(57)【要約】  包装された物品を包装バンドによってバンド掛けする携帯型バンド掛け装置（１）が、包装バンドのループにバンド張力を印加するテンショナ（６）と、互いに上下に配設された前記包装バンドループの二つの領域において摩擦溶接素子を用いて摩擦溶接によって接合する接合装置（１０）と、エネルギーを貯蔵するためのエネルギー貯蔵手段であって、摩擦溶接にて接合するために少なくとも前記摩擦溶接装置をモーターによって駆動するための駆動エネルギーとして前記エネルギーを解放可能なエネルギー貯蔵手段（１５）とを具備し、その取扱性、操作性を改善した。そのために、前記テンショナの張力付与動作、前記摩擦溶接装置の摩擦溶接のための振動動作、および、前記摩擦溶接装置を休止位置から溶接位置への移行動作のために共通の駆動装置（１９）を設けた。
2011518086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
包装された物品を包装バンドによってバンド掛けする携帯型バンド掛け装置において、
包装バンドのループにバンド張力を印加するテンショナと、
接合装置であって、更に詳しくは、互いに上下に配設された前記包装バンドループの二つの領域において摩擦溶接素子を用いて摩擦溶接によって接合する摩擦溶接装置と、
特に、電気エネルギー、機械的エネルギーまたはポテンシャルエネルギーを貯蔵するためのエネルギー貯蔵手段であって、摩擦溶接にて接合するために少なくとも前記摩擦溶接装置をモーターによって駆動するための駆動エネルギーとして前記エネルギーを解放可能なエネルギー貯蔵手段とを具備し、
前記テンショナの張力付与動作、前記摩擦溶接装置の振動摩擦溶接動作および休止位置から溶接位置へ前記摩擦溶接装置の移動動作を生起するための共通の駆動装置を具備することを特徴とする携帯型バンド掛け装置。
【請求項２】
前記駆動装置は、前記テンショナ、摩擦溶接装置および移行装置を機能的に連結可能な唯一の駆動軸を具備することを特徴とする請求項１に記載の携帯型バンド掛け装置。
【請求項３】
前記駆動装置と前記テンショナの間、或いは、前記駆動装置と前記摩擦溶接装置および前記移行装置の間を機能的に連結できるようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の携帯型バンド掛け装置。
【請求項４】
前記駆装置が異なる方向に回転することによって、前記バンド掛け装置の種々の機能装置、特に、テンショナと摩擦溶接装置が機能的に連結されるようにしたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の携帯型バンド掛け装置。
【請求項５】
前記摩擦溶接装置および移行装置が、前記駆動装置と同じ回転方向に駆動可能であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の携帯型バンド掛け装置。
【請求項６】
前記前記駆動装置の一方の回転方向に前記駆動装置に摩擦により連結され駆動動作を伝達するフリーホイールを具備し、この回転方向に前記摩擦溶接装置および前記移行装置が前記フリーホイールに機能的に連結されるようにしたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の携帯型バンド掛け装置。
【請求項７】
前記駆動装置と前記摩擦溶接装置および／または前記テンショナートとの間の駆動力伝達のために少なくとも１つの遊星歯車システムが配設されており、摩擦溶接装置の電動駆動装置による駆動動作の回転速度が変更されるようになっている請求項４または６に記載の携帯型バンド掛け装置。
【請求項８】
前記駆動装置と該駆動装置に摩擦連結された摩擦装置との間の駆動力伝達のために、歯車システムが配設されており、該歯車システムによって、３０：１〜１００：１、好ましくは４０：１〜８０：１、特に好ましくは５０：１〜７０の範囲の駆動動作の減速比が達成されるようにしたことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の携帯型バンド掛け装置。
【請求項９】
前記テンショナと前記摩擦溶接装置とを共同操作し、前記テンショナと摩擦溶接装置とを連続的に起動可能とする操作手段を具備することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の携帯型バンド掛け装置。
【請求項１０】
テンショナと摩擦溶接装置とを共同操作する第１のスイッチ状態と、前記テンショナと前記摩擦溶接装置とを独立に操作する第２のスイッチ状態の少なくとも２つのスイッチ状態を有したスイッチ手段を具備することを特徴とする請求項９に記載の携帯型バンド掛け装置。
【請求項１１】
前記スイッチ手段の２つのスイッチ状態は前記操作手段に遷移可能である請求項１０に記載の携帯型バンド掛け装置。
【請求項１２】
前記駆動装置としてブラシレス直流モーターを具備することを特徴とする請求項1〜１１の何れか１項に記載の携帯型バンド掛け装置。
【請求項１３】
前記摩擦溶接装置は、２つの位置の間で回動自在のトグルレバーを具備しており、該トグルレバーの一方の位置は摩擦溶接位置であり、トグルレバーの他方の位置は摩擦溶接がなされない休止位置となっていることを特徴とする請求項1〜１２の何れか１項に記載の携帯型バンド掛け装置。
【請求項１４】
前記トグルレバーを休止位置から摩擦溶接位置へ前記電動駆動装置の駆動動作を前記テンショナへ伝達する遊星歯車システムを具備することを特徴とする請求項１３に記載の携帯型バンド掛け装置。
【請求項１５】
前記電動駆動装置が、少なくとも作動中、少なくとも概ね一定のトルクで異なる回転速度で回転する回転速度制御サイクルを特徴とする請求項1〜１４の何れか１項に記載の携帯型バンド掛け装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバンド掛け装置に関し、より詳細には、包装された物品に包装バンドによってバンド掛けする携帯型バンド掛け装置に関する。この携帯型バンド掛け装置は、バンド張力を包装バンドのループに印加するテンショナと、包装バンドのループにおいて互いに上下に配置された二つの領域を接合する溶接装置と、少なくとも摩擦溶接のために摩擦溶接機を駆動する駆動エネルギーとして解放することができる電気エネルギー、弾性エネルギーまたはポテンシャルエネルギーを蓄えるための手段とを具備している。
【背景技術】
【０００２】
このタイプのバンド掛け装置はテンショナを有しており、該テンショナによって、包装された物品の周囲にループ状に配置されたバンドに大きなバンド張力を印加することができる。後の溶接工程のために、バンド掛け装置の好ましくは１つのクランプ装置によって、ループ状のバンドが物品に固定される。このタイプのバンド掛け装置では、摩擦溶接機によって溶接工程が行われる。溶接機の動作によって生成される圧力と熱とによって、通常プラスチックを含んだバンドが部分的、局所的に溶融する。この方法は、２つのバンド層の間を破断するために大きな力が必要となる丈夫な接合方法である。
【０００３】
このようなバンド掛け装置は、ユーザが現場へ携帯し、かつ、外部からのエネルギーの供給を必要としないような携帯型とすることが想定される。従来公知となっているバンド掛け装置では、物品の周囲にバンドを巻きつけ、接合するために必要なエネルギーは、通常、バッテリーや圧縮空気によって供給される。このエネルギーを用いて、テンショナによってバンドに張力が印加され、かつ、バンドが接合される。この種のバンド掛け装置は、また、溶接可能なプラスチック製バンドのみを接合するように設計されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
携帯型装置では、装置の使用時にユーザになるべく負荷が掛からないようにするために、軽量化が特に重要である。また、人間工学的理由からバンド掛け装置の重量は、なるべく均一に分散し、バンド掛け装置のヘッド部分に重量が集中しないようにしなければならない。重量が集中すると、装置を使いにくくなる。人間工学的に使い易いバンド掛け装置を得るために日夜努力がなされている。特に、誤った使用や不正動作は最小限にしなければならない。
【０００５】
従って、本発明は、上述した種のバンド掛け装置の取扱および操作特性を改善するを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、上記目的は、前記テンショナの張力付与動作、前記摩擦溶接装置の振動摩擦溶接動作および休止位置から溶接位置へ前記摩擦溶接装置の移動動作を生起するための共通の駆動装置を具備する携帯型バンド掛け装置によって達成される。
【０００７】
本発明によれば、モーター駆動式のテンショナおよび摩擦溶接装置を具備する。こうしたバンド掛け装置を、少なくとも手持ち式のバンド掛け装置として使用可能とするために、摩擦溶接装置のためのモーター駆動式の移行装置が設けられている。重量に関して、装置のヘッド部分に重量が集中すること排除するために、本発明によるバンド掛け装置は、高度に自動化されているにも拘らず、唯一の共通の駆動装置によって、上記の機能装置の全てが駆動される。
【０００８】
好ましくは、この唯一の駆動装置は電動モーターとして構成され、該電動モーターの駆動動作が、テンショナおよび摩擦溶接装置を共通に駆動するために用いられる。本発明の１つの好ましい実施形態では、前記駆動装置と前記テンショナの間、或いは、前記駆動装置と前記摩擦溶接装置および前記移行装置の間を機能的に連結できるようになっている。
【０００９】
好ましくは、該唯一のモーターは、溶接装置それ自体の駆動動作を提供するのみならず、溶接装置の休止位置から溶接位置への移動動作をも提供する。溶接位置では、摩擦溶接装置は、溶接すべき層状に重なり合ったバンドに押圧され、振動動作によって該層状に重なり合ったバンドが摩擦溶接される。溶接装置は、休止位置では不活性であり、休止位置から移動を開始したときのみ始動するようになっている。
【００１０】
携帯型バンド掛け装置の駆動装置は、好ましくは単一の電動モーターとすることができる。前記モーターはブラシレス直流モーターとすることが有利である。こうしたモーターは、概ね一定のトルクにおいて異なる回転速度で作動させることができる。
【００１１】
ブラシレス直流モーターを用いることには、テンショナを駆動する上で更なる利点があり、回転速度によって張力付与工程を制御可能となる。例えば、従来可能なトルクとは異なり、低速であっても比較的高い張力付与トルクが可能となる。こうして、該携帯型バンド掛け装置を用いることによって、先ず、包装された物品の周囲に低速でバンドを配置し、次第に張力付与工程の終端へと向かうことが可能なる。従来のテンショナでは、バンドに十分に張力を付与するために、張力付与工程の開始時からバンドを高速で移動させ、張力付与工程の終端へと向けて必要なバンド張力が得られるようにしている。そのようにするために、バンドは包装された物品に対して鞭打つように衝接し、包装された物品が損傷する危険性がある。本発明によりバンド掛けすることによって、包装された物品が傷つきやすくとも、損傷する危険性は著しく低減される。
【００１２】
更に、速度に依存した／速度により制御する張力付与工程では、また、急速な初期張力付与、つまり、高速でのバンド引きこみ速度での第１の張力付与を行い、該第１の張力付与工程の後に、第１の張力付与工程と比較してバンドを引きこみ速度を低減して第２の張力付与工程を実施することができる。こうして、ブラシレスモーターでは、モーターシャフトの回転速度およびモーターのトルクとを所定範囲内で独立に設定することができるので、バンドの引きこみ速度は、２つの張力付与行程の間、必要な状態或いは望ましい状態に調節することができる。特に、上述したように、第１の張力付与工程と少なくとも第２ノ張力付与工程とに分割することによって、高いバンド張力を得ることが可能となる。
【００１３】
有利には、少なくとも１つの遊星歯車システムが共通駆動装置から摩擦溶接装置およびテンショナへの動力伝達経路中に配設される。バンド掛け装置の重量の観点および重量の分散の観点から、これによって、テンショナと摩擦溶接装置とで非常に異なる回転速度を提供可能となる。
【００１４】
必要最小限の数の部品で本発明によるバンド掛け装置の自動化の度合い高くすることができ、同一の駆動装置によって伝達装置と摩擦溶接装置との間を調節可能となる。モーターの駆動動作を自動伝達装置のための駆動源として用いて、摩擦溶接装置の振動動作と移行装置の移動動作とを概ね同期させて起動可能となろう。そのために、歯車装置を用いてモーターによる駆動動作を、異なる２つの点、つまり１つの点で摩擦溶接装置のために、そして他の点で移行装置のために、好ましくは同時に、異なる減速比または増速比に変換するようにできよう。
【００１５】
摩擦溶接装置およびその移行装置の共通の歯車装置は、有利には、モーターの駆動シャフトの特定の回転方向を、歯車装置の駆動動作へ伝達するフリーホイールに設けることがでる。好ましくは、この回転方向は、テンショナが作動する回転方向とは異なる回転方向である。駆動動作の伝達方向に見て、フリーホイールの後に、摩擦溶接装置の摩擦溶接素子の駆動動作へと、移行装置へと駆動動作を分割することが有利である。歯車システムは、摩擦溶接装置のための第１の歯車部分と、移行装置のための第２の歯車部分とを有することができ、第１と第２の歯車部分が、駆動動作のための異なる減速比または増速比を有するようにできよう。
【００１６】
前記移行装置の駆動系統に歯車システムの構成要素として、３０：１〜１００：１、好ましくは４０：１〜８０：１、特に好ましくは５０：１〜７０の範囲の減速比を達成可能とする歯車を配設することが特に有利である。このような減速比は、遊星歯車、特に多段遊星歯車によって有利に達成される。然しながら、傘歯車のような他のタイプの歯車を配設することもできよう。
【００１７】
遊星歯車システムを備えた本発明の好ましい実施形態はカムによって制御することができ、装置のON-OFFの切換えに回転カムを用いることができる。機械的な操作を通じて、前記カムにより前記摩擦溶接装置を休止位置から溶接位置へ移動させることができよう。
【００１８】
バンド掛け装置の１つの実施形態では、テンショナと摩擦溶接装置とを共同操作し、前記テンショナと摩擦溶接装置とを連続的に起動可能とする操作手段が設けられる。該操作手段によって、テンショナと摩擦溶接装置は連続的に起動可能となる。ここで、バンド掛け装置において、テンショナまたは摩擦溶接溶接が、前記１つの操作手段によって起動するようにして、テンショナと摩擦溶接溶接が順次に起動し、或いは、テンショナと摩擦溶接溶接とが互いに独立に起動するようにできる。共同操作では、共通の起動操作、例えば、１つのスイッチを押下することによって、テンショナが最初に起動し、その後、張力付与工程の終了時に、装置の更なる手操作をすることなく、溶接工程が自動的に起動、実施されるようにできる。他方、独立操作の場合、ユーザはテンショナの作動時間およびテンショナとは独立した摩擦溶接装置の起動までのインターバルを決定できる。そのために、操作素子を独立に操作し、これによって、非常に広範に自動溶接を行うすることが可能となろう。
【００１９】
本発明の更なる実施可能な形態では、上記モードの双方のための調節可能な操作スイッチを設けることができよう。該操作スイッチによって、操作手段は、テンショナと摩擦溶接装置の共同操作機能のみならず独立操作が可能となろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明によるバンド掛け装置の斜視図である。
【図２】ケーシングを有する図１のバンド掛け装置を示す。
【図３】モーターシャフトに配置されたコンポーネントと共に、図１のバンド掛け装置のモーターの部分断面図を示す。
【図４】その電子整流スイッチと共に、モーターの非常に概略的な図を示す。
【図５】図１のバンド掛け装置の動力伝達系の斜視部分図を示す。
【図６】図の別の方向からの図５の動力伝達系を示す。
【図７】休止位置における溶接装置と共に、図５の動力伝達系の側面図を示す。
【図８】二つの端部位置の間の位置における溶接装置と共に、図６の動力伝達系の側面図を示す。
【図９】溶接位置における溶接装置と共に、図５の動力伝達系の側面図を示す。
【図１０】張力付与ロッカーが休止位置にある、ケーシングを備えないバンド掛け装置のテンショナの側面図を示す。
【図１１】張力付与ロッカーが張力付与位置にある、ケーシングを備えないバンド掛け装置のテンショナの側面図を示す。
【図１２】部分断面において示された図１０のバンド掛け装置の張力付与ロッカーの側面図を示す。
【図１３】図１２の張力付与ロッカーの正面図である。
【図１４】ラインＣ−Ｃに沿った図１２の詳細を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の更に好適な形態については、特許請求の範囲、以下の説明、及び添付図面に記述されている。
以下、本発明を概略的に示す実施形態を参照して、本発明を更に詳しく説明する。
【００２２】
図１、２に示す本発明による手動のみによって動作するバンド掛け装置１は、バンド掛け装置の機械的なシステムを包囲するケーシング２を具備し、その上部には、装置を操作するためのグリップ３が配置されている。又、このバンド掛け装置は、ベースプレート４をも具備しており、その裏面は、包装対象物上に配置されるべく意図されている。バンド掛け装置１の機能的ユニットは、そのすべてが、ベースプレート４、および、ベースプレートに連結されたバンド掛け装置のキャリアに取付けられている。バンド掛け装置のキャリアは更に詳細には図示しない。
【００２３】
バンド掛け装置１によれば、図１には更に詳細に示されていないが、包装対象物の周りに予め配置された、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）またはポリエステル（ＰＥＴ）から製造されたプラスチックのバンドのループに対してバンド掛け装置のテンショナ６によって張力を付与可能である。このために、テンショナは張力付与ホイール７を具備しており、該張力付与ホイールによってバンドを保持して張力付与手順がなされる。張力付与ホイール７はロッカー８との関連して動作する。該ロッカーは、ロッカーレバー９により、ロッカーの回動軸８ａを中心として、張力付与ホイールから所定の距離にある端部位置から、第２端部位置へ回動可能となっている。第２端部位置において、ロッカー８は、張力付与ホイール７に対して押圧される。張力付与ホイール７とロッカー８の間に配置されたバンドも、張力付与ホイール７に対して押圧される。この結果、張力付与ホイール７を回転させることにより、包装のための十分に大きなバンド張力をバンドループに付与することができる。以下、張力付与手順、および、このために有利に構成されたロッカー８について更に詳細に説明する。
【００２４】
次いで、バンド掛け装置の摩擦溶接機８により、バンドループにおいて包装バンドの二つの層が互いに上下に配置される部位に、該二層を溶接することができる。この結果、バンドループを堅固に接合可能である。このために、摩擦溶接機１０には、溶接シュー１１が設けられており、この溶接シューは、包装バンド上の機械的な圧力及びこれと同時の予め定義された周波数における振動運動を通じて、包装バンドの二層の溶解を開始する。可塑化した或いは溶解した領域が混合し、かつ、バンドの冷却の後に、二つのバンド層の間が接合される。必要に応じて、バンドループは、不図示のバンド掛け装置１のカッターにより、バンド貯蔵用ロールから分離可能である。
【００２５】
テンショナ６の動作、摩擦溶接機の移行装置１９（図６）による摩擦溶接機１０の配置、並びに、摩擦溶接機自体の動作及びカッタの動作は、すべて、これらのコンポーネントの各々に対して駆動動作を提供する唯一の共通電気モーター１４を使用して実現される。その電力供給のために、バンド掛け装置には、充電のために取外し可能で相互交換可能な蓄電池１５が配置されている。圧縮空気や追加の電気などのその他の外部補助エネルギーの供給は、図１、２では想定されていない。
【００２６】
携帯型バンド掛け装置１は、モーターを起動すべく意図された押圧式スイッチによる操作要素１６を具備する。スイッチ１７を介して、操作要素１６に対して３つの動作モードを設定可能である。第１モードでは、操作要素１６を操作することにより、操作者による更なるアクションを必要とすることなしに、テンショナ６及び摩擦溶接機１０が連続的かつ自動的に起動される。第２モードを設定するには、スイッチ１７を第２スイッチングモードに切り替える。この第２の可能な動作モードでは、操作要素１５を操作することにより、テンショナ６のみが起動される。摩擦溶接機１０を別個に起動するには、操作者は、第２操作要素１８を起動しなければならない。代替形態では、このモードにおいて、摩擦溶接機を起動すべく、第１操作要素１６の２回の操作を要するとすることも可能である。第３モードは、半自動動作のタイプであり、この場合には、各段階において予め設定可能である張力／引張力がバンド内において実現される時点まで、張力付与ボタン１６を押圧し続けなければならない。このモードでは、張力付与ボタン１６を解放することにより、例えば、包装バンドの下側のバンド掛け対象の物品にエッジプロテクタを配置すべく、張力の付与を中断可能である。次いで、張力付与ボタンを押圧することにより、張力付与手順を継続可能である。この第３モードは、別個に動作する後続の摩擦溶接手順及び自動的である後続の摩擦溶接手順と組合わせ可能である。
【００２７】
図３に示すブラシレス溝付き回転子直流モーター１４のモーターシャフト２７には、歯車システム装置１３が配置されている。ここに示す実施形態では、Brunigstrasse 20, 6072 Sachselnに所在するMaxon Motor AG社が製造するEC140型モーターが使用されている。ブラシレス直流モーター１４は、両方の回転方向に動作可能であり、これにより、一方向は、テンショナ６の駆動運動として使用され、他の方向は、溶接装置１０の駆動運動として使用される。
【００２８】
図４に非常に概略的に示すブラシレス直流モーター１４は、３つのホールセンサＨＳ１、ＨＳ２、ＨＳ３を具備する溝付き回転子２０を有するように設計されている。このＥＣモーター（電子整流モーター）は、その回転子２０内に永久磁石を具備し、かつ、固定子２４内には、電子整流のために意図された電子制御装置２２が設けられている。実施形態においては位置センサの機能をも果たすホールセンサＨＳ１、ＨＳ２、ＨＳ３を介して、電子制御装置２２は、回転子２０の現在の位置を判定し、かつ、固定子２４の巻線内の電磁界を制御する。従って、予め決定可能な可変の回転速度及びトルクによって特定の回転方向における回転子の回転運動を生成すべく、回転子２０の位置に応じて位相（位相１、位相２、位相３）を制御可能である。このケースでは「第１象限モーター駆動増強装置」が使用されており、これは、電圧並びにピーク及び連続電流をモーターに提供すると共に、これらを調節している。より詳細には、不図示の固定子２４のコイル巻線の電流は、ブリッジ回路２５（MOSFETトランジスタ）によって制御、即ち、整流される。モーターには不図示の温度センサも配設されている。この結果、回転方向、回転速度、電流限度、及び温度を監視及び制御可能である。整流器は、別個の印刷コンポーネントとして設計され、かつ、モーターとは別個にバンド掛け装置内に収容されている。
【００２９】
電源は、リチウムイオン蓄電池１５によって提供されている。このような蓄電池は、各々の内部において基本的に別個の化学的プロセスが生成されて各々のセルの二つの極の間に電位差を生成するいくつかの独立したリチウムイオンセルに基づいている。一例として、リチウムイオン蓄電池は、D-70745 Leinfelden-Echterdingenに所在するRobert Bosch GmbH社によって製造されたものである。実施形態における電池は、８つのセルを具備し、かつ、２．６アンペア時の容量を備える。黒鉛が、リチウムイオン蓄電池の活性材料／負極として使用されている。正極は、しばしば、リチウム金属酸化物、更に詳しくは、積層構造の形態を有したリチウム金属酸化物を具備している。通常、ヘキサフルオロ燐酸リチウムなどの無水塩またはポリマーが電解質として使用される。従来のリチウムイオン蓄電池によって生成される電圧は、通常、３．６ボルトである。このような蓄電池のエネルギー密度は、約１００Wh/kh〜１２０Wh/kgである。
【００３０】
歯車システム装置１３は、モーター側駆動シャフト上にフリーホイール３６を具備し、この上部には、第１遊星歯車段の太陽歯車３５が配置されている。フリーホイール３６は、駆動装置の二つの可能な回転方向の一方の回転運動を太陽歯車３５に伝達するのみである。太陽歯車３５は、既知の方式によって固定歯車３８と係合した３つの遊星歯車３７と噛合している。遊星歯車３７の各々は、自身に割り当てられたシャフト３９に配置され、この各々は、一体的に出力歯車４０と連結されている。モーターシャフト２７を中心とした遊星歯車３７の回転は、モーターシャフト２７を中心とした出力歯車４０の回転運動を生成し、かつ、この出力歯車４０の回転運動の回転速度を決定する。太陽歯車３５に加えて、出力歯車４０も、フリーホイール３６上に位置しており、かつ、従って、これも、モーターシャフトに配置されている。このフリーホイール３６は、太陽歯車３５及び出力歯車４０の両方のみがモーターシャフト２７の回転運動の二つの回転方向において回転することを保証している。フリーホイール２９は、例えば、D-91074 Herzogenaurachに所在するSchaeffler KG社が供給するINA HFL0615型であってよい。
【００３１】
又、歯車システム装置１３は、モーター側出力シャフト２７上に、その凹部をシャフト２７が貫通する第２遊星歯車段に属する歯付き太陽歯車２８をも具備しているが、シャフト２７は、太陽歯車２８に連結されてはいない。この太陽歯車は、ディスク３４に装着されており、このディスクは遊星歯車に連結されている。従って、モーター側出力シャフト２７を中心とした遊星歯車３７の回転運動は、ディスク３４に伝達され、そして、ディスクが、この回転運動を同一速度において太陽歯車２８に対して伝達する。いくつかの、即ち、３つの遊星歯車により、太陽歯車２８は、モーターシャフト２７に対して平行に延長するシャフト３０に配置されたはめ歯歯車３１と噛合している。３つのはめ歯歯車３１のシャフト３０は、固定されており、即ち、これらは、モーターシャフト２７を中心として回転しない。そして、はめ歯歯車２１は、内歯スプロケットと係合し、このスプロケットは、その外側にカム３２を具備している。以下、これをカムホイール３３と称する。太陽歯車２８、３つのはめ歯歯車３１、及びカムホイール３３は、第２遊星歯車段のコンポーネントである。この遊星歯車システムでは、シャフト２７の入力側回転運動とカムホイールの回転運動は、６０：１の比率になっており、即ち、第２段遊星歯車システムを通じて６０分の１の減速が実現されている。
【００３２】
モーターシャフト２７の端部には、第２フリーホイール４２上に、傘歯車４３が配置されており、この傘歯車は、詳細には図示されていない第２傘歯車と係合している。このフリーホイール４２も、モーターシャフト２７の一方の回転方向における回転運動を伝達するのみである。太陽歯車３５のフリーホイール３６及びフリーホイール４２がモーターシャフト２７の回転運動を伝達する回転方向は反対である。これは、一方の回転方向へはフリーホイール３６のみが回転し、もう一方の回転方向へはフリーホイール４２のみが回転することを意味している。
【００３３】
第２傘歯車は、不図示の張力付与シャフトの中の一つのものの上部に配置されており、この張力付与シャフトは、その他端部に更なる遊星歯車システム４６を担持している（図２）。従って、特定の回転方向における電気モーターの駆動運動は、二つの傘歯車によって張力付与シャフトに対して伝達される。太陽歯車４７及び３つの遊星歯車４８を介して、テンショナ６の内歯スプロケットの形態を有する張力付与ホイール４０が回転する。回転の際に、その外側表面に表面構造が設けられた張力付与ホイール７は、摩擦によって包装バンドを運動させ、この結果、想定された張力がバンドループに提供される。
【００３４】
出力ギア４０は、その外周領域が、はめ歯歯車として設計されており、この上部には、エンベロープ駆動装置(envelope drive)の歯付きベルト５０が配置されている（図５、６）。又、歯付きベルト５０は、出力ギア４０よりも直径が小さいピニオン４１の周りをも走行し、このシャフトは、溶接シュー５３の振動往復運動を生成する偏心駆動装置５２を駆動している。歯付きベルト駆動装置の代わりに、Ｖベルトまたはチェーン駆動装置などの任意のその他の形態のエンベロープ駆動装置を提供することも可能であろう。偏心駆動装置５２は、偏心タペット５５がその上部に配置されている偏心シャフト５４を具備し、偏心タペットの上部には、円形凹部を有する溶接シューアーム５６が取付けられている。偏心シャフト５４の回転軸５７を中心とした偏心タペット５５の偏心回転運動は、溶接シュー５３の並進振動往復運動を結果的にもたらす。偏心駆動装置５２及び溶接シュー５３は、いずれも、任意のその他の既知の方式によって設計可能である。
【００３５】
又、溶接装置には、トグルレバー装置６０も設けられており、これにより、溶接装置を休止位置（図７）から溶接位置（図９）に移動可能である。トグルレバー装置６０は、溶接シューアーム５６に装着されており、かつ、溶接シューアーム５６において回動可能に関節連結された長いトグルレバー６１が設けられている。又、トグルレバー装置６０には、回動軸６２を中心として回動可能に関節連結された回動要素６３も設けられており、これは、トグルレベル装置６０内において、短いトグルレバーとして機能する。回動要素６３の回動軸６２は、モーターシャフト２７及び偏心シャフト５７の軸に対して平行に延長している。
【００３６】
カムホイール３３のカム３２によって回動動作が開始する（図８）。カムホイール３３が図７〜図９において反時計回りの方向に回転運動する間、該カムホイールは回動要素６３の下方に達する。カム３２の傾斜台のように上昇する表面３２ａが、回動要素６３内に配設された接触要素６４と接触する。こうして、回動要素６３は、その回動軸６２を中心として時計回りに回転する。回動要素６３の窪んだ凹部の領域内には、長手方向に調節可能で二つの部分からなるなトグルレバー６１のトグルレバーロッドが、「ピストンシリンダ」の原理に従って回動軸６９を中心として回動可能に配置されている。トグルレバーは、関節連結地点６５に回転自在に連結されており、該関節連結点は、溶接シュー５３の近傍で溶接シューアーム５６の回動軸５７から所定距離において、溶接シューアーム５６の更なる回動軸６５を構成する。長手方向に調節可能なトグルレバーロッドの両端部の間には、その上部に圧力スプリング６７が配置されており、これにより、トグルレバー６１は、溶接シューアーム５６及び回動要素６３の双方に押圧される。こうして、回動要素６３は、その回動動作の観点において、トグルレバー６１及び溶接シューアーム５６に対して機能的に連結されている。
【００３７】
図７から理解されるように、休止位置では、回動要素６３の回動軸６２とカムホイール３３の間において、即ち、回動軸６２の一側において、トグルレバー６１を貫通して延びるトグルレバー６１の両方の関節連結地点に関する（仮想的な）接続ライン６８が存在している。カムホイール３３を動作させることにより、回動要素６３は、図７〜図９において時計回りの方向に回転する。この結果、回動要素６３のトグルレバー６１も動作する。図８には、トグルレバー６１の中間位置が示されており、該中間位置では、関節連結地点６５、６９の接続ライン６８が回動要素６３の回動軸６２と交差する。次いで、図９に示す運動の端部位置（溶接位置）では、トグルレバー６１は接続ライン６８と共に、カムホイール３３及び休止位置との関係において、回動要素６３の回動軸６２の反対側に位置している。この運動の間、溶接アームシュー５６は、トグルレバー６１により、その休止位置から溶接位置に回動軸５７を中心とした回転によって移動する。この位置において、圧力スプリング６７は、回動要素６３を不図示のストッパに対して押圧し、かつ、溶接シュー５３を二つのバンド層に対して押圧し一つに溶接する。この結果、トグルレバー６１および溶接シューアーム５６が安定した溶接位置に配置される。
【００３８】
図６、９に示す電気モーターの反時計回りの駆動運動は、歯付きベルト５０により、トグルレバー装置６０によって溶接位置に移動した溶接シュー５３に伝達される。溶接シューは、バンドの二層双方に押圧され、かつ、往復運動して振動運動を生成する。摩擦溶接によって接合するための溶接時間は、カム３２が接触要素６４を動作させる時間としてカウントされるカムホイール３３の調節可能な回転数によって決定される。このために、モーター１４の消勢によって溶接手順を終了させるカムホイール３３の位置を判定すべく、ブラシレス直流モーター１４のシャフト２７の回転数がカウントされる。モーター１４を消勢した際に、カム３２が接触要素６４の下方において休止することを回避する必要がある。従って、モーター１４を消勢するために、カム３２が回動要素の下方に位置しない回動要素６３との関係におけるカム３２の相対的な位置のみが想定されている。この結果、溶接シューアーム５６が溶接位置から休止位置に回動して復帰可能であることが保証される（図７）。更に詳しくは、この結果、カム３２がトグルレバー６１を、死点に、即ち、図８に示すように、二つの関節連結地点の接続ライン６８が回動要素６３の回動軸６２と交差する位置に配置することになるカム３２の位置が回避される。このような位置が回避されるのに伴って、ロッカーレバーを動作させることにより、カムホイール３３の方向に回動した張力付与ホイール７及びトグルレバー６１からロッカー（図２）を図７に示す位置に解放可能である。バンドループがバンド掛け装置から取外された後には、バンド掛け装置は、更なるバンド掛け手順の準備が整っている。
【００３９】
前述の連続的な「張力付与」及び「溶接」の手順は、操作要素１５の１回のスイッチング状態において一度に起動可能である。このために、操作要素１６は一度だけ操作され、これにより、電気モーター１４は、まず、第１回転方向において回転し、かつ、これにより、テンショナ６（のみ）が駆動する。バンドに印加されるバンド張力は、好ましくは、バンド掛け装置上でプッシュボタンにより９段階で設定可能であり、この９段階は、９つの異なるバンド張力に対応している。或いは、バンド張力を連続的に調節するようにしてもよい。モーター電流は、張力付与ホイール７のトルクに依存しており、そして、これは、現在のバンド張力に依存していることから、印加するバンド張力は、バンド掛け装置の制御電子回路上におけるモーター電流限度値の形態において、プッシュボタンを介して９段階で設定可能である。
【００４０】
モーター電流／バンド張力の設定可能な、かつ、従って、予め決定可能である限度値に到達した後に、モーター１４は、その制御装置２２によって消勢される。この直後に、制御装置２２は、反対の回転方向においてモーターを動作させる。この結果、前述の方式により、溶接シュー５２が、互いに上下に重ね合わせられたバンドの二層の上に降下し、かつ、摩擦溶接によって接合すべく溶接シューの振動運動が実行される。
【００４１】
スイッチ１７を動作させることにより、操作要素１６は、テンショナのみを起動可能である。これが設定された場合には、操作要素を操作することにより、テンショナのみが動作することになり、かつ、予め設定されたバンド張力に到達したら、再度消勢される。摩擦溶接手順を開始するには、第２操作要素１８を操作しなければならない。但し、別個の起動を除いては、摩擦溶接装置の機能は、第１操作要素のその他のモードと同一である。
【００４２】
前述のように、ロッカー８は、図２、図１０、図１１に示すロッカーレバー９を動作させることにより、ロッカー軸８ａを中心とした回動動作を実行可能である。このために、ロッカーは、張力付与ホイールの背後にあると共に従って図２には不図示の回転カムディスクによって運動する。カムディスクは、ロッカーレバー９を介して、約３０°の回転運動を実行可能であり、かつ、張力付与ホイール７との関係においてロッカー８および／または張力付与プレート１２を移動可能であり、これにより、バンド掛け装置内に／張力付与ホイール７と張力付与プレート１２の間にバンドが挿入されることを許容する。
【００４３】
この結果、ロッカーの先端に配置された歯付き張力付与プレートを、図１０に示す休止位置から図１１に示す張力付与位置に回動させると共に、再度戻すことが可能である。休止位置では、張力付与プレート１２は、バンドループを接合するために、包装バンドを張力付与ホイールと張力付与プレートの間において二つの層内に配置することができるように、張力付与ホイール７から十分に大きな距離に位置している。張力付与位置では、張力付与プレート１２は、例えば、ロッカーに作用するスプリング力によるなどの既知の方法によって張力付与ホイール７に対して押圧され、これにより、図１１に示すものとは対照的に、バンド掛け手順において、二層のバンドが張力付与プレートと張力付与ホイールの間に配置され、かつ、従って、これら二つの要素の間には接触が存在しない。張力付与ホイール７に対向する歯付き表面１２ａ（張力付与表面）は、窪むように湾曲しており、これにより、この曲率半径は、張力付与ホイール７の半径に対応しているか或いはこれよりもわずかに大きい。
【００４４】
特に、図１０、１１と、図１２〜図１４から理解されるように、歯付き張力付与プレート１２は、ロッカーの溝を有する凹部７１内に配置されている。凹部７１の―バンドの方向との関係における―長さは、張力付与プレート１２の長さを上回っている。更には、張力付与プレート１２には、張力付与プレートをロッカー８の凹部７１内の平坦な接触表面７１に配置するための凸状の接触表面１２ｂが設けられている。特に図１１、１２に示すように、凸状の曲がりは、バンドの方向７０に対して平行な方向に延長しており、接触表面１２ｂは、平坦、かつ、この方向に対して垂直に設計されている（図１３）。この設計の結果、張力付与プレート１２は、ロッカー８及び張力付与ホイール７との関係において、バンドの方向７０において回動動作を実行可能である。又、張力付与プレート１２は、下方からロッカーを貫通するねじ７２によってロッカー８に装着されている。このねじは、ロッカーの細長い孔７４内に位置し、その長手方向の広がりは、バンド掛け装置内におけるバンド７０のコースに対して平行に延長している。この結果、回動可能であるのに加えて、張力付与プレート１２は、長手方向に調節可能な方式によってロッカー８に配置されている。
【００４５】
テンショナ内において、張力付与ロッカー８は、当初、休止位置（図１０）から張力付与位置（図１１）に移動する。張力付与位置において、弾発されたロッカー８は、張力付与ホイールの方向において張力付与プレートを押圧し、これにより、二つのバンド層を張力付与ホイール７と張力付与プレート１２の間にクランプする。これは、異なるバンド厚さに起因し、張力付与プレート１２と張力付与ホイール７の周囲表面７ａの間に異なる離隔を結果的にもたらす可能性がある。これが、ロッカー８の異なる回動位置のみならず、張力付与ホイール７の周方向との関係における張力付与プレート１２の異なる位置をも、結果的にもたらす。依然として均一な押圧状態を実現すべく、押圧手順において、張力付与プレート１２は、張力付与プレート１２が包装バンド上のその全長にわたって可能な限り均一な圧力を作用させるように、凹部７１内における長手方向の運動及び接触表面７２における接触表面１２ｂを介した回動動作を通じて、自身をバンドに対して調節する。この結果、張力付与ホイール７が付勢された場合に、張力付与ホイール７が、その歯付き周囲表面７ａにより、上部バンド層を把持している状態において、張力付与プレート１２の歯が、まず、下部バンド層を保持する。次いで、張力付与ホイール７の回転運動及び二つのバンド層間の相対的に低い摩擦係数の結果として、張力付与ホイールが上部バンド層を引き戻し、これにより、必要とされる引張力の値までバンドループ内の張力が増大する。
【符号の説明】
【００４６】
１    バンド掛け装置
２    ケーシング
３    グリップ
４    ベースプレート
６    テンショナ
７    張力付与ホイール
７ａ    周囲表面
８    ロッカー
８    ロッカー回動軸
９    ロッカーレバー
１０    摩擦溶接機
１１    溶接シュー
１２    張力付与プレート
１２ａ    張力付与表面
１２ｂ    接触表面
１３    歯車システム装置
１４    電気直流モーター
１５    蓄電池
１６    操作要素
１７    スイッチ
１８    操作要素
１９    移行装置
２０    回転子
２２    電気制御装置
２４    固定子
２５    ブリッジ回路
２７    モーター側出力シャフト
２８    太陽歯車
３０    シャフト
３１    はめ歯歯車
３２    カム
３２ａ    表面
３３    カムホイール
３５    太陽歯車
３６    フリーホイール
３７    遊星歯車
３８    ソケット
３９    シャフト
４０    出力ギア
４２    フリーホイール
４３    傘歯車
４６    遊星歯車システム
４７    太陽歯車
４８    遊星歯車
４９    張力付与ホイール
５０    歯付きベルト
５１    ピニオン
５２    偏心駆動
５３    溶接シュー
５４    偏心シャフト
５５    偏心タペット
５６    溶接シューアーム
５７    回転軸偏心シャフト
６０    トグルレバー装置
６１    長いトグルレバー
６２    回動軸
６３    回動要素
６４    接触要素
６５    回動軸
６６    回動軸
６７    圧縮スプリング
６８    接続ライン
６９    回動軸
７０    バンド方向
７１    凹部
７２    接触表面
７３    ねじ
７４    細長い孔
ＨＳ１    ホールセンサ
ＨＳ２    ホールセンサ
ＨＳ３    ホールセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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