(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）とを具備する。高い機能上の信頼性を有し取扱が容易で自動的に物品にバンドを掛けることができるようにするために、バンド掛け装置は、前記摩擦溶接装置の電気的な駆動装置によって提供される駆動動作の回転を伝達し、かつ、回転速度を変更する遊星歯車システム（３５、３７、３０）を具備する。
2011518085.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、
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、
前記摩擦溶接装置の電気的な駆動装置によって提供される駆動動作の回転を伝達し、かつ、回転速度を変更する遊星歯車システム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に記載の携帯型バンド掛け装置。
【請求項３】
前記電気的な駆動装置は自動的に電源を遮断可能となっている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】
モーターシャフトの回転位置または溶接装置の駆動系に配設された要素の位置をモーターシャフトの位置に基づいて検知する手段を具備することを特徴とする請求項３に記載の携帯型バンド掛け装置。
【請求項５】
少なくとも１つの、好ましくは、少なくとも３つの検知器が前記電気的な駆動装置に配設されており、基づいてシャフトの回転位置を検知するようにしたことを特徴とする請求項４に記載の携帯型バンド掛け装置。
【請求項６】
モーターシャフトの回転位置を検知するための検知器が、前記電気的な駆動装置の電気的な切換を制御する回路の一部を構成することを特徴とする請求項５に記載の携帯型バンド掛け装置。
【請求項７】
摩擦溶接装置が作動する溶接サイクルの継続時間が調節可能となっており、該継続時間が前記電気的な駆動装置の回転数に応じて決定可能となっている請求項１〜６の何れか１項に記載の携帯型バンド掛け装置。
【請求項８】
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手段を具備し、該手段が摩擦溶接装置の摩擦溶接するための振動動作を発生させる駆動装置と同じ駆動装置によって駆動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】
前記摩擦溶接装置がトグルレバーを具備しており、該トグルレバーが、２つの位置の間で回動可能に設けられており、該トグルレバーの１つの位置は摩擦溶接位置を示し、他方の位置が、摩擦溶接装置が作動していない休止位置を示してい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】
前記トグルレバーが、２つの回動軸を中心として回動自在の関節式に連結されており、バンド掛け装置の前記電気的な駆動装置によって、モーターにより駆動され、前記２つの位置の間で少なくとも一方向に移動自在となっている請求項９に記載の携帯型バンド掛け装置。
【請求項１１】
前記トグルレバーを休止位置から溶接位置へ移動させる遊星歯車システムが、前記電気的な駆動装置の駆動動作を前記張力付与装置へ伝達するようになっていることを特徴とする請求項９または１０に記載の携帯型バンド掛け装置。
【請求項１２】
前記トグルレバーを付勢するバネを具備することを特徴とする請求項９〜１１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。前記テンショナおよび摩擦溶接装置のために唯一の共通の電気的な駆動装置を具備す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】
前記共通の電気的な駆動装置が、２つの回転方向の一方へ回転することによって、テンショナのみが駆動され、他方の方向に回転することによって、前記摩擦溶接装置のみが駆動されるようにした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】
前記テンショナは回転速度によって制御され、その間、前記電気的な駆動装置は、少なくとも実質的に一定のトルクで異なる回転速度で作動するようにしたこと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。
【請求項１６】
前記摩擦溶接装置がモーターによる駆動動作によって、溶接位置へ移動し、摩擦溶接素子によって摩擦溶接結合を成する摩擦溶接工程を起動する手段を具備することを特徴とする請求項1〜１５の何れか１項に記載の携帯型バンド掛け装置。
【請求項１７】
前記テンショナと前記摩擦溶接装置のための共同操作手段を具備し、該共同操作手段によって、前記テンショナと前記摩擦溶接装置とが順次に起動できるようにしたことを特徴とする請求項1〜１６の何れか１項に記載の携帯型バンド掛け装置。
【請求項１８】
複数の機能要素を備えたモーター側出力シャフトをバンド掛け装置に機能上連結可能となっており、前記複数の機能要素の１つが摩擦溶接装置であって、該摩擦溶接装置の上流側に少なくとも１つの遊星歯車システムが連結されていることを特徴とする請求項1〜１７の何れか１項に記載の携帯型バンド掛け装置。
【請求項１９】
前記摩擦溶接装置の電気的な駆動装置によって提供される駆動動作の回転を伝達し、かつ、回転速度を変更する２つの遊星歯車システムを具備することを特徴とする請求項1〜１８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、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】
こうしたバンド掛け装置は、プラスチック製バンドで包装された物品をバンド掛けするために用いられる。そのために、包装された物品の周囲にプラスチック製バンドがループ状に配置される。通常、プラスチック製バンドは貯蔵ロールから供給される。包装された物品の周囲にバンドがループ状に配置されると、バンドの端部分が、ループ状バンドの一部に重ね合わせられる。次いで、バンドの重畳部分がバンド掛け装置によってクランプされ、該バンド掛け装置によってバンドに張力が印加され、摩擦溶接によって該２つの層の間が接合される。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。ここで、振動する摩擦シューがループ状バンドの２つの端部分に押圧される。圧力と振動動作によって生じる熱とによって、通常プラスチック製のバンドを部分的、局所的に溶融する。この方法によれば、バンドの２つの層の間が丈夫に接合され、大きな力を加えなければ破断することがない。ループ状のバンドが、次いで、供給ロールから分離される。こうして、包装された物品にバンドが掛けれられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この種のバンド掛け装置は、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。また、この種のバンド掛け装置は、しばしば物品を包装する産業用として使用され続けている。従って、バンド掛け装置の操作を可能な限り簡単にすることが求められる。こうして、高品質のバンド掛けに関連した機能上の高度な信頼性と、操作者にとって、できるだけ簡単な操作とが求められる。
【０００４】
バンドの接合とバンドの張力付与とを広範に自動化したバンド掛け装置は既に公知となっている。然しながら、工程の自動化には、バンド掛け装置に多数の部品と複数のモーターが必要となるとの欠点がある。そのために、バンド掛け装置が大きく重くなる。また、多くの部品を有したバンド掛け装置は、重要の分散に関連してトップヘビーとなり易い。自動化には、こうしたバンド掛け装置のメンテナンスコストや、機能上の信頼性に関連した欠点がある。
【０００５】
従って、本発明は、上述した種のバンド掛け装置において、少なくともバンド掛けに関連して広範に自動化しながら、高度な信頼性と良好な取扱性とを備えた携帯型バンド掛け装置を提供することを目的としている。
【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、請求項１の導入部分に記載の携帯型バンド掛け装置により達成され、該携帯型バンド掛け装置は、摩擦溶接装置の電動駆動装置によって提供される駆動動作を伝達すると共に、駆動動作の回転速度を変更する遊星歯車システムを備えている。本発明によれば、バンド掛け装置は少なくとも１つの遊星歯車システムを備えている。該遊星歯車システムは、摩擦溶接装置の駆動力伝達系統に配設されている。遊星歯車は電動駆動モータと組合せた遊星歯車は、特に、摩擦溶接装置に特に有利である。例えば、遊星歯車は、初期速度が高く小型の構成であるにもかかわらず、高いトルクを生み出す。
【０００７】
これは、また、特に、摩擦溶接装置の休止位置から溶接位置への自動化または非自動化した移行動作の機能の信頼性を高めるために用いることができる。溶接位置では、摩擦溶接装置は、バンドに接触して振動動作によって摩擦溶接を実施する。本発明の特に有利な実施形態の場合のように、これは、摩擦溶接装置の実際の摩擦溶接動作および移行動作が同一の駆動装置によってなされる場合に特に有利である。このように、１つの駆動装置によってこれらの機能を果たすようにすることによって、高度に自動化し、小型でかつその重量を有利に分散しながら、機能的信頼性を高めることができる。
【０００８】
これらの利点は、本発明において、振動摩擦溶接動作を生じさせる駆動装置と同一の駆動装置によって、バンド掛け装置の張力付与動作を行わせるようにした実施形態によって更に改良される。高トルクを維持しながら、バンド掛け装置を可能な限り小型化するために、遊星歯車システムをバンド掛け装置の駆動系に配設することができる。
【０００９】
本発明の更なる独立した特徴によれば、バンド掛け装置にブラシレス直流モーターを用いることができる。このモーターは、バンド掛け装置の唯一のモーターとして設けられている。ブラシ式の直流モーターの場合とは異なり、ブラシレス直流モーターでは、その広い速度範囲で、実質的に一定で比較的高いトルクで回転することができる。摩擦溶接装置の休止位置から溶接位置へ、そして溶接位置から休止位置への移行動作をモーターによって駆動する場合に、トルクが高いと特に有利である。バンド掛け装置が高トルクを発生すれば、強い力で移行動作を開始可能となる。これによって、信頼性、特に機能上の信頼性が高まり、摩擦溶接装置が、外部からの影響で想定される位置から移動できなくなる事態がなくなる。
【００１０】
ブラシレス直流モーターをテンショナの駆動源として用いることには、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、これまでに可能だったトルクと比較して、低速であっても、比較的高い張力付与トルクが得られる。こうして、本発明の携帯型バンド掛け装置によれば、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、バンドに十分な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。そうすると、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高くなる。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、損傷の危険性は著しく低減される。
【００１１】
更に、速度に依存した張力付与方法或いは速度により制御する張力付与方法によって、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の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。
【００１２】
本発明の更なる独立した特徴によれば、バンド掛け装置は、モーターシャフトの回転位置つまりバンド掛け装置の構成要素の位置をモーターシャフトによって、検知可能とする手段を具備することができる。回転位置に関する１または複数の情報を用いて、バンド掛け装置の制御装置によってバンド掛け装置の摩擦溶接装置やテンショナといった構成要素を制御するようにできる。駆動装置としてブラシレス直流モーターを用いる場合、これは、特に簡単に行うことができる。それらの交換のために、モーターは従前に回転アンカーとして構成されている回転要素の現時の位置に関する情報を得ていないければならない。そのために、ホールセンサー(Hall sensors)のような検知器またはセンサーがモーターに設けられ、モーターの回転要素の回転位置が検知され、それをモーター制御装置で利用される。この情報は、摩擦溶接装置を制御するために有利に利用される。
【００１３】
こうして、バンド掛け装置の好ましい実施形態では、モーターの回転要素の回転数が検知され、これが所定の値または回転数に達したとき、切換操作が行われる。より詳細には、該切換操作は、摩擦溶接による接合を終了する摩擦溶接装置の停止を含むことができる。本発明の更に有利な実施形態では、１または複数の所定の回転位置においてモーターを停止せず、或いは、１または複数の所定の回転位置においてモーターを停止させるようにできよう。
【００１４】
最後に、トグルレバーシステムを備えた装置によって、摩擦溶接装置を休止位置から溶接位置へ、そして該溶接位置から休止位置へ移行させるようにすることが有利である。トグルレバージョイントのレバーは１つの連接部によって、互いに連結されており、２つの死点位置を克服して両端位置に移動可能となっており、該位置で摩擦溶接装置が休止位置または溶接位置に保持されるようにしたなっている。有利には、トグルレバー装置は、機械的なバネ力によって上記両端位置に保持される。このバネ力を克服することによってのみトグルレバー装置は一方の端部位置から他方の端部位置へ移動可能なっている。トグルレバー装置は、溶接装置の端部位置は、比較的高いトルクを克服することによってのみ変更されるとの利点がある。これを溶接位置へ特に適用した場合、トグルレバーシステムは、バンド掛け装置の機能上の信頼性の更なる向上に寄与する。更に、トグルレバーシステムは、バンド掛け装置の駆動系を補完する。該バンド掛け装置は、トグルレバーシステムに加えてブラシレスモーターおよび遊星歯車システムを含み、溶接装置の溶接装置への移動を自動化する。これら全ての構成要素は、高いトルクを発生可能、つまり、高トルクが印加されたときに移動できるようになっている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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】
【００４１】
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】
2011518085.tif 000003
【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】
2011518085.tif 000009
【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】
2011518085.tif 000015
【図１４】
2011518085.tif 000016
【国際調査報告】
2011518085.tif 000017
2011518085.tif 000018
2011518085.tif 000019
2011518085.tif 000020
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2011518085.tif 000022
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2011518085.tif 000024
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