenplatte 5 eingeschwenkt ist. Dadurch wird die Bauhöhe
veringert. Zur Freigabe des verschlossenen Bandes 7 ist auch das Schwenkgehäuse 30
mit der Gegenplatte 5 ausschwenkbar.
[0031] Des weiteren ermöglicht die gezeigte Bauweise der Verschliesseinheit erhöhte Sicherheit
für das Bedienpersonal. Aus den Seitenansichten der Figuren 2 bis 5 ist ersichtlich,
dass die Schweisszunge 34 im Ausgangszustand grösstenteils, beim Verschweissvorgang
und bei der Freigabe des verschlossenen Bandes sogar vollständig von der Gegenplatte
5 abgedeckt ist. Derjenige Teil der Schweisszunge der mit dem Kunststoffband in Berührung
kommt, ist immer von der Gegenplatte 5 abgedeckt.
1. Vorrichtung zum Umreifen von Packstücken (1) mit einem Band (7), insbesondere aus
verschweissbarem Kunststoff, mit einer Bandvorratseinheit (2), einer Bandtransport-
und Spanneinheit (3), einer als separaten Einheit vorgesehenen Verschliesseinheit
(4) mit einer Gegenplatte (5) und einer Bandführungseinheit (6), wobei mindestens
eine Bandklemme (15, 19) mit einem schwenkbar gelagerten Klemmteil (10, 16) und gekrümmter
Wirkfläche (40) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandklemme (15, 19) selbsthemmend ist.
2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandklemme (15, 19) zwischen einer Ausformung (14, 18) der Gegenplatte (5) und
der Wirkfläche (40) des Klemmteiles (10, 16) in einem Klemmbereich des Bandes (7)
einen Eingriffspunkt oder eine Eingriffszone aufweist, der (oder die) sich auf der
Wirkfläche (40) des Klemmteiles (10, 16) während einer Schwenkbewegung des Klemmteiles
(10, 16) in eine Richtung verlagert, die der Schwenkbewegung entgegengesetzt ist,
wobei der Eingriffspunkt bzw. die Eingriffszone der Ort oder der Bereich des kleinsten
Abstandes zwischen der Ausformung (14, 18) der Gegenplatte (5) und der Wirkfläche
(40) des Klemmteiles (10, 16) ist.
3. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gekrümmte Wirkfläche (40) des Klemmteiles (10, 16) mindestens einen Krümmungsradius
rK aufweist, dessen Krümmungskreismittelpunkt gegenüber einer Schwenkachse (13, 17)
des Klemmteiles (10, 16) versetzt ist und dass der Krümmungsradius rK vorzugsweise kleiner ist als ein Krümmungskreisradius RK der Ausformung (14, 18) der Gegenplatte (5).
4. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gekrümmte Wirkfläche (40) des Klemmteiles (10, 16) kreisförmig und mit einem
Kreisradius r versehen ist, wobei der Kreisradius r kleiner ist als der Kreisradius
R der Ausformung (14, 18) der Gegenplatte (5).
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gekrümmte Wirkfläche (40) des Klemmteiles (10, 16) zumindest im Bereich eines
Eingriffspunktes bzw. einer Eingriffszone gezahnt ist.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmteil (10, 16) an einem Schwenkgehäuse (30) gelagert ist, das mit der Gegenplatte
(5) fest verbunden ist.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine schwenkbar gelagerte Verschlussplatte (27) vorhanden ist, die in einer Ruhelage
schräg zu einer Druckfläche der Gegenplatte (5) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussplatte (27) durch Bewegung gegen die Gegenplatte (5) in eine Betätigungsstellung
schwenkbar ist.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schweisszunge (34) und/oder ein Bandtrenner (11) unter die Gegenplatte (5) einschwenkbar
sind und dass derjenige Teil der Schweisszunge (34) der mit dem Band (7) in Berührung
bringbar ist, stets von der Gegenplatte (5) abgedeckt ist.