УСТРОЙСТВО И СПОСОБ НАЛОЖЕНИЯ ЛЕНТЫ ВОКРУГ СВЯЗКИ ПРЕДМЕТОВ
DEVICE AND METHOD FOR APPLYING TAPE AROUND BUNDLE OF ARTICLES

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение в целом имеет отношение к устройствам и способам для наложения одной или более лент вокруг связки предметов. Устройства имеют накопитель для накапливания лент.
Описание предшествующего уровня техники
Обвязывающие машины для наложения гибких лент вокруг связок предметов, были разработаны в последние годы и раскрыты в патентах U.S. № 5560180, U.S. № 6363689 и патентной публикации U.S. № 2002/0116900 А1. Конвейер часто передает связку к селекции обвязки, где ленты автоматически накладываются перед тем, как конвейер выводит обвязанную связку из секции обвязки.
Фиг.1 - фронтальная изометрическая проекция обычной обвязывающей машины 10. Обвязывающая машина 10 имеет несколько главных узлов, включая подающий и натяжной узел 15, накопитель 14, узел 40 запечатывания, транспортирующий узел 50 и систему управления 60, имеющую область 65 интерфейса оператора. Обвязывающая машина 10 может также включать раму 70, которая конструктивно поддерживает и/или содержит главные части узлов машины 10. Сборка и целевое назначение обычных главных узлов описаны подробно в патенте U.S. № 6363689. Накопитель 14 может накапливать часть ленты, используемой для обвязывания. К сожалению, накопители часто могут работать со сбоями из-за сложных движущихся частей, используемых для подачи ленты в приемник накопителя. Дополнительно, может быть трудно выполнить обслуживание на накопителе 14 из-за ограниченного доступа к внутренней части приемника, в котором накоплена лента. Лента в приемнике часто становится искривленной, запутанной или иначе искаженной. К сожалению, часто трудно получить доступ к ленте и управлять ею, чтобы возвратить ленту к требуемой конфигурации для дальнейшего обвязывания.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Описание, представленное ниже, описывает обвязывающее устройство, узлы обвязывающего устройства и способы наложения одной или большего количества лент вокруг связки предметов. Обвязывающее устройство, описанное здесь, состоит из отдельных узлов. Эти узлы могут быть модульными и легко измененными, чтобы соответствовать различным техническим условиям продукта и упаковки. Система управления может дополнить механические компоненты обвязывающего устройства через автоматизированные действия и сигналы управления и с помощью одного или более двигателей (например, сервопривода, шаговых двигателей и т.п.). Например, во время операции первичного натяжения ленты, система управления контролирует один или более сигналов положения от датчика положения прижимного ролика подачи и заканчивает первичное натяжение ленты, когда определено состояние проскальзывания. Затем система управления начинает операцию вторичного натяжения ленты. Операция вторичного натяжения ленты длится заданный период времени, в то время как система управления запускает управляемую сервоприводом операцию сваривания ленты, при которой лента вокруг связки закрепляется. Система управления может также управлять количеством ленты, накопленной в накопителе, перед, во время и/или после процесса обвязывания.
В некоторых вариантах осуществления обвязывающее устройство для обвязывания предметов включает направляющий узел и накопитель. Направляющий узел простирается вокруг секции обвязывания (например, секции, в которой предметы помещены для обвязывания) и может быть приспособлен, чтобы получать ленту и обвязывать предметы, используя ленту. Накопитель может быть приспособлен накапливать используемую ленту посредством направляющего узла. Направляющий узел может включать различные типы секций обвязывания, подходящих для использования во время процесса обвязывания.
В некоторых вариантах осуществления накопитель включает систему конвейера ленты и контейнер накопителя. Система конвейера ленты включает узел подачи ленты и узел получения ленты, расположенный на расстоянии от узла подачи ленты так, что траектория движения ленты проходит между узлом подачи ленты и узлом получения ленты. Контейнер накопителя образует камеру и вход. Контейнер накопителя также включает устройство изменения маршрута ленты, подвижное между закрытым положением и открытым положением для того, чтобы закрывать и открывать вход, соответственно, так, чтобы лента проходила по траектории движения ленты и поддерживалась с помощью или располагалась над устройством изменения маршрута ленты в закрытом положении и чтобы лента беспрепятственно и свободно перемещалась вниз через вход, когда устройство изменения маршрута ленты находится в открытом положении.
В некоторых вариантах осуществления обвязывающее устройство включает направляющий узел для обвязывания предметов и накопитель, имеющий систему конвейера и приемника накопителя. Система конвейера ленты может подавать ленту в приемник накопителя, используя силу тяжести.
В некоторых вариантах осуществления накопитель для обвязывающего устройства включает первый узел конвейера ленты, второй узел конвейера ленты и контейнер накопителя. Контейнер накопителя может образовывать камеру для того, чтобы получать ленту, которая используется обвязывающим устройством. Контейнер накопителя включает устройство изменения маршрута ленты, подвижное между положением поддерживания ленты и положением накопления ленты. Устройство изменения маршрута ленты включает участок взаимодействия, размещенный рядом с линией обработки, проходящей между первым узлом конвейера ленты и вторым узлом конвейера ленты, когда устройство изменения маршрута ленты находится в положении поддерживания ленты. В некоторых вариантах осуществления, например, устройство изменения маршрута ленты может быть размещено после линии обработки так, что лента, размещенная рядом с линией обработки, может упасть вниз в камеру накопителя. В некоторых вариантах осуществления вход ленты для камеры сформирован между первым узлом конвейера ленты и вторым узлом конвейера ленты, поскольку участок взаимодействия перемещается в сторону от линии обработки, когда устройство изменения маршрута ленты перемещается от положения поддерживания ленты до положения накопления ленты.
В некоторых вариантах осуществления накопитель для обвязывающего устройства, может включать систему конвейера ленты, шарнирное устройство изменения маршрута ленты и приемник ленты. Система конвейера ленты может иметь окно (например, горизонтально проходящее окно), вдоль которого может проходить лента. Шарнирное устройство изменения маршрута ленты установлено на расстоянии от системы конвейера ленты. Устройство изменения маршрута ленты может быть выполнено с возможностью взаимодействия с лентой в пределах окна системы конвейера ленты. Окно может, в основном, соответствовать форме и конфигурации входа приемника.
Приемник, в некоторых вариантах, может иметь камеру, расположенную ниже системы конвейера ленты так, что часть ленты в пределах окна вынуждена попадать в камеру из-за силы тяжести, когда устройство изменения маршрута ленты находится в первом положении. Устройство изменения маршрута ленты может быть во втором положении, чтобы препятствовать ленте формировать петлю в камере. В некоторых вариантах часть ленты может быть растянута. Когда натяжение уменьшено, лента может осесть вниз в камеру под действием силы тяжести.
В некоторых вариантах осуществления способ транспортирования ленты в пределах накопителя обвязывающего устройства включает перемещение ленты к обвязывающему устройству по существу вдоль линии обработки накопителя. Лента может быть по существу прямой, изогнутой или иметь любую другую подходящую конфигурацию во время этого процесса. В некоторых вариантах линия обработки находится выше камеры контейнера накопителя. Часть ленты, проходящая по линии обработки, может перемещаться в сторону от линии обработки, через вход накопителя и в камеру, используя, например, силу тяжести.
В некоторых вариантах часть ленты перемещается вниз, в сторону от линии обработки, чтобы заполнить контейнер. В некоторых вариантах часть ленты включает перемещение устройства изменения маршрута ленты от положения поддерживания ленты к положению накопления, чтобы создать вход, который находится ниже части ленты. Вход может иметь размеры исходя из размера ленты.
Эти и другие выгоды раскрытых вариантов осуществления станут очевидными специалисту в данной области техники из следующего детального описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На чертежах одни и те же ссылочные позиции обозначают подобные элементы или действия. Размеры и относительные положения элементов на чертежах не обязательно изображены в масштабе. Формы различных элементов и углы могут не быть изображены в масштабе, и некоторые из этих элементов могут быть произвольно увеличены и помещены, чтобы улучшить читаемость чертежа.
Фиг.1 - изометрический и частичный фрагментарный вид обычной обвязывающей машины.
Фиг.2 - изометрический вид обвязывающего устройства в соответствии с одним вариантом осуществления.
Фиг.3 - изометрический вид варианта осуществления устройства дозирования ленты, предназначенного для подачи ленты к обвязывающему устройству.
Фиг.4 - изометрический вид накопителя в соответствии с одним вариантом осуществления.
Фиг.5 - вид спереди части накопителя в соответствии с одним вариантом осуществления.
Фиг.6 - вид поперечного сечения контейнера накопителя в соответствии с одним вариантом осуществления. Элементы, показанные на фиг.6, изображены не в масштабе.
Фиг.7 - изометрический вид верхней части накопителя в соответствии с одним вариантом осуществления.
Фиг.8 - изометрический вид верхней части накопителя с горизонтальной направляющей, показанной удаленной, при этом устройство изменения маршрута ленты находится в закрытом положении, в соответствии с одним вариантом осуществления.
Фиг.9 - вид сверху накопителя согласно фиг.8.
Фиг.10 - изометрический вид верхней части накопителя с горизонтальной направляющей, показанной удаленной, при этом устройство изменения маршрута ленты находится в открытом положении, в соответствии с одним вариантом осуществления.
Фиг.11 - вид сверху накопителя согласно фиг.10.
Фиг.12 - изометрический вид ленты, перемещающейся вдоль системы транспортировки ленты в соответствии с одним вариантом осуществления.
Фиг.13 - изометрический вид ленты, готовой перемещаться в контейнер накопителя в соответствии с одним вариантом осуществления.
Фиг.14 - изометрический вид ленты, проходящей вниз в контейнер накопителя в соответствии с одним вариантом осуществления.
Фиг.15 - вид спереди накопителя, в котором лента проходит вниз в контейнер накопителя в соответствии с одним вариантом осуществления.
Фиг.16 - изометрический вид устройства подачи и натяжения в соответствии с одним вариантом осуществления.
Фиг.17 - частичный вид спереди траектории ленты через часть узла подачи и натяжения согласно фиг.16.
Фиг.18 - увеличенный частично-разобранный изометрический вид пары внутренних и внешних направляющих ленты узла подачи и натяжения согласно фиг.16.
Фиг.19 - вид поперечного сечения, взятого по линии 19-19 на фиг.16, "L"-образных внутренних и внешних направляющих согласно фиг.18, которые формируют направляющую щель для ленты.
Фиг.20 - изометрический вид узла скрепляющей головки в соответствии с одним вариантом осуществления.
Фиг.21 - вид сверху узла скрепляющей головки согласно фиг.20.
Фиг.22 - вид сзади узла скрепляющей головки согласно фиг.20.
Фиг.23 - изометрический вид прижимной плиты и резака до установки на узел скрепляющей головки согласно фиг.20.
Фиг.24 - увеличенный изометрический вид прижимной плиты и резака согласно фиг.23 после сборки.
Фиг.25 - изометрический вид направляющего узла в соответствии с одним вариантом осуществления.
Фиг.26 - вид в разрезе частично разобранной прямой секции направляющего узла согласно фиг.25, взятый по линии 26-26.
Фиг.27 - изометрический вид угловой секции направляющего узла в соответствии с одним показанным вариантом осуществления.
Фиг.28 - вид сверху системы управления в соответствии с одним вариантом осуществления.
Фиг.29 - вид сбоку средств управления на пульте оператора системы управления согласно фиг.28.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее раскрытие, среди прочего, направлено на обвязывающие устройства, компоненты и части узлов обвязывающих устройств (например, накопитель) и способы обвязывания связки предметов. Определенные детали некоторых вариантов осуществления сформулированы в следующем описании и на фиг.2-29, обеспечивающих полное понимание таких вариантов осуществления. Специалист в данной области, однако, поймет, что настоящее изобретение может иметь дополнительные варианты осуществления и особенности и что изобретение может быть осуществлено без нескольких деталей, описанных в следующем описании.
В последующем обсуждении и в сопровождающих чертежах показан материал ленты, который назван конкретным типом материала, а именно плоской, двухсторонней, имеющей форму ленты полоской материала, исключительно ради упрощения описания различных вариантов осуществления. Однако следует понимать, что некоторые из способов и вариантов осуществления, раскрытых в настоящем описании, могут быть одинаково применимыми к различным типам материала ленты, а не только к плоскому, двухстороннему, имеющему форму ленты материалу, показанному на фигурах. Таким образом, используемые в настоящем описании понятия "лента" и "материал ленты" следует понимать как включающие без ограничения все типы материалов, используемых для обвязывания предметов, например синтетические материалы, естественные материалы, металлические материалы или некоторые другие, более твердые материалы ленты. Один тип ленты, который может использоваться со всеми или некоторыми из вариантов осуществления, описанных в настоящем описании, - бумажная лента шнурового типа, состоящая из отдельных круглых шнуров, боком связанных вместе для сформирования непрерывной ленты. Лента может быть твердой, полугибкой или гибкой, в зависимости от применения.
Фиг.2 показывает обвязывающее устройство 100, которое включает множество конвейеров 110 для перемещения связок к секции 120 обвязывания и от нее, которая окружена направляющим узлом 700. Лента, используемая в течение операций обвязывания, подается вокруг направляющего узла 700 в направлении 132 подачи ленты, которое является направлением против часовой стрелки. Рама 140, поддерживающая обвязывающее устройство 100, может быть временно или постоянно прикреплена к полу. Независимо приводимые конвейеры 110 независимо поддерживаются конвейерными рамами 145.
Некоторые из других главных узлов обвязывающего устройства 100 включают систему управления для того, чтобы программировать и управлять различными функциями устройства, накопитель 300 и узел подачи и натяжения для того, чтобы принимать и подавать ленту вокруг одной или более связок на конвейерах 110. Обвязывающее устройство 100 может далее компоноваться с узлом 500 скрепляющей головки для закрепления ленты вокруг связки. По меньшей мере некоторые из главных узлов могут иметь модульную конструкцию, которая позволяет их использовать в многочисленных конфигурациях рам или прикреплять их как добавочные компоненты к существующим обвязывающим машинам. Показанный накопитель 300 имеет модульную конструкцию для использования с широким диапазоном обвязывающих машин. Различные узлы и компоненты обвязывающего устройства 100 обсуждены ниже.
Дозатор ленты
Фиг.3 показывает один вариант модульного дозатора 200 ленты, который может использоваться с обвязывающим устройством 100. Дозатор 200 включает опорный вал 202, проходящий наружу от рамы 204 между внутренней ступицей 206 и внешней ступицей 208. Отпускающий при подаче электрического сигнала пружинный тормоз 210, скрытый позади ступицы 206, функционально связан с опорным валом 202 и с рамой 204. Если в режиме отпускания тормоз 210 допускает вращение опорного вала 202, то в противном случае тормоз 210 действует, чтобы ограничить вращение опорного вала 202. Крепежная гайка 212 с возможностью вращения установлена опорной на валу 202 и поддерживает внутреннюю ступицу 206 и внешнюю ступицу 208.
Дозатор 200 может включать направляющий шкив 216, удерживаемый на месте стопором 218. Направляющий шкив 216 позволяет ровно направлять ленту 102 с катушки 214 ленты в накопитель 300. Присутствие ленты 102, когда она направляется через направляющий шкив 216, переключает тумблер 222 выпуска ленты, когда она поступает в направляющую 318 накопителя.
Кроме того, дозатор 200 имеет больше чем одну катушку ленты, таким образом, позволяя одной катушке 214 действовать как запасная катушка, в то время как вторая активная катушка 214 снабжает обвязывающее устройство 100. Активная катушка 214 в показанном варианте осуществления - нижняя катушка; однако специалисту в данной области техники должно быть понятно, что активной катушкой могла быть или верхняя катушка, или нижняя катушка.
Накопитель
Фиг.4 показывает один вариант накопителя 300. Накопитель 300 включает систему 301 конвейера ленты и контейнер 303 накопителя. Система 301 конвейера ленты может включать узел 307 подачи ленты (на фиг.4 интегрированный с направляющей 318) и узел 309 получения ленты, расположенный в стороне от узла 307 подачи ленты. Узел 307 подачи ленты и принимающий ленту узел 309 взаимодействуют, чтобы поставить требуемое количество ленты 102, помещенной ниже горизонтальной направляющей 305, в контейнер 303 накопителя. Контейнер 303 накопителя способен к защите и хранению требуемого количества ленты для быстрой подачи в направляющий узел 700, а также чтобы временно хранить ленту 102, которая втягивается назад во время процесса натяжения.
Когда лента 102 готова для подачи через обвязывающее устройство 100 узлом 307 подачи ленты, привод 320 устройства изменения маршрута ленты тянет поворотное устройство 322 изменения маршрута ленты в закрытое положение. Лента 102 проходит над устройством 322 изменения маршрута ленты и затем направляется к принимающему ленту узлу 309, который, в свою очередь, передает ленту 102 в вертикальную направляющую 332, в узел подачи и натяжения (например, узел подачи и натяжения на фиг.16) и, в конечном счете, вокруг направляющего узла 700. Чтобы заполнить обвязывающее устройство 100 лентой 102, используется операция автоматической подачи. Различные компоненты, особенности и способы использования накопителя 300 обсуждены подробно ниже.
Накопитель 300 на фиг.4 включает монтажное основание 333 накопителя для удерживания различных компонентов и частей узлов, таких как узлы 307, 309. В некоторых вариантах осуществления монтажное основание 333 может иметь форму панели или листа, выполненного полностью или частично из одного или более металлов (например, стали, алюминия или их комбинаций), композитов, полимеров, пластмасс и т.п. Компоненты и/или части узлов могут постоянно или временно соединяться с монтажным основанием 333 через один или больше сварных швов, крепежей (например, гаек и болтов в сборе, винтов и т.д.), заклепок или подобного.
Как показано на фиг.4 и 5, узел 307 подачи ленты включает привод 310, приводное колесо 312 (показанное пунктирной линией на фиг.5) и прижимное колесо 314. Привод 310 может быть электрическим двигателем, способным приводить в движение ленту через накопитель 300. Используемое в настоящем описании понятие "привод" включает, но не ограничивается им, один или более двигателей или другие устройства, способные к преобразованию электрической энергии в механическую энергию. Триммеры двигателей включают, без ограничения, сервоприводы, асинхронные двигатели, шаговые двигатели, двигатели переменного тока и т.п. Находящийся под током привод 310 может вращать приводное колесо 312 так, что лента, между приводным колесом 312 и прижимным колесом 314, перемещается с требуемой скоростью (например, в основном, с постоянной скоростью или переменной скоростью) к принимающему ленту узлу 309.
Лента может транспортироваться по линии 313 обработки (показанной пунктирной линией на фиг.5), продолжающейся между узлом 307 подачи ленты и принимающим ленту узлом 309. (Лента не показана на фиг.5-11.) Линия 313 обработки может, таким образом, определять траекторию движения ленты между узлами 307, 309. Линия 313 обработки может быть в основном прямолинейной, немного изогнутой или может иметь любую другую подходящую конфигурацию для того, чтобы передавать ленту через верхнюю часть контейнера 303 накопителя. Показанная линия 313 обработки является несколько прямолинейной. Специалист в данной области техники может выбрать соответствующую длину, направление и положение линии 313 обработки относительно контейнера 303 накопителя, чтобы достигнуть требуемого направления ленты над контейнером 303 накопителя, как обсуждается ниже.
Принимающий ленту узел 309 на фиг.4 и 5 включает изгибающий ролик 330 и множество направляющих роликов 331а-d (все вместе 331), показанных как антифрикционные холостые ролики. Изгибающий ролик 330 и множество поддерживающих роликов 331 приспособлены принимать ленту и направлять ленту вниз в направляющую 332. В показанном варианте осуществления на фиг.5 множество поддерживающих роликов 331 расположено рядом с частью изгибающего ролика 330 так, что лента изгибается вокруг изгибающего ролика 330. Число и положение поддерживающих роликов 331 может быть выбрано исходя из размера изгибающего ролика 330, ориентации и положения направляющей 332 и/или максимального необходимой величины изгиба ленты, а также других критериев обработки, известных в данной области техники.
Как показано на фиг.5 и 6, контейнер 303 накопителя расположен рядом с линией 313 обработки и образует камеру 340 и регулируемый вход 342. Контейнер 303 накопителя включает устройство 322 изменения маршрута ленты, подвижное между закрытым положением 344 (представленным пунктирными линиями на фиг.6) для того, чтобы отклонять ленту от камеры 340, открытым положением 346, чтобы позволить ленте входить в камеру 340, и нерабочим положением 348 (представленное пунктирными линиями на фиг.6), чтобы получить доступ к камере 340. Фиг.7-9 показывают устройство 322 изменения маршрута ленты в закрытом положении для направления ленты (горизонтальная защитная накладка 305 направляющей с фиг.7 показана удаленной на фиг.8 и 9). Фиг.10 и 11 показывают устройство 322 изменения маршрута ленты в открытом положении для обеспечения накопления ленты.
Размер входа 342 на фиг.6 может быть уменьшен, перемещая устройство 322 изменения маршрута ленты от открытого положения 346 к закрытому положению 344. Размер входа 342 может тогда быть увеличен, перемещая устройство 322 изменения маршрута ленты от закрытого положения 344 к открытому положению 346. Устройство 322 изменения маршрута ленты может, таким образом, быть в открытом и закрытом положении для открывания и закрывания входа 342, соответственно. Размеры входа 342 могут выбираться исходя из размеров ленты, таким образом, позволяя использовать широкий диапазон лент, включая узкие и широкие ленты.
В некоторых вариантах осуществления, включая вариант, показанный на фиг.9, вход 342 образован прижимным колесом 314, изгибающим роликом 330, противостоящим прижимному колесу 314, устройством 322 изменения маршрута ленты и монтажным основанием 333, противостоящим устройству 322 изменения маршрута ленты. Показанный вход 342 представляет собой отверстие, имеющее, в основном, прямоугольную форму, если смотреть сверху. При необходимости, также возможны другие формы и конфигурации. Когда устройство 322 изменения маршрута ленты находится в закрытом положении, закрытый вход 346 имеет относительно небольшую ширину. Ширина входа 346 может быть увеличена при перемещении устройства 322 изменения маршрута ленты в открытое положение. Когда устройство 322 изменения маршрута ленты находится в открытом положении (показанном на фиг.11), ширина W входа может быть, в целом, большей, чем ширина ленты. Соответственно, лента, проходящая, в основном, по линии 313 обработки, может беспрепятственно и свободно перемещаться вниз через вход 342 в камеру 340, когда устройство 322 изменения маршрута ленты находится в открытом положении.
Как также показано на фиг.5 и 6, устройство 322 изменения маршрута ленты включает взаимодействующую часть 360, чтобы физически отделять ленту от камеры 340, нижнюю монтажную область 362, которая поворотно соединена с неподвижным нижним элементом 363 (показанным как панель) и кронштейн 364. Соединительное средство 366 в виде петли соединяет нижнюю монтажную область 362 с неподвижным нижним элементом 363. Соединительное средство 366 может быть в виде одной или более петель, гибких полос, шарнирных соединителей и т.п. Устройство 322 изменения маршрута ленты способно поворачиваться вокруг оси 367 поворота, показанной, в целом, в горизонтальной ориентации на фиг.5, образованной соединительным средством 366. Ось 367 поворота может быть, в основном, параллельной линии 313 обработки так, что взаимодействующая часть 360 находится ниже ленты, когда устройство 322 изменения маршрута ленты находится в закрытом положении.
Взаимодействующая часть 360 включает верхний край 369, который проходит по существу по всей длине линии 313 обработки, как показано на фиг.5. Также взаимодействующая часть 360 может заполнять окно или пространство 371 между узлами 307, 309. Верхний край 369 может быть смещенным вбок от линии 313 обработки на требуемое расстояние, когда устройство 322 изменения маршрута ленты находится в открытом положении. Верхний край 369 может быть относительно гладким для уменьшенного фрикционного взаимодействия с лентой, таким образом, уменьшая, ограничивая или по существу устраняя нежелательное повреждение ленты. Например, лента может скользить по гладкому верхнему краю 369 без заметного трения ленты.
Устройство 322 изменения маршрута ленты на фиг.5 имеет панель 368, которая включает взаимодействующую часть 360 и нижнюю монтажную область 362. Панель 368 может быть в основном плоской, чтобы дополнительно уменьшить профиль накопителя 300. Панель 368 может быть выполнена, полностью или частично, из одного или нескольких оптически прозрачных или полупрозрачных материалов, позволяющих видеть содержимое, если такое вообще имеется, контейнера 303 накопителя. Примеры оптически прозрачных или полупрозрачных материалов включают, но не ограничиваясь ими, терефталат полиэтилена, акриловый материал (например, плексиглас), пенопласт, прозрачный поливинилхлорид (PVC), поликарбонат, экраны и их комбинации, а также другие пластмассы и полимеры, которые пропускают свет. В непрозрачных вариантах осуществления панель 368 может быть выполнена, полностью или частично, из одного или более металлов, композитов, пластмасс, их комбинации и т.п.
Нижний элемент 363 может быть выполнен из одного или более оптически прозрачных материалов, полупрозрачных материалов, непрозрачных материалов или их комбинаций. Таким образом, нижний элемент 363 может также позволять видеть содержимое, если такое вообще имеется, контейнера 303 накопителя. В непрозрачных вариантах осуществления нижний элемент 363 может быть выполнен, полностью или частично, из одного или более непрозрачных материалов, таких как металлы, композиты, древесина, их комбинации и т.п.
Шарнирное устройство 322 изменения маршрута ленты может функционировать как люк для доступа, предназначенный для чистки накопителя и защиты для линии 313 обработки. Пользователь может расщепить привод 320 устройства изменения маршрута ленты и кронштейн 364, вручную переместить устройство 322 изменения маршрута ленты в нерабочее положение 348 доступа на фиг.6, чтобы сформировать пользовательское отверстие для доступа, и получить доступ к камере 340 через отверстие для доступа, чтобы выполнить различные операции (например, чистку накопителя, регулирование датчика, осмотр машины и т.п.) Например, если лента в контейнере 303 накопителя становится запутанной, устройство 322 изменения маршрута ленты обеспечивает доступ к камере 340 так, чтобы пользователь мог распутать ленту. Устройство 322 изменения маршрута ленты может быть легко возвращено к открытому или закрытому положению, чтобы повторно запустить обвязывающее устройство 100.
Как показано на фиг.4 и 6, контейнер 303 накопителя включает первую и вторую боковые стенки 370, 372, которые по существу огораживают камеру 340. Первая боковая стенка 370 включает устройство 322 изменения маршрута ленты и нижний элемент 363, показанный как панель. Вторая боковая стенка 372 располагается в стороне от первой боковой стенки 370 и образована частью монтажного основания 333. В некоторых вариантах осуществления, включая вариант, показанный на фиг.6, первая и вторая боковые стенки 370, 372 в основном параллельны друг другу и определяют ширину Wc камеры, которая по меньшей мере немного больше, чем ширина ленты. Как показано на фиг.4 и 5, контейнер 303 накопителя может далее включать пару проходящих вертикально торцевых элементов 374, 376. Первая и вторая боковые стенки 370, 372 продолжаются между элементами 374, 376. В других вариантах контейнер 303 может иметь единую конструкцию. Например, контейнер может быть монолитно сформированным приемником или другой конструкцией, подходящей для того, чтобы размещать требуемое количество ленты.
Как показано на фиг.7-9, привод 320 устройства изменения маршрута ленты функционирует для перемещения устройства 322 изменения маршрута ленты. Привод 320 устройства изменения маршрута ленты может включать удлиненный элемент 382, подвижно присоединяемый к кронштейну 364 и приводу 384, приспособленному для перемещения удлиненного элемента 382. Например, удлиненный элемент 382 может быть линейно перемещен по линии действия между втянутым положением (фиг.9) и выдвинутым положением (фиг.11). Удлиненный элемент 382 находится над линией 313 обработки, так что лента может пройти через промежуток 383 (фиг.8) между удлиненным элементом 382 и устройством 322 изменения маршрута ленты.
Показанный привод 384 согласно фиг.8 прочно присоединен к монтажному основанию 333 так, что удлиненный элемент 382 проходит через отверстие 387 в монтажном основании 333. Один или более крепежных элементов, сварочных швов, заклепок, их комбинации и т.п. могут постоянно или временно соединять привод 320 устройства изменения маршрута ленты с монтажным основанием 333 или с другим подходящим компонентом накопителя 300. Привод 384 может включать один или более соленоидов, пневматических приводов, гидравлических приводов, их комбинации и т.п. В некоторых вариантах осуществления, например, привод 384 представляет собой соленоид, который линейно совершает возвратно-поступательные движения удлиненного элемента 382.
В эксплуатации привод 320 устройства изменения маршрута ленты может иметь первую конфигурацию (показанную выдвинутой на фиг.7-9), чтобы поместить устройство 322 изменения маршрута ленты в открытое положение, и вторую конфигурацию (показанную втянутой на фиг.10 и 11), помещающую устройство 322 изменения маршрута ленты в закрытое положение. Привод 320 устройства изменения маршрута ленты может быть приведен в действие, чтобы перемещать устройство 322 изменения маршрута ленты любое количество раз между открытым и закрытым положениями.
Один или более датчиков могут быть помещены вдоль или около накопителя 300, чтобы отслеживать измеряемый параметр (например, линейную скорость, количество ленты в контейнере 303 накопителя, положение ленты и т.п.) и посылать по меньшей мере один сигнал, показывающий измеряемый параметр. Например, датчик может определять, расположено ли соответствующее количество ленты в контейнере 303 накопителя. В некоторых вариантах осуществления, включая вариант, показанный на фиг.6, датчики 388, 389 размещены, чтобы определять, находится ли лента в пределах камеры 340, и/или определять количество ленты в пределах камеры 340. Датчики 388, 389 могут быть механическими датчиками (например, механическими выключателями), оптическими датчиками (например, датчиками с фотоэлементами), датчиками присутствия, низкоуровневыми фотоэлементами или другими типами подходящих сенсорных устройств. Любое число датчиков может быть размещено вдоль контейнера 303 накопителя. Система управления (обсужденная ниже в связи с фиг.28 и 29) может использовать таймер для релейного устройства, чтобы обеспечить небольшое запаздывание в операции, если необходимо. Дополнительно или альтернативно, по меньшей мере один датчик может быть помещен вблизи на линии 313 обработки, чтобы обнаруживать по меньшей мере один измеряемый параметр, связанный с лентой, например линейную скорость ленты.
При работе лента 102 с фиг.4 может быть направлена через накопитель 300 и впоследствии подана в направляющий узел 700 для обвязывания предметов. Лента 102 перемещается продольно по линии 313 обработки так, чтобы по меньшей мере часть ленты 102 находилась над закрытым устройством 322 изменения маршрута ленты. Во время этого процесса лента 102 может быть натянута, чтобы поддерживать ленту 102 в основном неизогнутой. Устройство 322 изменения маршрута ленты может использоваться во время режима автоматической подачи, который предшествует нормальному автоматическому режиму, когда обвязывающее устройство работает в автоматической линии. Накопитель 300 используется в автоматической цепи подачи, чтобы подавать ленту 102 в направляющий узел 700. Чтобы накапливать ленту, устройство 322 изменения маршрута ленты может быть перемещено в открытое положение, чтобы позволить пропустить участок 102 ленты через вход 342 и в камеру 340, используя, например, силу тяжести. Таким образом, устройство 322 изменения маршрута ленты закрыто в то время, когда лента 102 перемещается через верхнюю часть контейнера 303, и открыто в то время, когда лента 102 накапливается. Процесс накопления обсужден ниже в связи с фиг.12-15.
Как показано на фиг.12, привод 310 (например, сервопривод, работающий в режиме крутящего момента, а не в режиме позиционирования) приводит в движение приводное колесо 312 накопителя, чтобы подавать ленту 102 между приводным колесом 312 (внутри корпуса) и прижимным колесом 314. Датчик 316 подачи накопителя (например, выключатель узла 307 подачи ленты) может использоваться, чтобы оценивать работу накопителя 300.
Привод 320 устройства изменения маршрута ленты позиционирует устройство 322 изменения маршрута ленты во время последовательности автоматической подачи, чтобы подавать ленту 102 в компоненты, расположенные ниже. Лента 102 может быть перемещена продольно по линии 313 обработки в направлении, обозначенном стрелкой 386 на фиг.12. Верхний край 369 устройства 322 изменения маршрута ленты может физически контактировать и поддерживать ленту 102. В некоторых вариантах осуществления лента 102 достаточно натянута, чтобы поддерживать ленту 102 подвешенной над верхним краем 369, как показано на фиг.12. Если натяжение снижается, верхний край 369 может предотвратить вход провисающей ленты 102 в контейнер 303 накопителя.
Как только лента 102 была соответственно установлена в обвязывающем устройстве 100, подача ленты поддерживается петлей ленты в накопителе 300. Для формирования петли ленты, привод 320 устройства изменения маршрута ленты перемещает закрытое устройство 322 изменения маршрута ленты в открытое положение, так что верхний край 369 устройства 322 изменения маршрута ленты является смещенным вбок от ленты 102, как показано на фиг.13. Узел 307 подачи ленты и принимающий ленту узел 309 разнесены друг от друга на достаточное расстояние, чтобы позволить неподдерживаемому участку ленты 102 проходить через вход 342. Сила тяжести может тянуть ленту 102 вниз через вход 342 и в камеру 340. Как показано на фиг.14, например, неподдерживаемая лента 102 может изогнуться вниз к основанию контейнера 303 накопителя. Сила тяжести может быть причиной надежного и последовательного действия подачи ленты.
Фиг.15 показывает ленту 102 (показанную пунктиром) после того, как петля сформирована в контейнере 303 накопителя. Петля расширяется книзу от верхней части 393 контейнера 303 накопителя к основанию 395 контейнера 303 накопителя. Как таковая, петля помещена непосредственно ниже линии 313 обработки, используемой во время последовательности подачи. Количеством ленты в накопителе 300 можно управлять по меньшей мере частично за счет использования одного или обоих датчиков 388, 389 (показанных пунктиром). Датчики 388, 389 могут быть датчиками полного накопителя. Положение датчиков 388, 389 может быть выбрано на основании требуемого количества ленты, чтобы заполнить контейнер 303 накопителя или других параметров обработки. Например, датчик 389 может быть расположен в или около основания 395 камеры 306 накопителя или в любом другом подходящем местоположении. Если лента 102 контактирует с датчиком 389, датчик 389 приводится в действие и посылает один или более сигналов, указывающих, что требуемая петля сформирована. Накопитель 300 может заполняться лентой, когда этот датчик 389 деактивирован, таким образом, поддерживая требуемое количество ленты в контейнере 303 накопителя.
Узел подачи и натяжения
Фиг.16 - изометрический вид узла 400 подачи и натяжения. Узел 400 подачи и натяжения приводится системой привода. Система привода включает один или более двигателей (например, два или больше сервоприводов 430 и 431). Фиг.17 изображает траекторию ленты 102, когда она перемещается через различные компоненты узла 400 подачи и натяжения. Как лучше всего видно на фиг.17, имеется два набора колес в узле подачи и натяжения. Первый набор колес состоит из приводного колеса 402 подачи и первичного натяжения и прижимного колеса 404 подачи и первичного натяжения. Колеса 402, 404 подачи и первичного натяжения обеспечивают подачу ленты во время цикла подачи и большую часть натяжения ленты во время начала цикла натяжения и во время начальных стадий операции обвязывания. Прижимное колесо 404 подачи и первичного натяжения нагружены приводящему колесу 402 подачи и первичного натяжения пружиной расширения, прикрепленной к поворотному рычагу прижимного колеса подачи и первичного натяжения. Второй набор колес состоит из приводного колеса 410 вторичного натяжения и прижимного колеса 412 вторичного натяжения. Как описано более подробно ниже, компоненты первичного и вторичного натяжения обеспечивают двухэтапную силовую операцию для улучшения управляемости ленты 102 во время обвязывания и запечатывания так, чтобы позволить быстро ускорить ленту 102 вокруг связки. Приводное колесо вторичного натяжения внешней направляющей 432 оборудовано холостыми роликами 433 для обеспечения антифрикционной поверхности для ленты во время операции подачи. Чтобы помогать в цикле первичного натяжения, приводное колесо 410 вторичного натяжения оборудовано односторонней муфтой, позволяющей приводному колесу освободить колесо в направлении натяжения. Узел 400 подачи и натяжения, показанный на фиг.16, также включает соленоид 470 для того, чтобы зацеплять и расцеплять прижимное колесо 412 вторичного натяжения. После цикла первичного натяжения лента затянута вокруг продукта, сервопривод 431 вторичного натяжения продолжает затягивать ленту вокруг продукта до того, как сервопривод 431 достигает заданной величины вращающего момента, сигнализируя системе управления 800, что операция натяжения была закончена. Эта величина натяжения регулируется для различных типов продуктов.
Как показано на фиг.17, направление подачи ленты обозначено как "F" и направление натяжения обозначено как "Т". Эта конфигурация приводит к большему натяжению ленты из-за увеличенной области контакта на приводном колесе 410 вторичного натяжения.
Как также показано на фиг.16, когда лента 102 проходит через каждое из вышеупомянутых описанных колес натяжения, множество внутренних направляющих 420 и множество внешних направляющих 422 поддерживают ленту 102 по линии, которая направлена по направлению к направляющему узлу 700. Также во внутреннюю направляющую 420 включен датчик 435 ленты, чтобы обнаружить конец ленты для операций подачи, втягивания и/или повторной подачи. Датчик 435 ленты может быть датчиком с фотоэлементом, хотя могут использоваться другие типы датчиков.
Фиг.18 - увеличенный частично-разобранный изометрический вид пары внутренних и внешних направляющих 420, 422 узла подачи и натяжения согласно фиг.16. Как лучше всего видно на фиг.19, "С-образная" внутренняя направляющая 420 имеет примерно С-образное поперечное сечение и соединена с соответствующей "L-образной" внешней направляющей 422, чтобы сформировать канал 424 ленты, через который проходит лента 102. Внутренние и внешние направляющие 420 и 422 закреплены в положении фиг.16 множеством магнитов 428, хотя может использоваться множество других крепежных устройств (например, винтов с головкой, винтов с барашком и т.п.).
Узел сваривающей головки
Фиг.20-22 показывают один вариант узла 500 скрепляющей головки для сваривания ленты 102 во время операции обвязывания. Фиг.20 - изометрический вид узла 500 сваривающей головки обвязывающего устройства 100 на фиг.2. Фиг.21 и 22 - соответствующие виды сверху и спереди узла 500 сваривающей головки согласно фиг.20. Узел 500 сваривающей головки состоит из сервопривода 540, приводимого главным валом 518 и рядом кулачков 502, которые механически последовательно выполняют захватывающие, скрепляющие и отрезающие функции. Эти кулачки 502 приводят в действие три скользящих элемента 522, три вращающихся рычага, рычаг 532 нагревателя, опорные рычаги 534 толкателей и внутренний скользящий рычаг 536 толкателя (фиг.21). Ролик кулачка связан с каждым рычагом вращения. Кулачки обеспечивают выполнение как линейных, так и поворотных толкателей. Зажим 504, резак/зажим 508 и опорный стол 512 являются линейными толкателями, что означает, что их ролики кулачка работают непосредственно по средней линии кулачка скрепляющей головки. Рычаг 532 нагревателя, опорный рычаг 534 толкателя и внутренний скользящий рычаг 536 толкателя поворачиваются вокруг поворотной оси 538 рычага, близко расположенной, по существу параллельной сервоприводу 540, приводимому основным валом 518. Эта конфигурация заставляет вращающийся рычаг поворачиваться по дуге, поскольку ролики рычага, установленные на кулачке, следуют по их соответствующим профилям кулачка. Внутренний скользящий рычаг 536 толкателя жестко не связан с внутренним ползуном 520, поскольку находится на лезвии 510 нагревателя и опоре 506. Эта компоновка позволяет внутреннему ползуну 520 скользить линейно в опоре вместо того, чтобы поворачиваться по дуге. Внутренний скользящий рычаг 536 толкателя соединен с внутренним ползуном 520 соединением штофт-паз, которое преобразует поворотное движение внутреннего скользящего рычага 536 толкателя в линейное движение, требуемое для внутреннего ползуна 520.
Один скользящий элемент 522 соединен с резаком/зажимом 508, другой скользящий элемент 522 соединен с левым зажимом 504, и третий скользящий элемент 522 соединен нажимной плитой 512. Скользящие элементы 522 выполняют функции захвата, скрепления и отрезания, в то время как поворотный рычаг 524 перемещает внутренний ползун 520, опору 506 и лезвие 510 нагревателя в и из дорожки для ленты, как требуется во время операции обвязывания.
Фиг.23 - разобранный изометрический вид плиты 512 пресса и резака 514 из фиг.24. Как показано на фиг.23, нажимная плита 512 включает пару монтажных утолщений 511, и резак 514 включает монтажные углубления 513. Пружина 515 расположена между резаком 514 и плитой 512 с одним концом пружины 515, частично расположенным в пределах посадочного отверстия 517, расположенного в нажимной плите 512. Резак 514 имеет режущие лезвия 519 на обоих концах, позволяющие резаку 514 располагаться с любой из двух сторон нажимной плиты 512 для продления срока эксплуатации. В варианте, показанном на фиг.23, лезвия 519 являются наклонными под углом α. Хотя большое разнообразие углов режущих кромок может использоваться, предпочтительным является угол режущей кромки в диапазоне приблизительно 5-15 градусов, при этом угол режущей кромки в приблизительно 9 градусов является наиболее предпочтительным.
Во время сборки пружина 515 сжимается между резаком 514 и нажимной плитой 512 до тех пор, пока две монтажные впадины 513, скользя, не войдут в зацепление с двумя монтажными утолщениями 511. Напоминаем, что резак 514 имеет пару монтажных впадин 513, расположенных около каждого конца резака 514; это позволяет двухстороннюю установку резака 514 на нажимную плиту 512. Резак 514 и нажимная плита 512 тогда надежно располагаются между захватом и резаком/захватом 504 и 508 так, что давление от этих компонентов поддерживает сжатие пружины 515. Резак 514 и нажимная плита 512 могут тогда находиться в зацеплении с третьим скользящим элементом 522. Эта компоновка обеспечивает необходимое действие ножниц, чтобы разрезать ленту 102.
Преимущество узла 500 скрепляющей головки, показанного на фиг.20-22, состоит в том, что резак 514 съема и с возможностью замены установлен на нажимной плите 512 за счет скользящего зацепления на нажимной плите 512. Эта конфигурация позволяет более легко удалить резак 514 для замены или обслуживания, чем в существующих обвязывающих машинах. Кроме того, двойное лезвие и двухстороннее расположение резака 514 по существу удваивают срок службы резака.
Направляющий узел
Фиг.25 - изометрический вид направляющего узла 700, используемого для обвязывания предметов. Фиг.26 - вид с частичным разрезом прямой секции 702 направляющего узла 700 на фиг.25, взятый по линии 26-26. Фиг.27 - изометрический вид угловой секции 704 другого направляющего узла. Вкратце, направляющий узел 700 направляет ленту 102 вокруг секции 120 обвязывания (фиг.2). Во время операции обвязывания лента 102 выходит из узла 500 скрепляющей головки и затем проводится полностью вокруг направляющего узла 700, в конечном счете, накладываясь на себя с образованием двух слоев в области узла 500 скрепляющей головки.
Направляющий узел 700 включает множество прямых направляющих секций 702 и множества угловых направляющих секций 704. Как показано на фиг.25 и 26, каждая прямая направляющая секция 702 включает направляющую опорную часть 706 в каждом конце прямой секции 702. Две прямые направляющие накладки соединены пружинами сжатия 732 с каждой прямой направляющей секции 702, чтобы сформировать часть направляющего прохода 716, который поддерживает ленту 102, когда лента направляется через направляющий узел 700. Как показано на фиг.26, прямые секции 702 и угловые направляющие секции 704 имеют прорези для установки на направляющих опорных частях 706, установленных на внешней арке 712. Внешняя арка 712 формирует каркас для других компонентов направляющего узла 700.
Как показано на фиг.27, каждая угловая секция 704 включает две угловые направляющие накладки 761, прикрепленные пружинами сжатия 732 к каждой угловой направляющей секции 704. Угловая направляющая секция 704 и угловые направляющие накладки 761 формируют часть направляющего прохода 716 между ними. Пружина сжатия 732, установленная в угловой направляющей накладке 761 поворотно, открывается, чтобы выпустить ленту 102 из направляющего прохода 716.
Во время цикла натяжения лента 102 вытягивается из направляющего узла 700 узлом 400 натяжения. Когда лента 102 вытянута из направляющей, подпружиненные прямые покрытия транспортера 760 и подпружиненные угловые направляющие накладки 761 принудительно открываются под пружинным действием ленты 102. Процесс вытягивания продолжается, пока требуемое количество ленты 102 (например, вся лента) не будет вытянуто из направляющего узла 700 и туго затянуто вокруг связки. Таким образом, направляющий узел 700 не требует сложных гидравлических или пневматических систем приведения в действие для открывания направляющих секций и освобождения ленты во время натяжения. Эта компоновка снижает стоимость направляющих секций, упрощает обслуживание направляющего узла и уменьшает вероятность того, что лента 102 будет зажата или зацепится во время процесса освобождения ленты.
Система управления
Обвязывающее устройство 100 управляется посредством системы 800 управления, показанной на фиг.28, которая может включать программируемый логический контроллер (PLC) 802, который работает в соединении с различными устройствами ввода и вывода и управляет главными частями узлов обвязывающего устройства 100. Устройства ввода могут включать, например, кнопки мгновенного действия и удерживаемые кнопки включения, переключатели выбора, тумблеры. концевые выключатели, фотоэлектрические датчики и индуктивные датчики обнаружения. Устройства вывода могут включать, например, полупроводниковые приборы и реле общего назначения, соленоиды и контрольные лампы. Устройства ввода сканируются контроллером 802, и их вкл./выкл. состояние обновляется в программе контроллера. Устройство 802 управления выполняет программу контроллера и обновляет статус устройств вывода, соответственно. Другие функции управления устройства 802 управления описаны ниже более подробно.
В некоторых вариантах осуществления программируемый блок 802 управления и связанные с ним устройства ввода и вывода могут приводиться от источника 24 постоянного тока. Устройство 802 управления, источник питания, реле и плавкие предохранители могут содержаться внутри пульта управления, как показано на фиг.28. Кнопки мгновенного действия и удерживаемые кнопки, селекторные переключатели и тумблеры 810 могут быть расположены на пульте управления. Конечные выключатели, индуктивные датчики обнаружения, фотоэлектрические датчики и соленоиды обычно располагаются в пределах обвязывающего устройства 100 в ленте их использования. Набор 811 контрольных ламп (фиг.25) может быть установлен на верхней части арки, например, для указания неправильной подачи ленты, отсутствия ленты, нормальной работы или сбоя машины.
Один коммерчески доступный программируемый логический контроллер (PLC) 802, подходящий для использования с обвязывающим аппаратом 100, - MICROLOGDC 1500, выпускаемый компанией Allen-Bradley/Rockwell. Это устройство включает соответствующие спецификации Plug-n-Play, цифровые и релейные выводы. Кроме того, программируемый логический контроллер PLC использует входные и выходные печатные платы для соединения с внешней системой управления оборудованием поточной линии и с четырьмя установленными на машину двигателями (например, Dunkermotoren BG75 servomotors), которые приводят накопитель 300 (фиг.4), выполняют подачу и первичное натяжение 430 (фиг.16), вторичное натяжение 431 (фиг.16) и функционирование скрепляющей головки 540 (фиг.20). Специалист в данной области техники поймет, что может также использоваться PLC другого промышленного стандарта вместо PLC, описанного выше.
MICROLOGDC 1500 PLC 802 имеет порты коммуникации, включая порт RS232C для выгрузки, загрузки и слежения программы и порт RS232C для связи с EZ-AUTOMATION HMI (интерфейс человек - машина) 812, установленный на боковине пульта управления. HMI обеспечивает диагностику машины и эксплуатационные данные (например, число положенных лент, статус датчика и т.д.) в дополнение к обеспечению выборов эксплуатационных параметров (например, положение ленты на связке, число лент в связке и т.д.). Программное обеспечение, используемое для программирования контроллера 802, может, например, включать для программирования программное обеспечение Allen-Bradley/Rockwell, доступное от компании Allen-Bradley/Rockwell.
Операция машинного обвязывания
Вкратце, функционирование обвязывающего устройства 100 включает выкладывание ленты 102 из катушки 214 ленты, расположенной на дозирующем устройстве 200, и подачу свободного конца ленты 102 через накопитель 300, через узел 400 подачи и натяжения вверх через узел скрепляющей головки 500 и затем вокруг направляющего узла 700. После того как лента 102 подается вокруг направляющего узла 700, свободный конец направляется назад в узел скрепляющей головки 500. В этом месте лента 102 находится в положении, чтобы начать цикл обвязывания, где лента 102 может быть натянута и надежно закреплена вокруг связки предметов.
Обвязывающим устройством 100 можно управлять в одном из режимов: или в ручном режиме обвязывания, или в автоматическом режиме обвязывания. Обвязывающее устройство 100 обычно работает в автоматической поточной линии в автоматическом режиме обвязывания. Если оператор должен вмешаться или устройство 100 требует ремонта в автономном режиме, машиной можно управлять в ручном режиме обвязывания. Ручной режим может использоваться, чтобы наложить единственную или множество лент вокруг связки предметов в то время, когда оператор приводит в действие выключатель. Аналогично, автоматический режим, прежде всего, используется, чтобы наложить единственную ленту на связку предметов, когда выключатель, например оптический или управляемый механически концевой выключатель, распознает движущуюся связку в пределах секции 120 обвязывания. Автоматический режим может использоваться в конвейерных линиях и в соединении с другими автоматизированным оборудованием. Вариант наложения множества лент на связку предметов в автоматическом режиме является также доступным на HMI 812.
Операция подачи ленты
Прежде чем может быть начата операция подачи, накопитель 300 должен быть заполнен. Первоначальное заполнение накопителя 300 существенно уменьшает потребность быстро ускорять катушку во время цикла подачи. Для начала подачи ленты 102 в обвязывающее устройство 100, свободный конец ленты извлекается из катушки 214 ленты, направляясь в направляющую 318 накопителя. Присутствие ленты 102 может заставить выключатель 333 выпуска ленты с фиг.3 переключиться, таким образом посылая сигнал контроллеру 802, что имеется непрерывная линия ленты 102 между дозатором 200 и накопителем 300. Лента 102 направляется между приводным колесом 312 накопителя и прижимным колесом 314 накопителя, приводя в действие переключатель накопителя ремня 316. Приводное и прижимное колеса 312 и 314 накопителя, соответственно, используются, чтобы выдвинуть ремень по закрытому устройству 322 изменения маршрута ленты через вертикальную направляющую 332 и в узел 400 подачи и натяжения, где лента 102 захватывается роликами 402, 404 подачи и первичного натяжения. От этого места, лента 102 подается роликами 402, 404 подачи и первичного натяжения к датчику 435, обнаруживающему подачу/натяжение. В этой ленте цикл подачи может остановиться, и привод 320 устройства изменения маршрута ленты перемещает устройство 322 изменения маршрута ленты в открытое положение, так что лента начинает заполнять накопитель 300.
Когда камера 306 накопителя заполнена лентой, один или оба датчика 388, 389 могут контролировать петлю в контейнере 303 накопителя и передавать один или более сигналов контроллеру 802, когда камера 306 накопителя будет частично или полностью заполнена. В ответ на сигнал(ы), контроллер 802, после короткой задержки времени, обесточивает привод 310 и активизирует тормоз 210 дозатора, чтобы остановить цикл заполнения накопителя. Задержка времени может произойти между тем, когда тормоз 210 дозатора активизирован и когда привод 310 обесточен для того, чтобы существенная часть слабины была принята от катушки 214 ленты дозатора. Во время этой задержки лента 102 удерживается соответствующим образом натянутой между дозатором 200 и накопителем 300 так, чтобы любая открытая лента не стала закрученной или загнутой.
Следом за подачей свободного конца ленты 102 через начальный процесс подачи, свободный конец ленты направляется от накопителя 300 в вертикальную направляющую 332, приводя к узлу 400 подачи и натяжения. Первый набор колес для зажима ленты 102 - приводное колесо 402 подачи и первичного натяжения и нагруженное пружиной прижимное колесо 404 подачи и первичного натяжения.
Приводное и прижимное колеса 402, 404 подачи и первичного натяжения подают ленту через узел скрепляющей головки 500 вокруг направляющего узла 700 и назад в узел скрепляющей головки 500. Когда свободный конец ленты 102 направляется вокруг направляющего узла и достигает узла скрепляющей головки 500, поступление свободного конца ленты обнаруживается выключателем остановки подачи (не показан), расположенным с узлом скрепляющей головки 500, который передает сигнал остановки подачи контроллеру 802. Затем контроллер 802 посылает сигнал сервоприводу 430 подачи и первичного натяжения, чтобы остановить приводное колесо 402 подачи и первичного натяжения, таким образом останавливая ленту 102, и завершить цикл подачи.
Операция натяжения обвязывания
Во время операции натяжения или обвязывания натяжение ленты происходит в две стадии: стадии первичного натяжения и стадии вторичного натяжения. В стадии первичного натяжения лента 102 зажимается между приводным колесом 402 подачи и первичного натяжения и прижимным колесом 404 подачи и первичного натяжения. Как также показано на фиг.16, пружина 434 растяжения прижимает зажимное колесо 404 подачи и первичного натяжения к приводному колесу 402 подачи и первичного натяжения. Когда лента 102 туго затянута вокруг связки во время цикла первичного натяжения, прижимное колесо 404 подачи и первичного натяжения останавливает вращение из-за проскальзывания ленты 102 на приводном колесе 402 подачи и первичного натяжения. Проскальзывание ленты 102 совпадает со стадией вторичного натяжения и обсуждено более подробно ниже.
Узел 400 подачи и натяжения может включать датчик обнаружения, расположенный рядом с прижимным колесом 404 подачи и первичного натяжения. Датчик обнаружения функционально связан с контроллером 802. Датчик обнаружения контролирует прижимное колесо 404 подачи и первичного натяжения во время первичного натяжения, например, контролируя прохождение выступа на колесе 404, чтобы обнаружить остановку прижимного колеса 404 подачи и первичного натяжения. Датчик обнаружения передает сигналы контроллеру 802. Если сигналы от датчика обнаружения указывают, что прижимное колесо 404 первичного натяжения не поворачивается из-за проскальзывания ленты 102 на приводном колесе 402 подачи и первичного натяжения, то контроллер 802 начинает цикл вторичного натяжения.
Цикл вторичного натяжения вовлекает ленту, зажимаемую между прижимным колесом 412 вторичного натяжения и приводным колесом 410 вторичного натяжения. Как показано на фиг.16, может использоваться зажимной соленоид 470 вторичного натяжения, чтобы удерживать ленту напротив приводного колеса 410 вторичного натяжения. Затем приводное колесо 410 вторичного натяжения приводится сервоприводом 431 вторичного натяжения, расположенным в узле 400 подачи и натяжения. Цикл вторичного натяжения продолжается до того, как сервопривод 431 приводного колеса вторичного натяжения останавливается при заданном значении вращающего момента. Сервопривод 431 вторичного натяжения работает в режиме вращающего момента, обеспечивающем регулируемое количество вращающего момента. Этот вращающий момент обычно устанавливается для конкретной ситуации и не изменяется; однако он может быть отрегулирован так, как необходимо, потенциометром, расположенным в кабине управления. Операция вторичного натяжения обеспечивает тугое обвязывание ленты 102 вокруг связки предметов, расположенных в секции 120 обвязки. После того как лента 102 натянута в момент, когда сервопривод 431 останавливается, контроллер 802 обеспечивает заданное количество времени, чтобы позволить скрепляющей головке повернуться и резаку/захвату 508 захватить ленту. После того как оба захвата 504, 508 закрепили ленту, натяжение снимается непосредственно перед отрезанием ленты, чтобы предотвратить обгорание ленты 102. Затем лента отрезается и скрепляется. Когда операция скрепления выполнена, цикл подачи может быть повторен.
Цикл первичного натяжения, обсужденный выше, обеспечивает достаточное усилие на ленте 102, чтобы вытягивать ленту 102 из направляющего прохода 716 (фиг.26). Направляющий узел 700 выполнен так, чтобы позволить ровно и равномерно извлечь ленту 102 из направляющего прохода 716. Когда лента 102 натянута вокруг связки предметов, прямая и угловая направляющие накладки 760 и 761 (фиг.27) могут быть открыты лентой 102, позволяя ленте 102 свободно тянуть, освобождая направляющий проход 716. После того как лента 102 освобождает направляющий проход 716, лента тянется вниз вокруг связки предметов, таким образом вызывая закрывание пружинами 732 обеих прямой и угловой направляющих накладок 760 и 761, соответственно. В этот момент узел 700 готов к подаче ленты 102 снова, после того как операция обвязывания будет выполнена.
Операция скрепления ленты
Когда лента 102 достаточно натянута вокруг связки предметов, несвободный конец ленты может быть обрезан, и затем оба конца ленты 102 могут быть скреплены вместе. Операция скрепления начинается, когда несколько кулачков скрепляющей головки 502 в узле 500 скрепляющей головки начинают вращаться, заставляя зажим 504 прижать свободный конец ленты 102 к опоре 506. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что обвязывающее устройство 100 может быть выполнено, в зависимости от ориентации ленты, с возможностью приспосабливания того же самого зажима на противоположной стороне. После захвата свободного конца ленты 102 в узле скрепляющей головки 500, узел 400 подачи и натяжения втягивает лишнюю ленту 102 из направляющего узла 700 (операция натяжения, обсужденная выше).
Кулачки 502 могут работать как многокомпонентные кулачки, позволяющие узлу скрепляющей головки 500 работать ровно на повышенных скоростях. Кроме того, углы давления толкателя кулачка могут быть минимизированы, чтобы продлить срок службы кулачков.
Когда свободный конец ленты 102 захвачен захватом 504 и несвободный конец ленты 102 захвачен резаком/захватом 508, натяжение, прикладываемое с помощью приводимого сервоприводом колеса 410 вторичного натяжения на ленту, может быть снято. Затем резак 514 выводится к несвободному концу ленты 102, чтобы обрезать ленту, таким образом, создавая второй свободный конец ленты 102. Лента 102, которая остается надежно затянутой вокруг связки предметов, теперь имеет два свободных конца, сформированных с частичным наложением.
В одном варианте осуществления лента 102, используемая для обвязки предметов, может иметь нанесенное на нее связующее вещество, активирующееся при нагревании. Предпочтительно, связующее вещество на ленте 102 наносится на ленту 102 во время процесса изготовления ленты. К ленте прикладывается тепло путем вставления лезвия 510 нагревателя между двумя наложившимися концами ленты, слегка прижимая концы к лезвию 510 при подъеме прижимной плиты 512. Прижимная плита 512 затем немного опускается, чтобы позволить удалить лезвие 510 нагревателя из положения между концами ленты. Затем прижимная плита 512 поднимается снова, чтобы прижать оба конца ленты к опоре 506 для соединения и охлаждения связующего вещества. Поскольку кулачки скрепляющей головки 502 продолжают вращаться, прижимная плита 512 немного опускается еще раз, позволяя открыть опору 506 и освободить теперь скрепленные концы ленты. После того как лента освобождена, опора 506 закрывается и цикл обвязывания закончен.
Следующее обсуждение работы приводимой сервоприводом 540 скрепляющей головки поможет специалистам в данной области техники лучше понять цикл кулачка, обсужденный выше, а также обеспечить больше подробностей относительно операции скрепления. Вкратце, сервопривод 540 управляет вращением кулачков 502, которые в свою очередь, наряду с другими, управляют движениями опоры 506, лезвием 510 нагревателя и прижимной плитой 512. Как можно видеть на фиг.20, сервопривод 540 скрепляющей головки приводит компоненты 500 узла скрепляющей головки посредством муфты сцепления, соединяющей сервопривод 540 с главным валом 518 скрепляющей головки. Как также показано на фиг.20, вращение главного вала 518 узла скрепляющей головки заставляет кулачки 502 вращаться и выполнять необходимые функции захвата, скрепления и отрезания. Во время первого периода вращения главный вал 518 вращается до первой из трех остановок в стандартной программе сервопривода 540, заставляя узел 508 резака-захвата захватить ленту 102 и внутренний ползун 520 переместиться от траектории ленты. Приводимое сервоприводом 431 колесо 410 вторичного натяжения затем натягивает ленту вокруг связки, как было ранее обсуждено. Когда натяжение ленты закончено, контроллер 802 сигнализирует сервоприводу 540 скрепляющей головки повернуться, чтобы позволить кулачкам 502 повернуться во втором периоде вращения.
Во время второго периода вращения, который начинает процесс сухого скрепления, резак/захват 508 захватывает ленту непосредственно перед выключателем остановки подачи. Как только лента плотно захвачена, натяжение в ленте на входе направляющего узла 700 сбрасывается. Скрепляющая головка продолжает вращаться, позволяя прижимной плите 512 и резаку 514 подниматься, чтобы обрезать ленту 102 и прижать ленту к лезвию 510 нагревателя. Кулачки 502 продолжают вращаться через остановившуюся секцию, поскольку связующее вещество на ленте расплавляется лезвием 510 нагревателя. После того как заданное время для расплавления прошло, нажимная плита 512 и резак 514 немного втягиваются, позволяя лезвию 510 нагревателя втянуться. Точный и последовательный выбор времени операции сухого скрепления важен в достижении достаточной величины нагрева, чтобы должным образом скрепить ленты, не подвергая слишком большому нагреву и вызывая ослабление натяжения ленты. Операция сухого скрепления, точно рассчитанная посредством использования сервопривода 540 и закрепленных шпонкой кулачков, имеет преимущество в неиспользовании воды на водорастворимых лентах, так что количеством приложенного нагрева можно точно управлять, чтобы неоднократно обеспечивать крепко, надежно обвязанные предметы.
После того как лезвие 510 нагревателя отведено, прижимная плита 512 поднимается снова, чтобы сжать расплавленное связующее вещество на двух концах ленты вместе для того, чтобы охладить и скрепить. Главный вал 518 скрепляющей головки продолжает вращаться во время третьего периода вращения до тех пор, пока сервопривод 540 не остановит скрепляющую головку. Узел 500 скрепляющей головки остается в этом положении в течение заданного времени до тех пор, пока контроллер 802 снова не даст сигнал сервоприводу 540, чтобы выполнить следующую стандартную программу. Продолжение вращения кулачков 502 освобождает прижимную плиту 512, захват и резак/захват 504 и 508 для возврата назад к их исходным положениям. Один из кулачков 502 затем поворачивает опору 506 от линии ленты мимо пары стрипперов 530. Как только опора 506 поворачивается, стрипперы 530 выталкивают ленту за пределы опоры 506. После того как лента 102 оказывается вне узла 500 скрепляющей головки, опора 506 закрывается и кулачки 502 достигают их исходных положений. Когда кулачки 502 находятся в их исходных положениях, сервопривод 540 доходит до третьей и заключительной остановки, поскольку выключатель 516 исходного положения (фиг.20) подает сигнал контроллеру 802, чтобы начать другой цикл подачи.
Детальные описания вышеупомянутых вариантов осуществления не исчерпываются описаниями всех вариантов, рассмотренных авторами, но определяются объемом изобретения. Так, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что некоторые элементы вышеописанных вариантов могут по-разному быть объединены или исключены, чтобы создать дальнейшие варианты, и такие дальнейшие варианты находятся в пределах объема и раскрытия изобретения. Для специалистов также будет очевидно, что вышеописанные варианты могут быть объединены полностью или частично со способами, известными из предшествующего уровня техники, чтобы создать дополнительные варианты осуществления в пределах объема и раскрытия изобретения.
Операция замены ленты
Когда катушка 214 ленты исчерпана, переключатель 222 израсходования ленты больше не приводится в действие, что останавливает обвязывающее устройство 100 до тех пор, пока катушка 214 ленты не пополнится. Когда переключатель 22 израсходования ленты больше не приводится в действие, система 802 управления посылает сигнал сервоприводу 310 накопителя остановиться, таким образом предотвращая затягивание свободного конца ленты 102 в накопитель 300. Накопитель 300 может продолжать работать, используя запасную ленту, пока имеется недостаточное количество ленты до полного цикла подачи. Остающийся свободный хвост ленты может быть затем автоматически вытолкнут из накопителя 300 приводом 310 накопителя, прежде чем новая катушка 214 ленты будет установлена. Пустая катушка 214 ленты может быть заменена удалением внешней ступицы 208 и затем удалением катушки 214 ленты. Затем новая катушка 214 ленты может быть установлена с лентой 102, намотанной в направлении по часовой стрелке. Наконец гайка, крепящая внешнюю ступицу 208, может быть надежно повторно затянута.
Исключая описанное в настоящем описании, варианты осуществления, элементы, системы, устройства, материалы, способы и технологии, описанные в настоящем описании, в некоторых вариантах могут быть подобными любому или большему количеству вариантов осуществления, элементов, систем, устройств, материалов, лент, способов и технологий, описанных в патентной публикации U.S. № 2004/0200191 и публикации предварительной заявки U.S. № 60/903230. Кроме того, варианты, элементы, системы, устройства, материалы, способы и технологии, описанные в настоящем описании в некоторых вариантах осуществления, могут применяться или использоваться в сочетании с любым одним или большим количеством вариантов осуществления, элементов, систем, устройств, материалов, способов и технологий, раскрытых в вышеупомянутых патентной публикации U.S. № 2004/0200191 и публикации предварительной заявки U.S. № 60/903230, включенных посредством ссылки в настоящее описание во всей их полноте.
Хотя конкретные варианты осуществления и примеры изобретения описаны в настоящем описании в иллюстративных целях, возможны различные эквивалентные модификации в пределах объема изобретения, которые должны быть очевидными специалистам в данной области техники. Представленное в настоящем описании раскрытие изобретения может быть применено к другим способам и устройствам для обвязывания предметов, а не только к способам и устройствам для обвязывания предметов, описанным выше и показанных на чертежах. В целом, в нижеследующей формуле изобретения используемые термины не должны истолковываться как ограничивающие изобретение конкретными вариантами осуществления, раскрытыми в описании. Соответственно, изобретение не ограничено предшествующим раскрытием, но наоборот, его объем должен определяться нижеследующей формулой изобретения.