(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッグを閉じてシールする方法であって、バッグの開口端を窄めてくびれたネックを形成する段階と、第１及び第２のリボン端っこを備えたリボンストランドをくびれたネックに巻く段階と、リボン端っこを、これらリボン端っこの長手方向運動を防止するのに十分な角度でリボンストランドに対して逸らす段階と、リボン端っこをリボンストランドに対して回してリボンストランドをねじり、それにより結び目を形成する段階とを有し、
リボン端っこの長手方向運動を防止するのに十分な角度でリボンストランドに対して逸らす段階は、ツイスタシャフト（５２）に設けられたツイスタフック（５４）を横方向に延びるリボン案内面（５８）に隣接して回転させてリボン（１５）がほぼツイスタシャフト（５２）に平行に延び、前記リボン端っこがツイスタフック（５４）によってリボン案内面（５８）を横切って引っ張られてほぼ前記ツイスタシャフト（５２）に垂直に延びるようにされる段階を有し、
第１及び第２のリボン端っこを備えたリボンストランドをくびれたネックに巻く前記段階は、第１のリボン端っこを形成するリボン（１５）の自由端を、グリッパフィンガ（６４）のＶ型リブ（６４ａ又は６４ｂ）と、Ｖ型溝を有する一対のアンビル（６８、６９）のうち一方との間に係合させ、リボン（１５）の運動端をグリッパアーム（６２）に回転可能に固定されたグリッパフィンガ（６４）のＶ型リブ（６４ａ又は６４ｂ）と一対のアンビル（６８、６９）の他方との間に移動させ、グリッパアーム（６２）に回転可能に固定されたグリッパフィンガ（６４）のＶ型リブ（６４ａ又は６４ｂ）を他方のアンビル（６８、６９）に向かって移動させてリボン（１５）を切断してリボンストランドに第２のリボン端っこを形成すると共にリボン（１５）の自由端を把持し、切断されたリボンストランドがくびれたネックの周りにループを形成し、リボンストランドの両端にリボン端っこ（１５ａ、１５ｂ）を有するようにする段階を有し、
前記グリッパアーム（６２）は、弾性ブッシュ（７５ｂ）を介して、グリッパアーム（６２）を往復運動させるように取り付けられたシャトルロッド（７５）に固定され、
前記Ｖ型リブ（６４ａ、６４ｂ）の側面及び前記Ｖ型溝の側面は互いに平行でない、
ことを特徴とするバッグの閉じ及びシール方法。
【請求項２】
リボン端っこをリボンストランドに対して逸らす前記段階及びリボン端っこを結び目の状態にねじる前記段階では、横方向に延びるツイスタフックを備えたツイスタシャフトを回転させてツイスタフックか横方向に延びるリボン案内面に隣接して動き、リボンストランドがほぼツイスタシャフトに平行に延び、前記リボン端っこをリボン案内面を横切って引っ張ってこれらリボン端っこをツイスタフックに巻き付けて、リボンストランドをねじっているときにリボン端っこが前記ツイスタフックに対して動かないようにすることを特徴とする請求項１記載のバッグの閉じ及びシール方法。
【請求項３】
第１及び第２のリボン端っこを備えたリボンストランドをくびれたネックに巻く前記段階では、リボン案内面に設けられた通路を貫通したツイスタシャフトを有するツイスタ組立体に設けられているスロット内にリボン端っこを位置決めし、前記ツイスタシャフトは、ほぼ前記リボン案内面に平行に延びるツイスタフックを有することを特徴とする請求項１記載のバッグの閉じ及びシール方法。
【請求項４】
リボン端っこをねじって結び目を形成する前記段階では、横方向に延びるツイスタフックを有するツイスタシャフトを回転させてリボンがほぼツイスタシャフトに平行に延びると共に前記リボン端っこがほぼ前記ツイスタシャフトに垂直に延びるようにすることを特徴とする請求項１記載のバッグの閉じ及びシール方法。
【請求項５】
第１及び第２のリボン端っこを備えたリボンストランドをくびれたネックに巻く前記段階では、ワイヤを紙の被覆材で包んだリボンをくびれたネックに巻くことを特徴とする請求項１記載のバッグの閉じ及びシール方法。
【請求項６】
第１及び第２のリボン端っこを備えたリボンストランドをくびれたネックに巻く前記段階では、ワイヤをプラスチック材料の被覆材で包んだリボンをくびれたネックに巻くことを特徴とする請求項１記載のバッグの閉じ及びシール方法。
【請求項７】
第１及び第２のリボン端っこを備えたリボンストランドをくびれたネックに巻く前記段階では、非金属材料で作ったリボンをくびれたネックに巻くことを特徴とする請求項１記載のバッグの閉じ及びシール方法。
【請求項８】
バッグのネックを括る装置であって、自由端及び中央部分を備えたリボンのストランドを小出しするリボン源と、前記リボンの自由端を保持するホルダ−シャー組立体と、前記ホルダ−シャー組立体に隣接して設けられていて、フック及び該フックに対して横方向に延びるリボン案内を有するツイスタ組立体と、前記リボンの前記中央部分に係合してこれを前記リボン案内及び前記ホルダ−シャー組立体に隣接して位置決めするニードル組立体と、ツイスタ組立体を回転させて前記リボンに係合してこれをねじり、それにより結び目を形成する手段とを有し、前記リボン案内は、前記リボンの一部を前記フックに対して逸らし、
ツイスタ組立体を回転させて前記リボンに係合してこれをねじり、それにより結び目を形成する前記手段は、前記ホルダ−シャー組立体、ニードル組立体及びツイスタ組立体の各々に連結された駆動シャフトを有する電動機から成り、
前記ツイスタ組立体は、ツイスタシャフトと、ツイスタシャフトに設けられたフックと、前記電動機の前記駆動シャフトを前記ツイスタシャフトに連結する手段とを有し、
前記ホルダ−シャー組立体は、取付け板と、グリッパアーム（６２）と、前記グリッパアームの一端に設けられＶ型リブ（６４ａ、６４ｂ）を有するグリッパフィンガ（６４）と、前記取付け板に設けられＶ型溝を有する一対のアンビルとを有し、
前記グリッパアーム（６２）は弾性ブッシュ（７５ｂ）を介して、グリッパアーム（６２）を往復運動させるように取り付けられたシャトルロッド（７５）に固定され、
前記アンビルは各々、前記アンビルの一方と前記グリッパフィンガとの間に位置したリボンのストランドを把持してこれを切断する剪断面と連携しており、
第１のリボン端っこを形成するリボン（１５）の自由端が、グリッパフィンガ（６４）のＶ型リブ（６４ａ）と、Ｖ型溝を有する一対のアンビル（６８、６９）のうち一方との間に係合され、
前記Ｖ型リブ（６４ａ）の側面及び前記Ｖ型溝の側面は互いに平行でない、
ことを特徴とするバッグネックの括り装置。
【請求項９】
前記ニードル組立体は、ニードルと、前記ニードルに設けられた遊びローラと、前記ニードルを前記電動機の出力シャフトに駆動連結する歯車箱とを有することを特徴とする請求項８記載のバッグネックの括り装置。
【請求項１０】
結束材料の前記リボンに向かって移動している物品を窄める物品窄め組立体を更に有し、該物品窄め組立体は、前記ホルダ−シャー組立体に隣接して配置されていることを特徴とする請求項８記載のバッグネックの括り装置。
【請求項１１】
前記物品窄め組立体は、軸線の回りに回転自在にシャフトに取り付けられたバッグ停止レバーと、経路を横切って延びる位置で前記レバーを一時的にロックし、結束材料の前記リボンに近づいている物品を窄めるためにバッグネックが移動して前記レバーに係合するようにするブレーキとを有することを特徴とする請求項１０記載のバッグネックの括り装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、ワイヤレスリボンをバッグのくびれたネックの回りで捩り、バッグを閉じかつシールする方法および装置に関する。
発明の背景
「ワイヤ捩り工具（“WIRE TWISTING TOOL）」という名称に係るCharles E. Bu-rfordおよびLeonard W. Burfordの米国特許第3,059,670号、「パッケージおよびラッピング材料を結束する方法および装置（METHOD AND APPARATUS FOR TYING PACKAGES AND WRAPPING MATERIALS）」という名称に係るEarl E. Burfordの米国特許第3,138,904号、「ワイヤ結束装置（WIRE TYING DEVICE）」という名称に係るCharles E. BurfordおよびJimmy R. Frazierの米国特許第4,856,258号、および「バッグ結束機のリボン検出装置（RIBBON SENSING DEVICE FOR BAG TYER）」という名称に係るRichardsonおよびGreg P. Coxseyの米国特許第5,483,134号には、バッグ・ネックの回りにワイヤ状リボンを取り付けかつ捩じることにより、可撓性バッグを閉じるのに使用される自動バッグ閉鎖／結束機構が開示されている。
上記特許に開示された形式のバッグ結束装置は、Burford Corporation（オクラホマ州、Maysville）から市販されている。一般に、結束装置は、一塊の食パンのようなパッケージを、例えば１分間当たり１００パッケージの速度で受け入れるように構成されている。紙またはプラスチックで被覆されたワイヤリボンがロールから引き出され、バッグのネックの回りに巻かれ、切断されかつ捩じられて、再閉鎖可能なシールを形成する。
米国特許第4,797,313号には、ガラスとゴムの中間の挙動を呈するポリマー材料からなる、捩り結束具（twist tie）として使用する本質的に有機質の非金属リボンが開示されている。２５度の引張り応力の下で変形されるポリマーリボンには、約５００〜9,000 psiの間の降伏応力が発生する。不連続長さを有するリボンは、前記長さの終端部を互いに捩じり変形させることにより、解放できる迅速保持型捩り結束具に形成される。この開示には、リボンが、ポリアルキレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、スチレン−アクリロニトリルコポリマーおよびポリスチレン等のポリマーで形成できることが記載されている。任意のポリマー材料として、エラストマー耐衝撃性改良剤および可塑剤がある。この米国特許は、このリボンが、１分間当たり６０バッグのパッケージング速度で、自動バッグ閉鎖／結束機（Burford Corporation製、モデル５０−７）に使用されたことを開示している。この機械は、１〜１・1/2回捩じりのきつい結束を形成した。
米国特許第5,342,687号には、ポリマー材料を押し出し、次に該材料を約2.5倍以上の速度で延伸することにより形成される非金属無芯捩り結束具が開示されている。ポリマーは、約１００〜２５０℃の結晶化温度範囲で、約１０〜６０％の結晶化度をもつポリマー樹脂から形成され、微量のガラスビーズを含有させることもできると記載されている。
従来の自動バッグ閉鎖／結束機は、ワイヤ結束具材料に使用されるように構成されていた。非金属無芯捩り結束リボンは、異なる断面形状、およびツイスタフックにおけるリボンのスリップ、緩い結束、および時にはホルダからのリボン端部の解放を引き起こす物理的特性を有している。
発明の要約
本願に開示するバッグ・ネック結束装置はモータ駆動型ギャザリングベルトからなるバッグ・ネック・ギャザリング機構を有し、ギャザリングベルトは、バッグ・ネックを一平面内の一経路に沿って移動させ、結束材料からなるリボンの自由端を保持するリボンホルダに隣接して配置された電気ブレーキにより制御されるバッグストッパと係合させる。モータ駆動型ニードルが、結束材料のストランドを、バッグのギャザ・ネックの回りに巻き付け、モータ駆動型ツイスタフック組立体が、ギャザ・ネックに隣接するリボンの自由端および走行端と係合する。
結束装置の別の副組立体には、独立制御される２方向ブラシ型サーボモータが取り付けられる。各サーボモータは、結束装置の各サイクルについての所定シーケンスで各サーボモータを正確に始動させ、制御しかつ停止させる多チャンネルマイクロコントローラの制御の下で、閉ループフィードバックシステムのソリッドステートＤＣモータコントローラにより制御される。
改善されたホルダ−剪断組立体は、ホルダに形成されたＶ型溝と、リボンが切断される前に幾つかの異なる領域でリボンと接触されるグリッパフィンガに形成されたＶ型リブとを有している。グリッパフィンガが回転されると、グリッパフィンガは、リボンをホルダ切断領域のコーナ内に押し込む。リボンに作用する張力は、リボンを押し出しかつリボンを掴んで予保持する。グリッパフィンガが更に回転すると、リボンが金型成形されかつホルダの切刃上に曲げられる。これにより、リボンは、切断される前に、グリッパフィンガの表面とホルダの表面との間に固定保持される。
ホルダのＶ型溝およびグリッパフィンガのＶ型リブは互いに平行ではなく、従って、リボンに作用する張力が増大するとグリップ作用が増大する。
グリッパフィンガを移動させるべく連結されたシャトルバーが弾性ブシュに取り付けられており、これにより、カムおよび他の付勢機構を調節することなく、ワイヤリボンまたはワイヤレスリボンの種々のゲージをホルダ−剪断組立体に使用できる。
ツイスタフックに隣接してリボンガイドが取り付けられており、該リボンガイドは、ツイスタフックの回転により、リボンの切断されたセクションの尾部をガイド面を横切って引き出し、これによりリボンをツイスタフックに対してほぼ９０°の角度に配置して、ツイスタフックがリボンの尾部と確実に係合してリボンとツイスタフックとの間の滑りを防止できるようにする。リボンがツイスタフックにより確実にグリップされると、リボンは、ツイスタフックと、リボンが包囲したバッグ・ネックとの間で所定の捩り回数だけ捩じられる。このグリップ作用によって、リボン材料がバッグのギャザ・ネックの回りできつく引っ張られる。
以下の説明は、本発明の特定実施形態および特徴を示すためのもであり、いかなる意味でも本発明の範囲を制限するものではない。
図面の説明
本発明をより良くかつ完全に理解できるようにするため、本発明の好ましい実施形態を示す図面をここに添付する。
図１は、バッグ・ネック結束装置の前部を示す斜視図である。
図２は、バッグ・ネック結束装置の概略正面図である。
図３は、バッグ・ネック結束装置の概略後面図である。
図４は、図２の４−４線に沿う矢印方向から見た端面図である。
図５は、図２の５−５線に沿う矢印方向から見た、バッグ・ネック結束装置の排出端を示す概略端面図である。
図６は、図２の６−６線に沿う矢印方向から見た平面図であり、構造の細部をより明瞭に示すため部品は破断して示されている。
図７は、閉ループマイクロコンピュータ制御型制御システムの配線図である。
図８は、一完全作動サイクル中のニードル・フック・剪断組立体の作動シーケンスを示すグラフである。
図９は、ツイスタフックおよびリボンガイド板を示す部分斜視図である。
図１０は、ツイスタフック組立体およびホルダ−剪断組立体を示す部分斜視図である。
図１１は、ホルダ−剪断組立体が反転位置にあるところを示す概略斜視図である。
図１２は、ホルダの表面の角度関係を示す概略図である。
図１３は、グリッパフィンガとホルダとの間のピンチ角度を示す概略図である。
全図面を通して、同類部品は同じ参照番号で示されている。
好ましい実施形態の説明
図１および図２において全体を参照番号１０で示すワイヤ結束装置は、F-razierの１９９６年１月９日付米国特許第5,483,134号（該米国特許の開示は、全ての目的で本願に援用する）に開示された形式のものが好ましい。以下により完全に説明するように、この装置には、種々の材料で構成された種々の形式のリボンがバッグの結束に使用されるときに優れた性能が得られるようにするためのツイスタフック組立体５０およびホルダ−剪断組立体６０が組み込まれている。
ワイヤ結束装置１０は、Burfordの米国特許第3,138,904号および第3,919,829号（該米国特許の開示は全ての目的で本願に援用する）に開示された形式のコンベア３００の側部に隣接して取り付けられる。コンベア３００は、例えば、食パンの塊１２５を、高速連続態様でワイヤ結束装置１０に導き、該装置に通しかつ該装置から排出させるべく搬送する。コンベア３００は当業者に良く知られたものであり、以下により詳細に説明する駆動機構を除き、コンベア３００をこれ以上説明する必要はないと考える。他の構造でコンベアを形成できることも考えられる。
図１に示すように、参照番号２０は、バッグ１２５を、経路１２５に沿って、ニードル組立体４０、ツイスタフック組立体５０およびホルダ−剪断組立体６０に隣接する位置に移動させるバッグギャザリング装置の全体を示す。より詳細に後述するように、リボン１５の自由端は、ホルダ−剪断組立体６０にグリップされる。バッグ・ネックは、内容物の回りでバッグ１２５に所定張力を付与するための上下の面板１６、１７間のスロット１２２を通って移動する。ニードル組立体４０はバッグのギャザ・ネックの回りにリボンを巻き付け、ツイスタフック５０は、バッグ１２５のネックの回りでリボン１５の一部を捩じるべく作動する。リボン１５は、紙またはプラスチックで被覆されたワイヤで構成するか、プラスチックまたは他の任意の材料からなるリボンで構成できることに留意すべきである。リボン１５のストランドは、結束材料のスプール４１ｃから、軸４１ａ′に取り付けられた１つ以上のプーリ４１、４１ａ、４１ｂの回りに通される。
スプール４１ｃの取付け方法は、「パッケージ結束装置および包装材料（APP-ARATUS FOR TYING PACKAGES AND WRAPPING MATERIALS）」という名称にかかる米国特許第3,919,829号（該米国特許の開示は全ての目的で本願に援用する）に開示された取付け方法と同じである。しかしながら、図１に最も良く示すように、結束材料のスプール４１ｃは軸に取り付け、リボン１５を、スプール４１ｃからローラ４１ｂ、４１ａ、４１の回りに導き、ニードルローラ４４の回りに通して、リボン１５の端部をホルダ−剪断組立体６０にグリップさせることができることに留意すべきである。スプール４１ｃは、ブレーキ（図示せず）と係合する軸に取り付けられる。ニードル４２がバッグのギャザ・ネックの回りに材料のループを形成すると、慣性力およびブレーキにより発生された力が、ローラ４１ａが取り付けられたクランクアームが回転されるときに、スプール４１ｃを瞬間的に静止状態に維持する。
より詳細に後述するように、プーリ４１、４１ａ、４１ｂのうちの１つには、スプール４１ｃから分配されたリボン１５の量を計算できるセンサ装置を設けるのが好ましい。センサ装置は、バッグ・ネックが存在するか否かを決定する。ニードル４２が第２図に実線で示す位置から破線で示す位置へと移動するときに、バッグ・ネックがリボンの経路内に存在しない場合には作動サイクルが中断され、このため、ホルダ−剪断組立体６０は付勢されずかつツイスタフック組立体５０は回転しない。これにより、さもなくばバッグ・ネックが存在しない場合にリボンを落下すなわち解放するであろうホルダ−剪断組立体６０の付勢が防止される。
バッグ結束装置のフレームは多くの構造にすることができる。図示の実施形態では、上下の面板１６、１７は、バッグ・ネックの通過を可能にするスロットが形成された、垂直に延びる端板１８、１９の前縁部に支持されている。両端板１８、１９の下部の間に水平取付け板１９ａが延びており、垂直取付け板１６ａが端板１８から外方に延びている。
ギャザリング組立体２０を駆動するためのモータＭ１が垂直取付け板１６ａの上部に取り付けられており、モータＭ１の後端部にはエンコーダＥ１が取り付けられている。ニードル組立体４０を駆動するためのモータＭ２が面板１６の上部に取り付けられており、モータＭ２の後端部にはエンコーダＥ２が、前端部にはギアボックス４６が取り付けられている。ツイスタフック組立体５０を駆動するためのモータＭ３が水平に延びる取付け板１９ａに垂直に取り付けられており、モータＭ３の後端部にはエンコーダＥ３が取り付けられている。ホルダ−剪断組立体６０を駆動するためのモータＭ４が端板１８に取り付けられており（図示の実施形態ではモータＭ２の下に配置されている）、モータＭ４の後端部にはエンコーダＥ４が取り付けられている。
図１〜図５に示すように、本発明の好ましい実施形態では、バッグ・ネックギャザリング装置２０は、被駆動プーリ２４およびアイドラプーリ２６、２７、２８の回りを周回する上方のギャザリングベルト２２を有する。バッグ・ネックギャザリング機構２０は更に、被駆動プーリ３４およびアイドラプーリ３６、３７、３８の回りを周回する下方のギャザリングベルト３２を有する。第１図に最も良く示すように、アイドラプーリ２７と２８との間に位置する上方のギャザリングベルト２２の部分２９は、被駆動プーリ３４とアイドラプーリ３６との間に位置する下方のギャザリングベルト３２の部分３９に対して実質的に平行でかつ近接した間隔を隔てている。図示の実施形態では、ギャザリングベルト２２、３２は、第２図に示すように、平面Ｐ内の経路１２に沿ってバッグ・ネックを移動させる。ばね２１ａ、２１ｂにより弾性的に上方に押圧されておりかつベルクランクを介して作動される圧力パッド２１が、ベルト２２、３２を、バッグまたは結束すべき他の材料のネックと摩擦係合した状態に維持する。
第３図および第５図に最も良く示すように、被駆動軸２５は、その一端に被駆動プーリ２４が取り付けられ、かつ他端にプーリ２３が取り付けられている。被駆動軸３５は、その一端に被駆動プーリ３４が取り付けられ、かつ他端にプーリ３３が取り付けられている。モータＭ１の駆動軸に取り付けられたプーリ３０が、ベルト３１を介してプーリ２３、３３を駆動し、これにより、第２図に示すように、被駆動プーリ２４が時計回り方向に回転し、一方、被駆動プーリ３４は反時計回り方向に回転する。ギャザリングベルトとコンベア上の製品との間には、ベルトガード１６ａ、１６ｂ、１７ａを設けるのが好ましい。バッグ・ネックは、ブラシ（図示せず）によりベルトガードのスロット内に移動され、バッグ内の製品は、バッグ・ネックがギャザリングベルト２２、３２によりバッグ停止レバー８０の回りに引き寄せられるときに、ベルトガードと係合する。バッグにギャザ・ネックを形成するのに他のギャザリング構造を使用できることに留意すべきである。
「左」、「右」、「時計回り方向」、「反時計回り方向」、「水平」、「垂直」、
「上」および「下」等の用語は、図面に関連して使用される場合には、一般に、図示の実施形態における部品の方向をいうが、必ずしも使用中の部品の方向ではない。本願明細書で使用されるこれらの用語は、便宜上、相対位置および／または相対方向をいうに過ぎず、いかなる意味においても制限的なものであると理解すべきではない。
図７に示すように、モータＭ１はソリッドステートＤＣモータコントローラ９１により駆動され、該コントローラは、上下のギャザリングベルト２２、３３の移動速度と、バッグギャザリング機構２０に隣接してパッケージ１２５を移動させるコンベア３００の速度とを実質的に同期させるべく、モータＭ１の速度を変えることができる。例えば、結束装置１０が１分間当たり１００個のバッグのネックをギャザリングおよび結束する場合には、コンベア３００は１分間当たり約３００フィートの速度でバッグを結束装置に供給し、かつ両ギャザリングベルト２２、３２は１分間当たり３０５フィートの速度で駆動されるのが好ましい。これにより、バッグのネックを、ネックのギャザリングのために加速させ、リボンを結束する間は瞬間的に停止させ、次に、実質的に連続的な作動で排出させることができる。
より詳細に後述するように、ギャザリング組立体２０はまたバッグ停止レバー８０（図２、図３）を有しており、該バッグ停止レバー８０は、図示の実施形態では水平軸線の回りで回転運動する軸８５に取り付けられている。軸８５は電気ブレーキ８２を通って延びている。該電気ブレーキ８２は、レバー８０を、経路１２を横切る下降位置に瞬間的にロックし、これにより、ギャザリングベルト２２、３２はバッグ・ネックを移動させてレバー８０と係合させる。バッグ・ネックがギャザリングされかつ結束されると、電気ブレーキ８２が解除されて、両ベルト２２、３２の間に支持されたギャザ・ネックがレバー８０を上方に押圧し、これにより、レバー８０がギャザ・ネックの移動を妨げなくなる。ギャザ・ネックがレバー８０を通過した後、レバー８０は、経路１２を横切って延びる図示の位置に戻る。
図１〜図４および図７に最も良く示すように、ニードル組立体４０は、リボン材料からなるストランド１５をバッグのギャザ・ネックの回りに巻き付けるべく配置される。ニードル組立体４０は、アイドラローラ４４、４４ａ、４４ｂを支持するニードル４２を有する。ニードル４２は、モータＭ２により駆動されるギアボックス４６の出力軸４５に取り付けられている。第１図および第２図には、ニードル４２がそのホーム位置にあるところが示されている。モータＭ２は、ニードル４２を、第２図に実線で示す位置から破線で示す位置へと移動させ、次に反転して、ニードル４２を第２図に実線で示す位置に戻す。
図１、図３および図７に示すように、ツイスタフック組立体５０は、ベアリング５３により回転可能に支持されたツイスタ軸５２を有し、該ツイスタ軸５２の一端にはフック５４が、他端にはプーリ５５が支持されている。モータＭ３の駆動軸には駆動プーリ５６取り付けられており、該プーリ５６は、ベルト５８を介してプーリ５５を駆動する。
ベアリングブロック５３に固定されかつ軸５２に対してほぼ平行に延びている支持板５７の上端部にはリボンガイド板５８が取り付けられている。リボンガイド板５８は軸５２を包囲する開口を有し、該開口はツイスタフック５４に対してほぼ横方向に延びる上面を形成している。リボン１５の尾部はホルダ−剪断組立体６０から上方に延び、軸５２が回転されるとフック５４と係合する。
このリボン１５の尾部は、ツイスタシャフト５２に設けられたツイスタフック５４を横方向に延びるリボン案内面５８に隣接して回転させると、ほぼツイスタシャフト５２に平行に延びるようになり、リボンがツイスタフック５４によってリボン案内面５８を横切って引っ張られてほぼツイスタシャフト５２に垂直に延びるようにされる。
第９図に最も良く示すように、リボン１５のループ部分は、軸５２に取り付けられたフック５４の上方に位置する。
図１０に最も良く示すように、リボンガイド板５８は、ツイスタフック５４とホルダ−剪断組立体６０との間に配置されている。
図１、図２、図５および図７に最も良く示すように、参照番号６０で全体を示すリボンホルダ−剪断組立体は、Charles E. Burfordの米国意匠登録第307,281号および「ワイヤ結束装置（WIRE TYING DEVICE）」という名称に係るCharles E. BurfordおよびJimmy R. Frazierの１９８９年８月１５日付米国特許第4,856,258号に開示された形式のホルダ−剪断組立体からなる。ホルダ−剪断組立体６０はグリッパアーム６２を有し、該グリッパアーム６２の一端には、グリッパフィンガ６４がボルト６５により取付け板６６に対して回転可能に固定されている。取付け板６６の端部には１対のアンビル６８、６９が形成されており、各アンビルは剪断面６８ａ、６９ａと協働して、以下に詳述するようにしてリボンのストランドを切断する。
図１１および図１２に示すように、グリッパフィンガ６４が回転されると、グリッパフィンガは、リボンを、保持領域を形成する傾斜面６９ｃ、６９ｃ間のコーナ６９ｄ内に押し込む。リボンには張力が作用しているので、この「Ｖ」点は、リボンを押し出しかつ掴んでリボンを予保持する。グリッパフィンガが更に回転すると、リボンは、点６９ｂの回りで金型成形され、かつアンビル６９の切刃６９ａ上で曲げられる。
グリッパフィンガは、アンビル６９の表面６９ｃ、６９ｄと同じ角度で傾斜して配置された表面を備えたリブ６４ａ、６４ｂを有している。しかしながら、リブ６４ａの縁部と、表面６９ｃ、６９ｃ間の内側セクション６９ｄとは平行ではない。図１３に示すように、リブの表面は、ピンチ角度を形成する拡開断面をもつテーパ状スロット６７を形成する。リボンが切断領域から引き出されるとき、スロット６７は、張力が増大するにつれてリボンを一層きつく挟む。
ニードル４０が図２の実線位置から破線位置に移動すると、リボン１５の張力は、リボンがバッグのギャザ・ネックの回りに巻き付けられるときに増大することは容易に理解されよう。
グリッパフィンガ６２は、ボルト７５ｃが通る弾性ブシュ７５ｂを備えた円筒状端部７５ａを有するシャトルロッド７５により、アンビル６８、６９の間で振動される。本発明の装置は、スロット６７内の種々のサイズのリボンに適合できるように、弾性ブシュ７５ｂが圧縮されかつ変形されるため、ワイヤまたはワイヤレスリボン１５および種々のゲージのワイヤまたはワイヤレスリボンに有効に作動する。
カム７５のプロファイルは、カムおよびシャトルバーがホーム位置にあるとき、カムフォロワの位置を変えることなく、カムが数度に亘って回転できるようにする形状を有している。これはカムが迅速に回転されるようにして行なわれ、また、モータがホーム位置を通り越した場合には、カムを所望のホーム位置に戻すことができる。
ワイヤおよびワイヤレスリボンは全て同じ形状ではなく、厚さも変化するので、弾性ブシュ７５ｂの圧縮により種々の寸法に適合できる。リボン１５がスロット６７内の保持領域に捕捉されると、弾性ブシュ７５ｂが撓んで、リボン１５に対し一定圧力を保持する。これにより、カム７０およびカムフォロワ７１、７３を調節する必要なくしてリボンの種類または厚さを変えることができる。
図５および図７に示すように、カム７０はモータＭ４の軸に取り付けられており、かつベアリング７６内で往復運動できるように取り付けられたシャトルロッド７５に固定されかつ間隔を隔てて配置されたアーム７１、７３上のカムフォロワ７２、７４と係合するように構成されている。リンク７５ａが、グリッパアーム６２の端部とシャトルロッド７５とを連結している。
モータＭ４の軸が１／２回転すると、カム７０が、カムフォロワ７２、７４を介して、シャトルロッド７５を移動させる力を発生し、作動アーム６２をボルト６５の回りで枢動させる。リボンの自由端は、どの方向にグリッパフィンガ６４が変位されているかに基づいて、グリッパフィンガ６４の端部と、アンビル６８または６９との間にグリップされる。より詳細に後述するように、ニードル４２が、バッグのギャザ・ネックの回りにリボン１５の中間セクションを巻き付けるとき、リボンはグリッパフィンガ６４と他のアンビル６８または６９との間に配置されるであろう。グリッパフィンガ６４がその反対位置に変位されると、リボンが切断され、リボンのストランドの自由端がグリッパフィンガ６４とアンビル６８または６９との間にグリップされる。
図２に示すように、ローラ４１は複数の割出し点４１ｘを有している。割出し点４１ｘは、図示の実施形態では、ローラ４１が回転する軸線の回りで周方向に間隔を隔てて配置された鋼製の位置合わせピンにより形成されている。
割出し点４１ｘの近くには、割出し点４１ｘの存在が検出されたときに電気回路を付勢するための近接スイッチ（図示せず）が配置されている。近接スイッチは慣用的なものであり、適当な電源および増幅器を介してＣＰＵ９６に接続される。
かくして、ＣＰＵは、近接スイッチの出力をモニタし、ローラ４１に設けられたインデックスピン４１ｘによって生じたパルスをカウントする。ＣＰＵ９６は、ニードル４２が図面の図２に示す実線で輪郭を表した位置から図面の図２に示す破線で輪郭を表した位置に向かって移動しているときに、バッグのネックが存在しているかどうかを判定するために小出しされたリボンの量を計算する。もしニードル４２がリボンをバッグのネックに巻き付けていなければ、ＣＰＵは、動作サイクルの残部の一部を終了してホルダ−シャー６５を動作させないでグリッパフィンガ６４とアンビル６８又は６９との間で把持されたリボン１５の端を離さないようにする。
図面の図１、図２及び図３を参照すると、バッグ停止レバー８０が、水平軸線の回りに回転自在にシャフト８５に取り付けられている。シャフト８５は、電気式ブレーキ８２を貫通していて、このシャフトにはクランクアーム８５ａが固定され、このクランクアーム８５ａは、バネ８３により図３で見て時計回りの方向に弾性的に付勢されている。
電気式ブレーキ８２に通電するためのタイマを作動させるスイッチ８６がスイッチアーム８８によって作動され、この電気式ブレーキ８２は、バッグのネックの前縁を拘束するためにバッグ停止装置８０を所定の期間、例えば０．２５秒間、固定位置に一時的にロックして、窄めベルト２２，３２がバッグネックをバッグ停止装置８０に隣接して窄めるようにする。所定の期間の終りに、電気式ブレーキ８２を非通電状態にして、バッグネックの直線運動によりバッグ停止装置８０を上方に回転させてバッグを解除し、これがコンベヤによって運び去られるようにする。バッグ停止装置８０は、バネ８３によって図面の図３に示す位置に向かって付勢されている。バネ８３に代えてバランスウエイト、空気圧シリンダ又は他の適当な付勢機構を用いてバッグ停止装置８０をそのホームポジションに向かって弾性的に付勢しても良いことは明らかである。
モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４は、アーマチュアの両端に印加された電圧に比例する出力を有する両方向永久磁石型ＤＣブラシタイプのサーボモータである。かかるモータは、“Power Master 8304”２４ボルトＤＣ連続パワーモータとしてアイオワ州スー・センター所在のグロショップ・インコーポレイテッド（Groschopp Inc.）から市販されている。１５００ｒｐｍでは、モータは１６オンス・インチのトルクを発生し、その出力は４．２アンペアで０．０９０馬力てある。２４５０ｒｐｍでは、トルクは４７オンス・インチ、出力は５アンペアで０．１１３馬力である。５４００ｒｐｍでは、トルクは３７オンス・インチ、出力は８．２アンペアで０．１９７馬力である。
他形式のモータ及び別のサイズのモータを用いて種々の組立体を駆動しやすくしてもよいことは注目される。例えば、小型モータを、物品、例えば電気コードのコイル、水ホース、管類又は糸及びケーブル、ロッド又はニンジンの束や他の製品を集めて縛るのに用いられるカウンタトップモデルに使用することが意図されている。
各モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４のアーマチュア巻線の片側は、アースに接続されており、アーマチュア巻線を通る電流の極性を逆にすると、モータの回転方向が逆になる。
モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４はそれぞれ、その駆動シャフトに取り付けられた符号器（エンコーダ）Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３又はＥ４を有し、これら符号器はそれぞれ、モータシャフトの位置を表わす電気信号を復号器（デコーダ）Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に送る。
図面の図７を参照すると、符号９０は、電流をバッグのネック窄め機構２０に設けられたモータコントローラ９１及びモータＭ１、ニードル組立体４０に設けられたモータコントローラ９２及びモータＭ２、ツイスタ組立体５０に設けられたモータコントローラ９３及びモータＭ３及びホルダ−シャー組立体９０に設けられたモータコントローラ９４及びモータＭ４にそれぞれ送るための電源を示している。
本システムは、図７に概略的に示すコンピュータ９５によって制御され、このコンピュータ９５は、一組の命令を受け入れてこれらを記憶し、所定の且つ予測可能な仕方で命令に従って動作する。マイクロプロセッサ９６がプリント回路基板に取り付けられており、このプリント回路基板には薄い金属層を被着し、次にこれをエッチングしてトレースを形成する。中央処理装置の電子部品は、はんだで基板に取り付けられていて、基板上のエッチングされたトレースを通る電子信号を変えることができるようになっている。
適当な３２ビット統合型マイクロコントローラ９６は、“MC68332 SIM”という商品名でイリノイ州シャンバーグ所在のモトローラ・インコーポレイデッドから市販されているＭＣ６８３３２である。
ＭＣ６８３３２マイクロコントローラ９６は、インテリジェント周辺モジュール、例えば時間プロセッサユニット（ＴＰＵ）を内蔵しており、このＴＰＵは、複雑なモータ制御又はパルス幅変調に対する簡単な入力キャプチャ又は出力キャプチャを行えるよう時間に関連したアクティビティを実行する１６のマイクロコード化チャネルを提供する。高速シリアル通信が、利用可能な同期プロトコル及び非同期プロトコルを備えた待機シリアルモジュール（ＱＳＭ）によって行われる。完全静的待機ＲＡＭが２キロバイトであれば、システム及びデータスタック、及びバッテリのバックアップのための手段を備えた可変記憶装置への高速２サイクルアクセスが可能である。１２のチップセレクトは、外部記憶装置又は周辺装置への高速アクセスを可能にするようシステムインテグレーションを高める。これらモジュールは、チップ上でモジュール間バス（ＩＭＢ）経由で接続されている。ＣＰＵボードは、データ信号及びアドレス信号を送るコネクタヘッダにより補助ボード９８に接続されている。パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を発生するドライバ回路Ｃ１〜Ｃ４が、復号器Ｄ１〜Ｄ４と共に補助ボード上に取り付けられている。ドライバ回路Ｃ１〜Ｃ４からのパルス幅変調信号は、モータドライバ９１〜９４に送られ、正又は負のＤＣ電力を選択的に送ってモータＭ１〜Ｍ４の動作を制御する。
信号を符号器Ｅ１〜Ｅ４から復号器Ｄ１〜Ｄ４に送る回路、パルス幅変調信号をドライバ回路Ｃ１〜Ｃ４からモータドライバ９１〜９４に送る回路、電力をモータドライバ９１〜９４からモータＭ１〜Ｍ４に送る回路は、閉ループ制御系を構成している。閉ループ制御系は、動作についてフィードバックの考え方を利用しており、出力ＰＷＭ信号は、中央処理装置のマイクロコントローラの基準入力の予め割り当てられた機能に送られる。マイクロコントローラ９６は、スイッチアーム８８が図３に示すそのホームポジションに戻った後、時間の関数として予め割り当てられた順序でＲＡＭ記憶装置に記憶されているプログラム運動によって決定された制御ＰＷＭ信号を送る。制御ＰＷＭ信号は、制御回路に送られる。モータＭ１〜Ｍ４のシャフトに接続された符号器Ｅ１〜Ｅ４はそれぞれ、各モータのシャフトの位置を指示する直角位相信号を復号器Ｄ１〜Ｄ４に送る。各制御回路Ｃ１〜Ｃ４に送られた制御ＰＷＭ信号は、モータドライバ９１〜９４に送られる。復号器Ｄ１〜Ｄ４からの直角位相信号を読み取って制御ＰＷＭ信号を調節する。
ニードル組立体４０、ツイスタフック組立体５０及びホルダ−シャー機構６０を制御するためにモータＭ２，Ｍ３，Ｍ４への配電をそれぞれ制御するドライバ９２，９３，９４は、実質的に互いに同一である。モータＭ２，Ｍ３，Ｍ４の各々の巻線の片側は、アースに接続されている。ドライバ９２，９３，９４は、モータＭ２，Ｍ３，Ｍ４を逆方向に駆動するために正又は負のいずれかの電力をモータ巻線の他方の側に送る。例えば、正の３４ボルト直流電流がモータＭ２の巻線に送られると、そのシャフトは時計回りに駆動される。もし負の３４ボルト直流電流がモータＭ２の巻線に送られると、そのシャフトは反時計回りに駆動されることになる。
バッグ窄め組立体２０に連結されたモータＭ１のドライバ９１は、モータＭ１を逆方向に駆動する必要がないのでこれが負の直流電流を送る機能を備えていないという点を除けば、ドライバ９２，９３，９４と同一である。
各モータＭ１〜Ｍ４のシャフトの加速度、速度及び位置を制御するためのソフトウェアが、ＣＰＵボード上のＦＥＥＰＲＯＭ記憶装置に記憶されている。図１１は、一動作サイクル中におけるニードル、フック及びシャー組立体の動作シーケンスの略図である。マイクロコントローラ９６は先ず最初に、制御回路Ｃ２を介してモータＭ２に送られる信号により制御される、図３に示すそのホームポジション又は定位置から図３に破線で示す輪郭位置までのニードル４２の運動を開始させるプログラムを記憶させるためのシリアルポートＲＳを介してコンピュータでプログラムされる。ニードル４２が、輪郭が実線で示された位置から輪郭が破線で示された位置に向かって移動している間、プログラムにより、信号が制御回路Ｃ３からモータＭ３に送られ、ツイスタフック５４の回転を開始させてツイスタ５４の回転をＲＡＭ記憶装置内の動作プロフィールによって制御される所定の回転数、続行させる。同様に、ニードル４２及びツイスタフック５４が所定位置にあるとき、モータＭ４を付勢させてカム７０を回転させ、それによりブリッパフィンガ６４を移動させてリボンの自由端を開放してセグメントをリボンのストランドの端から切断する信号がドライバ回路Ｃ４から送られることになる。ソフトウェアによって制御される時点で、ニードル４２を図３の破線の輪郭線で示す位置からそのホームポジションに戻す信号がモータＭ２に送られることになる。ツイスタフック５４を逆方向に二回転させて、バッグのネックの周りにねじられて形成されている結び目を吊ってツイスタフック５４から外して括りサイクルを完了させる信号がモータＭ３に送られる。
バッグのネックが窄めベルト２２とベルト３２の間に移動すると、スイッチアーム８８は図３に示す位置から下方に移動して、それにより電気式ブレーキ８２を付勢し、したがってベルト２２，３２がバッグのネックを移動させてこれをバッグ停止装置８０に係合させ、それによりネックを窄める。バッグのネックの後縁がスイッチアーム８８の端を越えると、スイッチアーム８８は図３に示す位置に戻って、スイッチ８６が新しい括りサイクルを開始させる信号をマイクロコントローラに送る。
好ましい実施形態の詳細な説明を行ったが、本発明は、図面に記載された部品の特定の配置状態及び特定の特徴には限定されることはない。かかる説明は本発明の例示の実施形態についてのものに過ぎず、本発明は種々の形態で実施できる。
【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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