МОБИЛЬНОЕ ОБВЯЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО
MOBILE STRAPPING DEVICE

Изобретение относится к мобильному обвязочному устройству для обвязки упакованного груза обвязочной лентой, которое имеет натяжное приспособление для приложения натяжения к петле обвязочной ленты, а также приспособление для фрикционной сварки для создания соединения фрикционной сваркой двух лежащих друг на друге зон петли обвязочной ленты, и заряжаемый накопитель энергии для хранения энергии, в частности электрической, механической, упругой или потенциальной энергии, которая предназначена для выдачи в качестве приводной энергии, по меньшей мере, приспособления для фрикционной сварки, с целью создания соединения фрикционной сваркой.
Такие обвязочные устройства имеют натяжное устройство, с помощью которого к уложенной вокруг упакованного груза ленточной петле прикладывается достаточно большое натяжение. С помощью предпочтительно одного зажимного приспособления обвязочного устройства можно фиксировать ленточную петлю для последующего процесса соединения на упакованном грузе. Процесс соединения осуществляется в обвязочных устройствах этого вида с помощью приспособления для фрикционной сварки. При этом с помощью совершающего колебательные движения сварочного башмака нажимают на ленту в зоне двух концов ленточной петли. За счет давления и возникающего за счет движения тепла на короткое время локально плавится, как правило, содержащая пластмассу лента. За счет этого между обоими слоями ленты создается длительное и снова размыкаемое лишь при приложении большого усилия соединение между обоими слоями ленты.
Обвязочные устройства этого вида предусмотрены для мобильного использования, при котором устройства переносятся пользователем к соответствующему месту использования и там не зависят от использования подводимой извне питающей энергии. Требуемая для предусмотренного использования таких обвязочных устройств энергия для натяжения обвязочной ленты вокруг любого упакованного груза и для создания соединения поставляется в известных обвязочных устройствах, как правило, электрическим аккумулятором, или же сжатым воздухом. С помощью этой энергии создается прикладываемое к ленте натяжение и соединение на обвязочной ленте. Кроме того, обвязочные устройства этого вида предусмотрены исключительно для соединения друг с другом поддающихся сварке пластмассовых лент.
В мобильных устройствах особое значение имеет небольшой вес, чтобы возможно меньше физически нагружать пользователя обвязочного устройства при использовании устройства. По эргономическим причинам должно быть также предусмотрено как можно более равномерное распределение веса по всему обвязочному устройству, в частности, для предотвращения концентрации веса в головной части обвязочного устройства. Такая концентрация приводит к неблагоприятным условиям обращения с устройством. Кроме того, всегда желательно эргономичное и удобное обращение с обвязочным устройством. В частности, должна быть как можно меньшей возможность неправильного управления и неправильной работы.
Поэтому в основу изобретения положена задача улучшения в обвязочном устройстве указанного в начале вида условий обращения и управления.
Эта задача решена согласно изобретению в мобильном обвязочном устройстве указанного вида с помощью общего привода для натяжного приспособления для создания движения натяжения, а также для приспособления для фрикционной сварки для создания колебательного движения фрикционной сварки, и для переводного приспособления для создания переводного движения приспособления для фрикционной сварки из положения покоя в положение сварки.
Таким образом, согласно изобретению предусмотрено мобильное обвязочное устройство с приводимым в действие с помощью электродвигателя натяжным приспособлением, а также приспособлением для фрикционной сварки. Для обеспечения возможности использования такого обвязочного устройства, по меньшей мере, приблизительно в качестве используемого вручную обвязочного автомата, оно имеет дополнительно также приводимое в действие двигателем переводное приспособление для перевода приспособления для фрикционной сварки. Для того чтобы, несмотря на высокую степень автоматизации обвязочного устройства, обеспечить минимальный вес и предотвращение концентрации веса в головной части устройства, все эти функциональные блоки обвязочного устройства приводятся в действие с помощью лишь одного общего привода.
Этот лишь один привод предпочтительно выполнен в виде электрического двигателя, с помощью приводного движения которого обеспечивается возможность привода последовательно друг за другом натяжного приспособления и приспособления для фрикционной сварки. В одном целесообразном варианте выполнения изобретения для этого предусмотрены средства, с помощью которых обеспечивается возможность создания соединения либо между этим одним приводом и натяжным приспособлением, либо между приводом и приспособлением для фрикционной сварки, например, за счет реверсирования направления вращения вала двигателя привода.
Предпочтительно, с помощью этого лишь одного двигателя создается не только приводное движение процесса сварки, но также движение перевода приспособления для фрикционной сварки из положения покоя в положение сварки. В положении сварки сварочный элемент приспособления для фрикционной сварки прилегает с давлением к подлежащим сварке друг с другом слоям ленты и создает за счет колебательного движения на слоях ленты соединение фрикционной сваркой. При этом сварочный элемент приспособления для фрикционной сварки в положении покоя предпочтительно неподвижен и предпочтительно приводится в действие лишь с началом движения из положения покоя.
Привод переносного мобильного обвязочного устройства может быть предпочтительно одним единственным электрическим двигателем. Было установлено, что двигатель может быть предпочтительно выполнен в виде двигателя постоянного тока без щеток. Такой двигатель может работать так, что он при различных скоростях вращения отдает по существу постоянный крутящий момент.
За счет использования бесщеточного двигателя постоянного тока в качестве привода для натяжного приспособления можно обеспечивать дополнительные преимущества. А именно, за счет этого можно управлять процессом натяжения в зависимости от числа оборотов. Это обеспечивает возможность, например, также при небольших скоростях вращения иметь сравнительно большой, по сравнению с возможными до настоящего времени крутящими моментами, крутящий момент натяжного приспособления. Таким образом, с помощью такого мобильного обвязочного устройства можно, например, накладывать сначала ленту с небольшой скоростью, а к концу процесса натяжения, несмотря на это, с большой силой натяжения вокруг упакованного груза. В известных натяжных приспособлениях необходимо для достижения достаточного натяжения ленты в начале процесса натяжения перемещать ленту с высокой скоростью, для того чтобы к концу процесса натяжения в ленте достигалось желаемое натяжение. При этом лента ударяется как кнут в упакованный груз, что связано с высокой опасностью повреждения упакованного груза. Таким образом, теперь можно обвязывать также чувствительный упакованный груз со значительно меньшей опасностью повреждения с помощью ленты с более высоким натяжением.
Кроме того, зависящий от числа оборотов, соответственно, управляемый в зависимости от количества оборотов процесс натяжения обеспечивает также быстрое первое натяжение, т.е. натяжение с высокой скоростью обратного хода ленты, за которым следует второй процесс натяжения с уменьшенной по сравнению с первым процессом натяжения скоростью обратного хода ленты. Скорость обратного хода ленты, в частности, в таких бесщеточных двигателях можно согласовывать с требуемыми, соответственно, желаемыми для обоих процессов натяжения условиями за счет возможности регулирования числа оборотов вала двигателя, а также крутящего момента двигателя независимо друг от друга в определенных диапазонах. За счет указанного разделения на первый и по меньшей мере один второй процесс натяжения можно обеспечивать особенно большие натяжения ленты.
Предпочтительно, в силовом потоке между общим приводом для приспособления для фрикционной сварки и для натяжного приспособления расположена по меньшей мере одна планетарная передача. С ее помощью можно создавать особенно благоприятную возможность, среди прочего, в плане веса обвязочного устройства и распределения его веса, обеспечения, как правило, значительно отличающихся требуемых скоростей вращения для натяжного приспособления и приспособления для фрикционной сварки.
Степень автоматизации обвязочного устройства согласно изобретению можно предпочтительно дополнительно улучшать с помощью минимального количества требуемых для этого конструктивных элементов так, что происходит также координация между переводным приспособлением и приспособлением для фрикционной сварки с помощью одного и того же единственного привода. Поэтому может быть предусмотрено, что приводное движение двигателя используется как в качестве источника привода автоматического обвязочного устройства, так и для достижения, по меньшей мере, приблизительно синхронного начала колебательного движения элемента фрикционной сварки и движения перевода переводного приспособления. Для этого может быть предусмотрен передаточный механизм, который преобразует приводное движение двигателя с различными понижающими или повышающими отношениями и отдает их в двух различных местах предпочтительно одновременно, а именно: в одном месте для приспособления для фрикционной сварки, а в другом месте - для переводного приспособления.
Общий передаточный механизм приспособления для фрикционной сварки и его переводного приспособления может быть предпочтительно расположен на муфте свободного хода, которая лишь при определенном направлении вращения приводного вала двигателя передает дальше приводное движение на передаточный механизм. При этом речь идет предпочтительно о другом направлении вращения, чем направление вращения, при котором приводится в действие натяжное приспособление. Таким образом, было установлено, что является предпочтительным, когда, при рассматривании в направлении передачи приводного движения, лишь после муфты свободного хода происходит разделение приводного движения, с одной стороны, в направлении к элементу фрикционной сварки приспособления для фрикционной сварки и, с другой стороны, к переводному приспособлению. Для этого передаточный механизм может иметь первую передаточную часть для приспособления для фрикционной сварки и вторую передаточную часть для переводного приспособления, при этом обе передаточные части осуществляют различные понижения, соответственно, повышения скорости приводного движения.
При этом было установлено, что особенно предпочтительно, если в ветви привода переводного приспособления в качестве составляющей части передаточного механизма предусмотрена передача, с помощью которой достигается понижающее отношение в диапазоне от 100:1 до 30:1, предпочтительно от 40:1 до 80:1 и особенно предпочтительно от 50:1 до 70:1. Такое понижающее отношение можно с успехом обеспечивать, в частности, с помощью планетарной передачи, в частности, многоступенчатой планетарной передачи. Однако для этого могут быть предусмотрены также другие типы передач, например, коническая зубчатая передача.
Предпочтительный, снабженный планетарной передачей вариант выполнения изобретения может иметь кулачковое управление, с помощью которого вращающийся кулачок используется для включения и предпочтительно также для выключения приспособления для фрикционной сварки. При этом может быть предусмотрено, что кулачок за счет механического приведения в действие вызывает движение приспособления для фрикционной сварки из исходного положения в положение сварки.
Самостоятельное значение может иметь также выполнение обвязочного устройства, при котором для общего приведения в действие натяжного приспособления и приспособления для фрикционной сварки предусмотрено исполнительное средство, с помощью которого обеспечивается возможность последовательного запуска натяжного приспособления и приспособления для фрикционной сварки. При этом предпочтительно, если в переводном приспособлении предусмотрена возможность по выбору либо совместного приведения в действие натяжного приспособления и приспособления для фрикционной сварки посредством лишь одного приведения в действие исполнительного средства для последовательного выполнения их функций, либо приведения в действие натяжного приспособления и приспособления фрикционной сварки по отдельности, независимо друг от друга. Таким образом, при совместном приведении в действие за счет общей включающей манипуляции, например, за счет нажатия лишь на один переключатель, сначала запускается в действие натяжное приспособление, а после завершения процесса натяжения и без выполняемого вручную дополнительного манипулирования в устройстве автоматически начинается и выполняется процесс сварки. В противоположность этому, при раздельном друг от друга приведении в действие пользователь может определять моменты времени, когда запускается натяжное приспособление и через какой промежуток времени запускается в действие посредством отдельного управления приспособление для фрикционной сварки независимо от натяжного приспособления. Для этого предусмотрено, что для инициирования процесса фрикционной сварки предусмотрено отдельное управление исполнительным элементом, с помощью которого обеспечивается возможность выполнения также, по меньшей мере, в значительной степени автоматизированного процесса сварки.
В одной возможной модификации изобретения для реализации этих обоих режимов может быть предусмотрено регулируемое и управляемое переключательное средство, с помощью которого можно задавать для исполнительного средства совместную функцию включения или же возможность независимого друг от друга и отдельного приведения в действие натяжного приспособления и приспособления для фрикционной сварки.
Другие предпочтительные варианты выполнения изобретения следуют из формулы изобретения, описания и чертежей.
Ниже приводится более подробное пояснение изобретения на основании примеров выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
Фиг. 1 - обвязочное устройство согласно изобретению, в изометрической проекции;
Фиг. 2 - обвязочное устройство согласно фиг. 1, без корпуса;
Фиг. 3 - частичный разрез двигателя обвязочного устройства согласно фиг. 1, вместе с расположенными на валу двигателя компонентами;
Фиг. 4 - схема двигателя вместе с его электронной схемой для коммутации;
Фиг. 5 - часть приводной ветви обвязочного устройства согласно фиг. 1, в изометрической проекции;
Фиг. 6 - приводная ветвь по фиг. 5, в изометрической проекции под другим углом;
Фиг. 7 - приводная ветвь по фиг. 5 со сварочным приспособлением в исходном положении, на виде сбоку;
Фиг. 8 - приводная ветвь по фиг. 5 со сварочным приспособлением в положении между двумя конечными положениями, вид сбоку;
Фиг. 9 - приводная ветвь по фиг. 5 со сварочным приспособлением в положении сварки, вид сбоку;
Фиг. 10 - натяжное приспособление обвязочного устройства без корпуса, в котором натяжное коромысло находится в исходном положении, вид сбоку;
Фиг. 11 - натяжное приспособление обвязочного устройства без корпуса, в котором натяжное коромысло находится в положении натяжения, вид сбоку;
Фиг. 12 - частичный разрез натяжного коромысла обвязочного устройства по фиг. 10, вид сбоку;
Фиг. 13 - натяжное коромысло по фиг. 12, вид спереди;
Фиг. 14 - фрагмент фиг. 12 в соответствии с линией С-С, в увеличенном масштабе.
Показанное на фиг. 1 и 2, используемое исключительно вручную обвязочное устройство 1 имеет корпус 2, который окружает механику обвязочного устройства и на котором образована рукоятка 3 для обращения с устройством. Кроме того, обвязочное устройство снабжено плитой 4 основания, нижняя сторона которой предусмотрена для размещения на подлежащем упаковке предмете. На плите 4 основания и на соединенной с плитой основания, не изображенной балке обвязочного устройства закреплены все функциональные блоки обвязочного устройства 1.
С помощью обвязочного устройства 1 можно натягивать не изображенную на фиг. 1 петлю пластмассовой ленты из полипропилена (РР) или сложного полиэфира (РЕТ), которая перед этим была уложена вокруг подлежащего упаковке предмета, с помощью натяжного приспособления 6 обвязочного устройства. Для этого натяжное приспособление имеет натяжное колесо 7, с помощью которого можно захватывать ленту для процесса натяжения. При этом натяжное колесо 7 взаимодействует с коромыслом 8, которое с помощью одного рычага 9 коромысла поворачивается из конечного положения на расстоянии от натяжного колеса во второе конечное положение вокруг поворотной оси 8а коромысла, в котором коромысло 8 прижимается к натяжному колесу 7. При этом находящаяся между натяжным колесом 7 и коромыслом 8 лента также прижимается к натяжному колесу 7. Затем за счет вращения натяжного колеса 7 обеспечивает возможность придания ленточной петле натяжения ленты, достаточно высокого для целей упаковки. Процесс натяжения и предпочтительно выполненное для этого коромысло 8 будут еще более подробно пояснены ниже.
Затем можно в месте ленточной петли, в котором два слоя ленты лежат друг над другом, выполнять сварку обоих слоев с помощью приспособления 10 для фрикционной сварки обвязочного устройства. За счет этого можно прочно замыкать ленточную петлю. Для этого приспособление 10 для фрикционной сварки снабжено сварочным башмаком 11, который за счет механического давления на обвязочную ленту и осуществляемого одновременно колебательного движения с заданной частотой вызывает оплавление обоих слоев обвязочной ленты. Пластифицированные, соответственно, оплавленные зоны втекают друг в друга, и после охлаждения ленты затем возникает соединение между обоими слоями ленты. При необходимости можно затем ленточную петлю отделять от рулона ленты с помощью не изображенного режущего приспособления обвязочного устройства 1.
Приведение в действие натяжного приспособления 6, подача приспособления 10 для фрикционной сварки с помощью переводного приспособления 19 (фиг. 6) приспособления 10 для фрикционной сварки, а также использование самого приспособления для фрикционной сварки и приведение в действие режущего приспособления происходят с использованием лишь одного общего электрического двигателя 14, который обеспечивает приводное движение для этих компонентов. Для его электроснабжения на обвязочном устройстве расположен сменный и, в частности, снимаемый для зарядки аккумулятор 15. Подвод другой внешней вспомогательной энергии, такой как, например, сжатый воздух или дополнительное электричество, в обвязочном устройстве согласно фиг. 1 и 2 не предусмотрен.
В данном случае переносное мобильное обвязочное устройство 1 имеет выполненный в виде кнопочного выключателя исполнительный элемент 16, который предусмотрен для включения двигателя. Для исполнительного элемента 16 можно устанавливать с помощью переключателя 17 три режима. В первом режиме за счет управления исполнительным элементом 16, без необходимости другой активности пользователя, последовательно и автоматически приводится в действие как натяжное приспособление 6, так и приспособление 10 для фрикционной сварки. Для установки второго режима переключатель 17 переключается во второй режим переключения. Затем во втором возможном режиме за счет управления исполнительным элементом 16 приводится в действие лишь натяжное приспособление 6. Для отдельного приведения в действие приспособления 10 для фрикционной сварки пользователь должен выполнить управление вторым исполнительным элементом 18. В альтернативном варианте выполнения может быть также предусмотрено, что в этом режиме для приведения в действие приспособления для фрикционной сварки необходимо второй раз выполнить управление исполнительным элементом 16. Третий режим является своего рода полуавтоматическим режимом, в котором необходимо нажимать на натяжную кнопку 16 так долго, пока не будет достигнута в ленте предварительно ступенчато установленная сила натяжения, соответственно, напряжение растяжения. В этом режиме можно прерывать процесс натяжения посредством отпускания натяжной кнопки 16, например, для нанесения на обвязываемый предмет под обвязочную ленту защиту для кромок. За счет нажима на натяжную кнопку можно затем снова продолжить процесс натяжения. Этот третий режим можно комбинировать как с отдельно инициируемым, так и с автоматически продолжающимся процессом фрикционной сварки.
На показанном на фиг. 3 валу 27 выполненного в виде бесщеточного двигателя 14 постоянного тока с внутренним ротором с пазами расположен передаточный механизм 13. В показанном примере выполнения используется двигатель типа ECI40 фирмы Maxon Motor AG, Brueningstrasse 20, 6072 Sachseln. Бесщеточный двигатель 14 постоянного тока может работать в обоих направлениях вращения, при этом одно направление вращения используется в качестве приводного движения натяжного приспособления 6, а другое направление вращения - в качестве приводного движения сварочного приспособления 10.
На фиг. 4 показана схема бесщеточного двигателя 14 постоянного тока со снабженным пазами внутренним ротором 20 с тремя датчиками HS1, HS2, HS3 Холла. Этот двигатель ЕС (электронно коммутируемый двигатель) имеет в своем роторе 20 постоянный магнит и снабжен электронным устройством 22 управления, которое предусмотрено для электронной коммутации в статоре 24. Электронное устройство 22 управление определяет с помощью датчиков HS1, HS2, HS3 Холла, которые в показанном примере выполнения выполняют также функции датчиков положения, моментальное положение ротора 20 и включает электрическое магнитное поле в обмотках статора 24. Таким образом, можно включать фазы (фазу 1, фазу 2, фазу 3) в зависимости от положения ротора 20, с целью вызывания вращательного движения ротора в определенном направлении вращения, с предварительно задаваемыми изменяемыми скоростью вращения и крутящим моментом. В данном случае используется так называемый «усилитель для одноквадратного привода», который поставляет для двигателя напряжение, а также пиковый и длительный ток, и регулирует их. Ток для не изображенных катушек обмотки статора 24 регулируется, т.е. коммутируется с помощью мостиковой схемы 25 (с транзисторами MOSFET). Кроме того, на двигателе предусмотрен не изображенный датчик температуры. Таким образом, можно контролировать и управлять направлением вращения, скоростью вращения, ограничением тока и температурой. Коммутатор выполнен в виде отдельного печатного конструктивного элемента и расположен в обвязочном устройстве отдельно от двигателя.
Электроснабжение обеспечивается от аккумулятора 15, выполненного в виде литиевого ионного аккумулятора. Такие аккумуляторы основаны на нескольких самостоятельных литиевых ионных элементах, в которых, по меньшей мере, по существу отдельно друг от друга происходят химические процессы для создания разности потенциалов между двумя полюсами соответствующего элемента. В показанном варианте выполнения аккумулятор является литиевым ионным аккумулятором фирмы Robert Bosch GmbH, D-70745 Leinfelden-Echterdingen. Аккумулятор в показанном примере выполнения содержит восемь элементов и имеет емкость 2,6 Ач. В качестве активного материала, соответственно, в качестве отрицательного электрода литиевого ионного аккумулятора предусмотрен графит. Положительный электрод аккумулятора часто имеет металлооксиды лития, в частности, в виде слоистых структур. В качестве электролита обычно применяются безводные соли, такие как гексафторфосфат лития, или полимеры. Отдаваемое обычным литиевым ионным аккумулятором напряжение составляет обычно 3,6 В. Плотность энергии таких аккумуляторов составляет примерно 100-120 Втч/кг.
Передаточный механизм 13 имеет расположенную на приводном валу двигателя муфту 36 свободного хода, на которой расположено солнечное колесо 35 первой ступени планетарной передачи. Муфта 36 свободного хода передает лишь при одном из обоих возможных направлений вращения привода приводное движение на солнечное колесо 35. Солнечное колесо 35 находится в зацеплении с планетарными колесами 37, которые само по себе известным образом находятся в зацеплении с неподвижной коронной шестерней 38 планетарной передачи. Каждое из планетарных колес 37 расположено в свою очередь на соответствующем валу 39, который соединен за одно целое с ведомым колесом 40. Вращение планетарных колес 37 вокруг вала 27 двигателя приводит к вращательному движению ведомого вала 40 вокруг вала 27 двигателя и определяет скорость вращения этого вращательного движения ведомого колеса 40. Наряду с солнечным колесом 35 на муфте 36 свободного хода находится также ведомое колесо 40, которое, тем самым, также опирается на вал двигателя. Эта муфта 36 свободного хода приводит к тому, что как солнечное колесо 35, так и ведомое колесо 40 вращаются лишь при одном направлении вращения вращательного движения вала 27 двигателя. Муфта 36 свободного хода может быть, например, муфтой типа INA HFL0615, которая предлагается фирмой Schaeffer KG, D-91074 Herzogenaurach.
Кроме того, передаточный механизм 13 имеет на приводном валу 27 двигателя относящееся ко второй ступени планетарной передачи солнечное зубчатое колесо 28, через выемку которого хотя и проходит вал 27, однако при этом вал 27 не соединен с солнечным колесом 28. Солнечное колесо закреплено на диске 34, который в свою очередь соединен с планетарными колесами 37. Таким образом, вращательное движение планетарных колес 37 вокруг выходного вала 27 двигателя передается на диск 34, который передает в свою очередь вращательное движение с той же скоростью вращения на солнечное колесо 28. Солнечное колесо 28 находится в зацеплении с несколькими планетарными колесами, а именно, с тремя зубчатыми колесами 31, расположенными каждое на проходящем параллельно валу 27 двигателя валу 30. Валы 30 трех зубчатых колес 31 расположены неподвижно, т.е. они не вращаются вокруг вала 27 двигателя. Три зубчатых колеса 31 в свою очередь находятся в зацеплении с имеющим внутренние зубья зубчатым венцом, который на своей наружной стороне имеет кулачок 32 и называется в последующем кулачковым колесом 33. Солнечное колесо 28, три зубчатых колеса 31, а также кулачковое колесо 33 являются составляющими частями второй ступени планетарной передачи. Вращательное движение вала 27 на входе планетарной передачи, а также вращательное движение кулачкового колеса 33 имеют соотношение 60:1, т.е. за счет двухступенчатой планетарной передачи происходит уменьшение скорости вращения в 60 раз.
Кроме того, на конце вала 27 на второй муфте 42 свободного хода расположено коническое зубчатое колесо 43, которое находится в зацеплении с не изображенным вторым коническим зубчатым колесом. Эта муфта 42 свободного хода также передает вращательное движение лишь при одном направлении вращения вала 27 двигателя. Направления вращения, при которых муфта 36 свободного хода солнечного колеса 35 и муфта 42 свободного хода передают вращательное движение вала 27 двигателя, противоположны друг другу. Это означает, что при одном направлении вращения вращается лишь муфта 36 свободного хода, а при другом направлении вращения - лишь муфта 42 свободного хода.
Второе коническое зубчатое колесо расположено на одном конце не изображенного натяжного вала, который на своем другом конце несет другую планетарную передачу 46 (фиг. 2). Таким образом, приводное движение электродвигателя в одном определенном направлении вращение передается на оба конических зубчатых колеса 43 на натяжном валу. За счет этого через солнечное колесо 47, а также планетарные колеса 48 приводится во вращение выполненное в виде имеющего внутренние зубья полого колеса натяжное колесо 49 натяжного приспособления 6. Снабженное на своей наружной поверхности поверхностной структурой натяжное колесо 7 захватывает при своем вращательном движении соответствующую обвязочную ленту за счет фрикционного замыкания, за счет чего к ленточной петле прикладывается предусмотренное натяжение ленты.
Ведомое колесо 40 выполнено в зоне своей наружной окружной поверхности в виде зубчатого колеса, на котором расположен зубчатый ремень 50 передачи с гибкой связью (фиг. 5 и 6). Дополнительно к этому зубчатый ремень 50 охватывает меньшую по диаметру по сравнению с ведомым колесом 40 шестерню 51, вал которой приводит в движение эксцентриковый привод 52 для колебательного возвратно-поступательного движения сварочного башмака 53. Вместо зубчатоременного привода может быть также предусмотрен любой другой вид передачи с гибкой связью, например, клиноременный привод или цепной привод. Эксцентриковый привод 52 имеет эксцентриковый вал 54, на котором расположен эксцентрик 55, на котором в свою очередь сидит плечо 56 сварочного башмака с круглой выемкой. Эксцентриковое вращательное движение эксцентрика 55 вокруг оси 57 вращения эксцентрикового вала 54 приводит к линейному колебательному возвратно-поступательному движению сварочного башмака 53. Как эксцентриковый привод 52, так и сам сварочный башмак 53 могут быть также выполнены любым другим известным образом.
Кроме того, сварочное приспособление снабжено коленчато-рычажным механизмом 60, с помощью которого сварочное приспособление можно переводить из исходного положения (фиг. 7) в положение сварки (фиг. 9). Коленчато-рычажный механизм 60 закреплен на плече 56 сварочного башмака и при этом снабжен шарнирно соединенным с возможностью поворота с плечом 56 сварочного башмака более длинным коленчатым рычагом 61. Кроме того, коленчато-рычажный механизм 60 снабжен шарнирно соединенным с возможностью поворота вокруг поворотной оси 62 поворотным элементом 63, который действует в коленчато-рычажном механизме 60 в качестве более короткого коленчатого рычага. При этом поворотная ось 62 поворотного элемента 63 проходит параллельно осям вала 27 двигателя и эксцентрикового вала 57.
Поворотное движение запускается с помощью кулачка 32 кулачкового колеса 33, который при вращательном движении против часовой стрелки кулачкового колеса 33, как показано на фиг. 7-9, заходит под поворотный элемент 63 (фиг. 8). При этом наклонно поднимающаяся поверхность 32а кулачка 32 приходит в соприкосновение с вставленным в поворотный элемент 63 контактным элементом 64. За счет этого поворотный элемент 63 поворачивается по часовой стрелке вокруг своей поворотной оси 62. В зоне вогнутой выемки поворотного элемента 63 расположена с возможностью поворота по принципу «поршень-цилиндр» вокруг поворотной оси 69 состоящая из двух частей с возможностью изменения длины коленчато-рычажная штанга коленчатого рычага 61. Дополнительно к этому, коленчатый рычаг 61 соединен с возможностью поворота с выполненным в виде другой поворотной оси 65 местом 65 шарнирного соединения плеча 56 сварочного башмака вблизи сварочного башмака 53 и на расстоянии от поворотной оси 57 плеча 56 сварочного башмака. Между обоими концами изменяемой по длине коленчато-рычажной штанги на ней расположена пружина 67 сжатия, с помощью которой коленчатый рычаг 61 прижимается как к плечу 56 сварочного башмака, так и к поворотному элементу 63. Таким образом, поворотный элемент 63 соединен относительно своего поворотного движения с коленчатым рычагом 61 и с плечом 56 сварочного башмака.
Как показано на фиг. 7 и 9, в исходном положении проходящая через коленчатый рычаг 61 (воображаемая) соединительная линия 68 обоих мест шарнирного соединения коленчатого рычага 61 находится между поворотной осью 62 поворотного элемента 63 и кулачковым колесом 33, т.е. на одной стороне поворотной оси 62. За счет приведения в действие кулачкового колеса 33 поворачивается поворотный элемент 63 по часовой стрелке относительно показаного на фиг. 7-9. При этом коленчатый рычаг 61 увлекается поворотным элементом 63. На фиг. 8 показано промежуточное положение коленчатого рычага 61, в котором соединительная линия 68 мест 65, 69 шарнирного соединения пересекает поворотную ось 62 поворотного элемента 63. В показанном на фиг. 9 конечном положении движения (положении сварки) коленчатый рычаг 61 находится со своей соединительной линией 68 относительно кулачкового колеса 33 и исходного положения на другой стороне поворотной оси 62 поворотного элемента 63. При этом движении плечо 56 сварочного башмака переводится с помощью коленчатого рычага 61 из своего исходного положения посредством поворота вокруг поворотной оси 57 в положение сварки. В положении сварки пружина 67 сжатия прижимает поворотный элемент 63 к не изображенному упору и сварочный башмак 53 к обоим подлежащим сварке друг с другом слоям ленты. Таким образом, коленчатый рычаг 61 и, тем самым, также плечо 56 сварочного башмака находятся в стабильном положении сварки.
Показанное на фиг 6 и 9 приводное движение электродвигателя против часовой стрелки передается зубчатым ремнем 50 на переведенный с помощью коленчато-рычажного механизма 60 в положение сварки сварочный башмак 53, который нажимает на оба слоя ленты и совершает возвратно-поступательное колебательное движение. При этом время сварки для создания соединения фрикционной сварки определяется тем, что осуществляется счет устанавливаемого количества оборотов кулачкового колеса 33 с момента времени, в который кулачок приводит в действие контактный элемент 64. Для этого осуществляется счет количества оборотов вала 27 бесщеточного двигателя 14 постоянного тока с целью определения положения кулачкового вала 33, начиная с которого необходимо выключать двигатель 14 и тем самым завершать процесс сварки. При этом должна предотвращаться остановка кулачка 32 под контактным элементом 64 при остановке двигателя 14. Поэтому для остановки двигателя 14 предусмотрены лишь относительные положения кулачка 32 относительно поворотного элемента 63, в которых кулачок 32 не находится под поворотным элементом. Это обеспечивает возможность поворота сварочного башмака 56 из положения сварки обратно в исходное положение (фиг. 7). За счет этого, в частности, исключается положение кулачка 32, в котором кулачок 32 оставляет коленчатый рычаг 61 в положении мертвой точки, т.е. в положении, в котором соединительная линия 68 обоих мест шарнирного соединения пересекает поворотную ось 62 поворотного элемента, как показано на фиг. 8. Поскольку такое положение должно исключаться, можно с помощью управления рычагом коромысла отводить коромысло (фиг. 2) от натяжного колеса 7 и при этом дополнительно поворачивать коленчатый рычаг 61 по направлению к кулачковому колесу 33 в показанное на фиг. 7 положение. После извлечения ленточной петли из обвязочного устройства оно готово для следующего процесса обвязки.
Указанные выше последовательно проходящие процессы натяжения и сварки можно совместно запускать в одном состоянии переключения исполнительного элемента 16. Для этого необходимо привести один раз в действие исполнительный элемент 16, за счет чего электродвигатель 14 сначала вращается в первом направлении вращения и при этом приводит в движение (исключительно) натяжное приспособление 6. Подлежащее созданию в соответствующей ленте натяжение можно устанавливать в обвязочном устройстве предпочтительно с помощью нажимной клавиши с девятью ступенями, которые соответствуют девяти различным величинам натяжения ленты. В качестве альтернативного решения может быть также предусмотрена бесступенчатая установка натяжения ленты. Поскольку ток двигателя зависит от крутящего момента натяжного колеса 7, а тот в свою очередь зависит от моментального натяжения ленты, то можно устанавливать подлежащее созданию натяжение ленты в виде предельного значения тока двигателя с помощью нажимных клавиш с девятью ступенями в регулировочном электронном блоке обвязочного устройства.
После достижения устанавливаемого и, тем самым, заданного предельного значения тока двигателя, соответственно, натяжения ленты, двигатель 14 выключается с помощью своего устройства 22 управления. Непосредственно после этого двигатель запускается с помощью устройства 22 управления с противоположным направлением вращения. За счет этого сварочный башмак 53 опускается указанным выше образом на оба лежащих друг над другом слоя ленты, и выполняется колебательное движение сварочного башмака для создания соединения фрикционной сваркой.
За счет управления переключателем 17 можно придавать исполнительному элементу 16 функцию запуска натяжного приспособления. После выполнения такой установки запускается лишь натяжное устройство посредством приведения в действие исполнительного элемента, и после достижения заданного натяжения ленты снова останавливается. Для запуска процесса фрикционной сварки необходимо привести в действие второй исполнительный элемент 18. За исключением раздельного запуска, функция приспособления для фрикционной сварки идентична другому режиму первого исполнительного элемента.
Как указывалось выше, коромысло 8 за счет приведения в действие показанного на фиг. 2, 10, 11 рычага 9 коромысла может выполнять поворотные движения вокруг оси 8а коромысла. Для этого коромысло приводится в движение с помощью расположенного позади натяжного колеса 7 и поэтому не видимого на фиг. 2, установленного с возможностью поворота кулачкового диска. С помощью рычага 9 коромысла кулачковый диск может совершать поворотное движение примерно в 30º и перемещать коромысло 8, соответственно, натяжную плиту 12 относительно натяжного колеса 7, что обеспечивает возможность закладки ленты в обвязочное устройство, соответственно, между натяжным колесом 7 и натяжной плитой 12.
За счет этого зубчатая натяжная плита 12, расположенная в зоне свободного конца коромысла, также может поворачиваться на коромысле зубчатая натяжная из показанного на фиг. 10 исходного положения в показанное на фиг. 11 положение натяжения и снова обратно. В исходном положении натяжная плита 12 имеет достаточно большое расстояние до натяжного колеса 7, с целью обеспечения возможности расположения в два слоя обвязочной ленты между натяжным колесом и натяжной плитой, что требуется для образования замка на ленточной петле. В положении натяжения натяжная плита прижимается само по себе известным образом, например, с помощью воздействующей на коромысло пружинной силы, к натяжному колесу 7, при этом в отличие от показанного на фиг. 11 состояния, в процессе обвязки двухслойная лента находится между натяжной плитой и натяжным колесом, и, тем самым, между ними не происходит контакт. Обращенная к натяжному колесу зубчатая поверхность 12а (натяжная поверхность) выполнена вогнутой, причем радиус кривизны соответствует радиусу натяжного колеса 7 или же незначительно больше.
Как показано, в частности, на фиг. 10 и 11, а также детально на фиг. 12-14, зубчатая натяжная плита 12 расположена в имеющей форму канавки выемке 71 коромысла. Длина выемки 71 в направлении прохождения ленты больше длины натяжной плиты 12. Кроме того, натяжная плита 12 снабжена выпукло - изогнутой контактной поверхностью 12b, с помощью которой она опирается в выемке 71 коромысла 8 на плоскую опорную поверхность 72. Как показано, в частности, на фиг. 11 и 12, выпуклый изгиб проходит в направлении, параллельном направлению 70 прохождения ленты, в то время как контактная поверхность 12b образована плоской поперек этого направления (фиг. 13). На основе такого выполнения натяжная плита 12 способна выполнять движения опрокидывания в направлении 70 прохождения ленты относительно коромысла 8 и натяжного колеса 7. Кроме того, натяжная плита 12 закреплена с на коромысле 8 с помощью проходящего снизу через коромысло винта 73. Для этого винт находится в удлиненном отверстии 74 коромысла, продольное направление которого проходит параллельно направлению 70 прохождения ленты в обвязочном устройстве. За счет этого натяжная плита 12 расположена на коромысле 8 не только с возможностью опрокидывания, но также с возможностью продольного сдвига.
В процессе натяжения сначала натяжное коромысло 8 переводится из исходного положения (фиг. 10) в положение натяжения (фиг. 11). В положении натяжения нагруженное силой пружины коромысло 8 отжимает натяжную плиту 12 в направлении натяжного колеса и при этом зажимает оба слоя ленты между натяжным колесом 7 и натяжной плитой 12. При этом вследствие различной толщины лент могут образовываться различные расстояния натяжной плиты от окружной поверхности 7а натяжного колеса 7. Это приводит не только к различным положениям поворота коромысла 8, но также к различному положению натяжной плиты 12 относительно окружного направления натяжного колеса 7. Для достижения, тем не менее, равномерных условий прижима, натяжная плита 12 в процессе прижатия к ленте ориентируется самостоятельно за счет продольного перемещения в выемке 71, а также движения опрокидывания над контактной поверхностью 12b на опорной поверхности 72 так, что натяжная плита (12) по всей своей длине оказывает максимально равномерное давление на обвязочную ленту. При включении натяжного колеса (7) зубцы натяжной плиты 12 удерживают неподвижно нижний слой ленты, в то время как натяжное колесо 7 своей зубчатой окружной поверхностью 7а захватывает верхний слой ленты. Вращательное движение натяжного колеса 7, а также небольшой коэффициент трения между обоими слоями ленты приводят к тому, что натяжное колесо тянет верхний слой ленты назад и, тем самым, повышает натяжение в ленточной петле до желаемого значения напряжения растяжения.
Перечень позиций
1. Обвязочное устройство
2. Корпус
3. Рукоятка
4. Плита основания
6. Натяжное приспособление
7. Натяжное колесо
7а. Окружная поверхность
8. Коромысло
8а. Поворотная ось коромысла
9. Рычаг коромысла
10. Приспособление для фрикционной сварки
11. Сварочный башмак
12. Натяжная плита
12а. Натяжная поверхность
12b. Контактная поверхность
13. Передаточный механизм
14. Электрический двигатель постоянного тока
15. Аккумулятор
16. Исполнительный элемент
17. Переключатель
18. Исполнительный элемент
19. Переводное приспособление
20. Ротор
HS1. Датчик Холла
HS2. Датчик Холла
HS3. Датчик Холла
22. Электронное устройство управления
24. Статор
25. Мостиковая схема
27. Выходной вал двигателя
28. Солнечное колесо
30. Вал
31. Зубчатое колесо
32. Кулачок
32а.Поверхность
33. Кулачковое колесо
35. Солнечное колесо
36. Муфта свободного хода
37. Планетарное колесо
38. Коронная шестерня планетарной передачи
39. Вал
40. Ведомое колесо
42. Муфта свободного хода
43. Коническое зубчатое колесо
46. Планетарная передача
47. Солнечное колесо
48. Планетарное колесо
49. Натяжное колесо
50. Зубчатый ремень
51. Шестерня
52. Эксцентриковый привод
53. Сварочный башмак
54. Эксцентриковый вал
55. Эксцентрик
56. Плечо сварочного башмака
57. Ось вращения эксцентрикового вала
60. Коленчато-рычажный механизм
61. Длинный коленчатый рычаг
62. Поворотная ось
63. Поворотный элемент
64. Контактный элемент
65. Поворотная ось
66. Поворотная ось
67. Пружина сжатия
68. Соединительная линия
69. Поворотная ось
70. Направление прохождения ленты
71. Выемка
72. Опорная поверхность
73. Винт
74. Удлиненное отверстие