Maschine zum Umbinden von Verpackungsstücken
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Fachgebiet der Verpackungstechnik.
Sie betrifft eine Maschine zum Umbinden von Verpackungsstücken, die gekennzeichnet ist durch eine zum Abstützen der sich überlappenden Enden einer Bandschleife während des Umbindungsvorganges ausgebildete Nasenplatte, ferner durch Heftmittel zum Verbinden der sich überlappenden Bandenden auf der Nasenplatte durch Schweissen mittels Reibungswärme, nachdem eine gewünschte Spannung mittels einer Spannvorrichtung an die Bandschleife angelegt wurde, wobei die Nasenplatte zwischen einer Wirkstellung, in welcher sie während des Heftvorganges als Widerlager für die sich überlappenden Bandenden dient und einer zurückgezogenen Stellung, in welcher sie Raum für das Ausstossen der Heftverbindung der Schleife aus der Maschine gewährt, hin und her bewegbar ist.
Zweckmässig bestimmt dabei die Nasenplatte, wenn sie sich in ihrer Wirklage befindet, eine geschlossene Passage, durch welche hindurch das Band zugeführt werden muss, um die Schleife zu bilden.
Die Nasenplatte kann vorteilhaft auf einer verschwenkbaren Befestigung angebracht sein, um so zwischen der Betriebs- und der zurückgezogenen Stellung zu verschwenken. In diesem Fall ist ein geeigneter Anschlag zweckmässig, der die Nasenplatte in ihrer Wirklage abstützt, nämlich gegen den Druck der Heftmittel.
Die Maschine kann zudem mit einer Führung versehen sein, die zwischen einer Wirkstellung, in welcher sie für das Band eine kontinuierliche Führungsbahn durch die Nasenplatte bis dahin bildet, wo die Bandenden sich überlappen und einer zurückgezogenen Stellung, in welcher sie die sich überlappenden Bandenden den Heftmitteln darbietet, hin und her bewegbar ist.
Falls die Maschine mit einer solchen Führung versehen ist, ist diese zweckmässig mit der Nasenplatte durch eine Totgangverbindung gekuppelt, die vorzugsweise derart konstruiert und angeordnet ist, dass sie eine Relativbewegung zwischen der Nasenplatte und der Führung zulässt, und zwar um ein genügendes Ausmass, um es der Führung zu erlauben, unabhängig von der Nasenplatte zwischen ihrer Wirkstellung und ihrer zurückgezogenen Stellung hin und her bewegt zu werden, wenn sich die Nasenplatte in ihrer Wirkstellung befindet.
Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Verpackungsbindmaschine, teilweise im Schnitt,
Fig. 2 eine Draufsicht im Schnitt entlang der Linie II-II nach Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III nach Fig. 1,
Fig. 4 im vergrösserten Massstab eine Ansicht der Nasenplatte und Greiferanordnung nach Fig. 1, teilweise im Schnitt,
Fig. 5 eine Endansicht der Einrichtung nach Fig. 4 und
Fig. 6 eine umgekehrte Draufsicht der Nasenplatte und des Führungsblockes nach Fig. 5.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Bindmaschine bezeichnet die Ziffer 10 ein Gehäuse, welches eine Bandzuführungs- und Spannungseinrichtung in Form einer primären Spannvorrichtung 11 und einer sekundären Spannvorrichtung 12 enthält. Eine Grundplatte 13 des Gehäuses 10 trägt einen Rahmen 14, auf welchen benachbart zur primären Spannvorrichtung 11 eine Greifvorrichtung 15 für ein freies Ende vorgesehen ist, welche benachbart an ihrem unteren Ende mit einer Öffnung 15a versehen ist. Die Greifvorrichtung 15 ist verschwenkbar mit einer mittleren Drehstelle auf einem Hebel 16 verbunden, dessen eines Ende seinerseits mit einem festen Schwenkzapfen 1 6a auf dem Rahmen 14 und dessen anderes Ende mit einem Kolbenstössel 17 eines Pneumatikzylinders G1 verbunden ist.
Ein Ausfahren oder ein Zurückziehen des Zylinders G1 bewirkt, dass der Greifer 15 von einer Nasenplatte 18 weg oder gegen diese hin bewegt wird, welche der Grundplatte 13 zugeordnet ist.
An der entgegengesetzten Seite des Rahmens 14, jedoch mit dem Greifer 15 ausgerichtet, ist eine entsprechende zweite Greifvorrichtung 19 montiert. Die zweite Greifvorrichtung 19 ist verschwenkbar mit einem mittleren Drehpunkt auf einem Hebel 20 verbunden, dessen eines Ende mit einem Kolbenstössel 23 eines Pneumatikzylinders G2 verbunden ist. Ein Ausfahren oder Zurückziehen des Zylinders G2 bewirkt, dass der Greifer 19 von der Nasenplatte weg oder mit dieser in Greifeingriff bewegt wird.
Die Nasenplatte 18 besteht aus einer flachen Metallplatte, welche verschwenkbar auf einem Paar mit Abstand zueinander angeordneter Hebel 21 getragen ist und welche zwischen einer Wirkstellung, gezeigt in Fig. 3, in welcher sie in einem Querschlitz 22 im einen Ende der Basisplatte 10 aufgenommen und abgestützt ist und einer zurückgezogenen Stellung (nicht dargestellt), in welcher sie vom Schlitz 22 gelöst und von der Grundplatte 13 weggeschwenkt ist, bewegbar ist.
Die Hebel 21 sind auf einem festen Schwenkzapfen 16a auf dem Rahmen 10 gehalten, welcher Schwenkzapfen ebenfalls den festen Schwenkpunkt für die Hebel 16 und 20 zum Betätigen der Greifer 15 bzw. 19 bildet. Die Enden der Hebel 21, welche sich entfernt von der Nasenplatte 18 befinden, sind durch einen Drehbolzen 24 miteinander gekuppelt, welcher, an einer mittleren Stelle in seiner Länge mit Kolbenstössel 25 eines pneumatischen Aktuators NP verbunden ist, mittels welchem die Nasenplatte zwischen der Betriebsund der zurückgezogenen Lage bewegbar ist.
Auf dem Rahmen 14 ist zwischen den Hebeln 21 und oberhalb der Betriebsstellung der Nasenplatte 18 eine mittels Reibwirkung arbeitende Schweissvorrichtung angebracht. Diese Schweissvorrichtung aus einem Vibrierblock 26, der in vertikaler Richtung auf die Betätigung eines doppeltwirkenden Pneumatikzylinders V, der auf dem Rahmen 14 angeordnet ist, bewegbar ist.
In der Wirkstellung ist der Block 26 gegen die Nasenplatte 18 hingedrückt, und zwar durch Wirkung des Zylinders V und wird dann mit hoher Frequenz von einem Elektromotor 27 über einen Exzenterantrieb vibriert. Ein Absenken des Vibratorblocks 26 erregt automatisch den Motor 27, welcher dann den Block mit einem vorbestimmten Intervall vibriert.
Die Nasenplatte 18 bildet in ihrer Wirkstellung ein Widerlager, gegen welches die Schweissvorrichtung beim Verschweissen der Enden einer Schleife Verpackungsbindeband wirkt. Um eine hohe Steifheit der Nasenplatte in dieser Stellung zu erreichen, ist es wünschenswert, dass die Nasenplatte mit genauem Sitz in Schlitz 22 der Grundplatte sitzt, abgesehen von der Tendenz zur bogenförmigen Bewegung der Nasenplatte, bedingt durch die verschwenkbare Montage der Hebel 21.
Die Nasenplatte 18 ist deshalb verschwenkbar auf dem Hebel 21 montiert und ist nachgiebig gegen eine Grenzposition, welche durch Widerlager der Hebel 21 gebildet ist, gepresst (im Gegenuhrzeigersinn nach Fig. 3), z.B. durch eine Torsionsfeder 28. Wenn in ihrer zurückgezogenen Stellung die Nasenplatte 18 in ihrer Grenzposition bezüglich der Hebel 21 liegt, ist diese Grenzpositition so gewählt, dass, wenn die Nasenplatte gegen ihre Betriebslager hin bewegt wird, ihre unterste Kante nicht unterhalb den Pegel der Unterseite der Grundplatte 13 schwenken kann. Die Unterseite des Mauls des Schlitzes 22 ist weggeschnitten, wie bei 29 gezeigt, um die Einführung der Nasenplatte 18 zu erleichtern.
Die Abmessungen und relativen Positionen der Teile sind so gewählt, dass die Nasenplatte in den Schlitz 21 in einem praktisch linearen Gleitvorgang eintritt, mit wenig oder gar keiner Kippbewegung bezüglich des Schlitzes.
Wie insbesondere in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist, ist ein Metallblock 30 von geeigneter Länge zwischen dem Greifer 15 und dem Greifer 19 angeordnet und an beiden Enden von den betreffenden Greifern beabstandet. Der Block 30 ist an seiner unteren Fläche bei 31 mit einer Aussparung versehen, welche sich zwischen dem dem Greifer 15 benachbarten Ende des Blockes und einer vertikalen Anschlagfläche 32 an einer mittleren Stelle längs des Blockes erstreckt. In einer Wirklage stösst der Block 30 gegen die obere Fläche der Nasenplatte 18 an. Der Block 30 ist an seiner dem Rahmen 14 benachbarten Seite mit einem Schlitz 33 versehen, welcher sich zwischen den entgegengesetzten Enden des Blockes 30 erstreckt. Der Schlitz 33 ist bezüglich der Nasenplatte 18 in einer solchen Richtung geneigt, dass er praktisch mit der Öffnung 15a in der Greifvorrichtung 15 und mit dem Greifer 19 ausgerichtet ist.
Der Block 30 erstreckt sich über die Ebene der Greifervorrichtungen 15 und 19 hinaus in einer Richtung, welche vom Rahmen wegführt und ist verschwenkbar an dieser Stelle mit dem freien Ende eines Armes 34 eines Winkelhebels 35 verbunden, welcher seinerseits an seiner Mittelstelle mit einer festen Drehstelle 36 auf dem Rahmen 14 verbunden ist. Der andere Arm 37 des Winkelhebels 35 erstreckt sich rückwärts zwischen die Greifer und wird an seinem äusseren Ende mittels einer Zugfeder 38 aufwärtsgezogen. Eine zweite Zugfeder 39 wirkt zwischen einem durch den Winkelhebel 35 getragenen Stift 40 und dem Block, um den Block abwärts und in festen Kontakt mit der Nasenplatte 18 zu pressen.
An einer Zwischenstelle bezüglich seiner Länge trägt der Arm 37 einen Stift 41, welcher in einer Öffnung 15b in der Greifvorrichtung 15 aufgenommen ist, welche Öffnung 1 5b oberhalb der Öffnung 15a angeordnet ist.
Eine Schneidvorrichtung mit relativ zueinander bewegbaren, beabstandeten Klingen 42, 43 ist zwischen dem Greifer 15 und einem benachbarten Ende des Blockes 30 vorgesehen.
Der Block 30 ist mit einem Stift 44 versehen, welcher in einer länglichen Öffnung oder einem Schlitz 45 in der Nasenplatte 18 aufgenommen ist, um eine Totgangverbindung zwischen diesen zu bilden. Der Schlitz 45 ist parallel zur Richtung, in welcher die Nasenplatte und der Block 13 zwischen ihren betreffenden Wirk- und zurückgezogenen Stellungen bewegt werden, angeordnet, und die Länge des Schlitzes ist so gewählt, dass sie es dem Block 30 erlaubt, unabhängig von der Nasenplatte 18 zurückgezogen zu werden, wobei er die Nasenplatte 18 in ihrer Betriebslage belässt.
Die sekundäre Spannvorrichtung 12 besitzt ein Paar Pneumatikzylinder ET, welche Seite an Seite auf der Grundplatte montiert sind und Kolbenstössel 61 besitzen, welche sich durch Öffnungen in Stützblöcken 62 auf der Grundplatte 13 hindurcherstrecken. Die Kolbenstössel 61 sind mit einem Tragbügel 63 von grundsätzlich U-förmigem Querschnitt verbunden, welcher mit den Kolbenstösseln 61 bei deren Ausfahren oder Zurückziehen mitbewegbar ist.
Der Bügel 63 trägt eine Rolle 67 und besitzt ein Paar aufwärtsgerichteter seitlicher Wände 68, zwischen welchen zwei Riemenräder drehbar montiert und mit der Rolle 67 ausgerichtet sind.
Die Rolle 67 und die Riemenräder 69 bilden Teil der primären Spannvorrichtung 11 und sind untereinander durch einen endlosen flexiblen Riemen 70 verbunden, welcher zudem um ein Antriebsriemenrad 71 herumführt, das mit einem umkehrbaren Motor M (nicht dargestellt) verbunden ist, zweckmässig einem Luftmotor. Der Riemen 70 ist mittels eines Paares Spannräder 72 gespannt. Jedes Spannrad 72 ist drehbar auf dem freien Ende eines Armes 73 montiert, der an einer festen Stelle benachbart der Achse des Antriebsriemenrades 71 angelenkt ist. Jedes Spannrad 72 steht mit dem einen Trum des Riemens 70 zwischen dem An triebsriemenrad 71 und einem der Riemenräder 69 in Eingriff.
Die Arme 73 sind an Mittelstellen bezüglich der Länge mittels einer Zugfeder 74 miteinander verbunden, so dass die Riemenräder 72 jederzeit in Eingriff mit dem Riemen 70 gedrückt werden.
Der Bügel 63 trägt an seinem vorderen Ende einen Spanngreifer 75, der verschwenkbar zwischen den Enden 68 montiert und mittels einer Torsionsfeder 76 im Uhrzeigersinn, wie in Fig. 1 dargestellt ist, gespannt ist. Die Bodenfläche 77 des Greifers ist so ausgebildet, dass sie ein zum Binden benötigtes Band gegen die Fläche des Bügels 63 festhält. An der Begrenzungsstellung im Bereich der Bewegung des Bügels 63, wie dargestellt in Fig. 1, und mit der maximalen Ausfahrlänge der Kolbenstössel 61 übereinstimmend, ist eine durch den Spanngreifer 75 getragene einstellbare Hebeschraube 78 gegen den Halteblock 79 hin festgehalten.
In dieser Lage wird die Bodenfläche des Greifers 75 vom Bügel 63 freigehalten und ist somit nicht in Greifeingriff. Wenn der Bügel 63 von der in Fig. 1 gezeigten Stellung nach rechts bewegt wird, bewirkt die Torsionsfeder 76 eine Bewegung des Greifers 75 im Uhrzeigersinn und somit in seine Greiflage.
Die Maschine ist dazu ausgebildet, Polypropylen Band aufzunehmen, das von einer Bandversorgung zugeführt und in Längsrichtung des Bügels 63 zwischen dem Riemen 70 und dem Riemenrad 67 sowie unterhalb des Spanngreifers 75 entlang geführt ist.
Die primäre Spannvorrichtung 11 übernimmt zudem die Funktion des Zuführens und Anziehens des Bandes. Wenn der Motor M in Vorwärtsrichtung angetrieben ist, wird das Band durch den Riemen 70 erfasst und durch die Öffnung 15 a in der Greifvorrich- tung 15 hindurchgetrieben, zwischen den Klingen 42, 43 der beweglichen Schneidvorrichtung hindurch und in den Führungsschlitz 33 des Blockes 30 gelenkt. Da die offene Seite des Führungsschlitzes 33 im Block 30 benachbart dem Rahmen 40 geschlossen ist, besteht keine Tendenz für das Band, seitwärts aus dem Schlitz herauszutreten. Das Band wird durch die Führung 33 hindurch und zwischen den Greifer 19 und die Nasenplatte 18 geführt.
Das freie Ende des auf diese Weise zugeführten Bandes wird manuell um das Verpackungsstück, welches gebunden werden soll, herumgezogen, wobei natürlich das manuelle Herumziehen auch automatisch entlang einer kontinuierlichen Spur erfolgen kann. Das freie Ende des Bandes wird zwischen die Greifvorrichtung 15 für das freie Ende und die Nasenplatte 18 geführt, unter der Klinge 43 der beweglichen Schneidvorrichtung hindurch und zwischen die untere ausgesparte Fläche 31 des Blockes 30 und die Nasenplatte 18 gelenkt. Dies geht so weiter, bis das Ende des Bandes gegen die Anschlagfläche 32 anstösst, welches als endgültiger Anschlag wirkt.
Ein nicht dargestellter und an irgendeiner geeigneten Stelle vorgesehener Betätigungsschalter wird durch das Band während dessen Durchlaufens betätigt, um seinerseits den Pneumatikzylinder G1 zu betätigen, welcher wiederum seinerseits bewirkt, dass die Greifvorrichtung 15 schliesst und das Band gegen die Nasenplatte 18 hin festhält. Die Abwärtsbewegung der Greifvorrichtung 15 schleppt den Stift 41, welcher sich auf dem Arm 37 des Winkelhebels 35 befindet, durch Eingriff der oberen Fläche der Öffnung 1 5b mit dem Stift 41 mit und bewegt so den Hebel 35 winkelmässig um den Schwenkzapfen 36 im Uhrzeigersinn mit, wie durch den Pfeil in Fig. 5 angezeigt ist.
Während die Winkelbewegung des Winkelhebels 35 stattfindet, wird der Führungsblock 30 zurückgezogen oder bezüglich der Nasenplatte 18 frei geschwenkt, weg von der Linie des Bandes, obwohl er mit der Nasenplatte 18 in Anstossverbindung gehalten wird. Die sich überlappenden Enden des Bandes werden somit von der durch den Schlitz 33 und die Aussparung 31 angelegten Last befreit und sind freiliegend zwischen dem Vibratorblock 26 und der Nasenplatte 18 angeordnet. Der Betätigungsschalter kehrt zudem die Drehrichtung des Motors M um und bewirkt, dass der Riemen 70 in umgekehrter Richtung angetrieben wird, um das Band zurückzuziehen und so die Schleife um das Verpackungsstück herum anzuziehen.
Wenn die gewünschte Primärspannung so durch die Spannvorrichtung 11 an das Band angelegt worden ist, wirkt diese Spannung dem Drehmoment des Motors M entgegen und bewirkt, dass der Körper des Motors M sich dreht. Diese Schwenkbewegung betätigt einen auf Spannung ansprechenden Schalter, welcher dem Körper des Motors M zugeordnet ist, um eine pneumatische Vorrichtung zu betätigen, welche ihrerseits Druckluft an die Zylinder ET der sekundären Spannvorrichtung 12 abgibt. Die Kolbenstössel 61 werden somit zurückgezogen und bewegen den Bügel 63 aus der in Fig. 1 gezeigten Stellung nach rechts. Sobald der Bügel 63 sich vom Block 79 wegbewegt, wird der Greifer 75 im Uhrzeigersinn durch die Torsionsfeder 76 gedreht und hält das Band fest gegen den Bügel 63.
Danach bewirkt eine Weiterbewegung des Bügels 63 nach rechts, dass das Band am Greifer 19 vorbei zurückgezogen wird, um die an das Band angelegte Spannung zu erhöhen.
Der Druck der den Zylindern ET zugeführten Luft wird derart gesteuert, dass er mit der gewünschten, an das Band anzulegenden Spannung übereinstimmt, wobei bei Erreichen der gewünschten Spannung ein Signal von einem Druckabfallventil (nicht dargestellt) in der Auslassleitung der Zylinder ET an den Pneumatikzylinder G2 abgegeben wird, was bewirkt, dass der Greifer 19 schliesst und das Band gegen die Nasenplatte 18 hin festhält. Die Zylinder ET kehren dann in ihre normale Vorwärtsstellung zurück, wie dargestellt in Fig. 1, und ermöglichen es, den Spanngreifer 75 zu öffnen, so dass die Länge des Bandes zwischen dem Greifer 19 und dem Bügel 63 freigegeben wird, während die Spannung in der Schleife durch den Greifer 19 aufrechterhalten wird.
Die den Zylindern ET zugeführte Druckluft ist so gesteuert, dass sie mit der gewünschten an das Band anzulegenden Spannung übereinstimmt. Wenn diese Spannung während des ersten Stosses der Zylinder ET nicht erreicht wird, gelangt ein Begrenzerventil 80 mit dem Bügel 63 in Eingriff und wird durch diesen betätigt. Das Begrenzerventil 80 betätigt eine pneumatische Schaltung zur Zufuhr von Luft zu dem Zylinder G2, welcher den Greifer 19 veranlasst zu schliessen und das Band gegen die Nasenplatte 18 festzuhalten, um die Spannung in der Bandschleife aufrechtzuerhalten. Die Luftversorgung zu den Zylindern ET wird dann umgekehrt und die Kolbenstössel 61 werden ausgefahren.
Gleichzeitig startet der Motor M in umgekehrter Rich- tung, um zu verhindern, dass die Schleife zwischen den Bügel 63 und den Block 79 gestossen wird. Diese Umkehrung löst die Spannung in der Bandschleife nicht, da diese durch den Greifer 19 aufrechterhalten wird, ermöglicht es hingegen dem Spanngreifer 75, das Band freizugeben, welches zurück durch den Bügel 63 geführt wird, wenn die Kolbenstössel 61, bedingt durch die Tendenz des Motors M, in umgekehrter Richtung zu laufen, ausgefahren werden. Der Motor M beginnt wiederum in der Rückwärtsrichtung zu laufen, bis die Kolbenstössel 61 voll ausgefahren sind, worauf der Motor drosselt und der Motorkörper sich dreht.
Der Greifer 19 wird dann geöffnet und der Spannzyklus wird so oft wiederholt, bis die Bandspannung den erforderlichen Wert erreicht, an welcher Stelle die Zylinder ET angehalten werden, wobei eine Vervollständigung des Rückziehvorganges verhindert wird. Auf dieser Stufe wird das Druckabfallventil in der Auslassleitung aus den Zylindern ET ausgelöst, um zu bewirken, dass dem Zylinder G2 Luft zugeführt wird, um den Greifer 19, wie oben beschrieben, zu schliessen.
Gleichzeitig kehrt das Druckabfallventil die Luftzufuhr zu dem Zylinder ET um, wobei es gleichzeitig den Luftmotor M entregt. Der Bügel 63 wird somit in eine Stellung, die in Fig. 1 gezeigt ist, vorwärtsbewegt und die Länge des Bandes zwischen den Greifern 19 und dem Bügel 63 wird gelöst, während die Spannung in der Schleife durch den Greifer 19 aufrechterhalten wird.
Das Druckabfallventil betätigt zudem den Vibratorblock 26, um die sich überlappenden Enden des. Bandes miteinander zu verschweissen und so eine permanente Bindung zu bilden. Dies wird erreicht, indem der Block 26 eine hochfrequenzige Reibwirkung zwischen den Enden der Bandschleife bewirkt, was eine Fusion des Materials des Bandes an den Kontaktflächen zur Folge hat.
Dieser Vorgang wird bei einem Druck und während einer Dauer fortgesetzt, welche genügen, um eine Verschweissung der Schleifenenden zu bewirken, wonach die Behandlung beendet wird.
Gleichzeitig wie der Vibratorblock 26 mit dem Band in Berührung gebracht wird, werden die bewegbaren Klingen 42, 43 der Schneidvorrichtung betätigt, um die verbundene Bandschleife von der Bandzufuhr abzutrennen.
Die Greifer 15 und 19 werden dann angehoben und der Zylinder NP wird betätigt, um die Nasenplatte 18 aus dem Schlitz 22 heraus und gegen ihre zurückgezogene Stellung hin zu bewegen. Wenn die Nasenplatte 18 den Schlitz 22 freigibt, schwenkt die Spannung in der verbundenen Schleife die Nasenplatte 18 und den Führungsblock 30 abwärts gegen die Kraft der Torsionsfeder 28, so dass die verschweisste Schleife von der Nasenplatte 18 heruntergleitet und derart klar von der Maschine abgestossen wird. Während der oben beschriebenen Sequenz, wenn der Greifer 15 sich öffnet, tendiert der Winkelhebel 35 dazu, sich winkelmässig im Gegenuhrzeigersinn, unter der Einwirkung der Zug- feder 38, zu drehen, um den Führungsblock 30 in die Wirklage zurückzuführen.
Diese Tendenz wird durch die Zusammenwirkung mit dem Schlitz 45 in der Nasenplatte vom Stift 44 im Block 30 verhindert, da es anderseits möglich wäre, dass der Block in seine Nichtwirkstellung zurückkehren und entweder den Vibratorblock oder sich selbst beschädigen könnte. Nachdem die fertige Bandschleife von der Maschine abgestossen und der Vibratorblock zurückgezogen wurde, wird die Nasenplatte 18 in ihre Wirkstellung zurückgebracht, dies durch Betätigung des Pneumatikzylinders NP, und der Führungsblock 30 wird dann in seine Betriebslage zurückgebracht, wie dargestellt, bedingt durch die Wirkung der Zugfeder 38.
Machine for tying packaging items
The present invention is in the art of packaging technology.
It relates to a machine for tying packaging items, which is characterized by a nose plate designed to support the overlapping ends of a tape loop during the binding process, furthermore by stapling means for connecting the overlapping tape ends on the nose plate by welding by means of frictional heat after a desired tension by means of a tensioning device was applied to the ribbon loop, the nose plate between an operative position in which it serves as an abutment for the overlapping ribbon ends during the stitching process and a retracted position in which it allows space for the stitching connection of the loop to be ejected from the machine, is movable back and forth.
When it is in its operative position, the nose plate expediently determines a closed passage through which the tape must be fed in order to form the loop.
The nose plate can advantageously be mounted on a pivotable mount so as to pivot between the operating and retracted positions. In this case, a suitable stop is expedient, which supports the nose plate in its effective position, namely against the pressure of the fastening means.
The machine can also be provided with a guide between an operative position in which it forms a continuous guide path for the tape through the nose plate to where the tape ends overlap and a retracted position in which they the overlapping tape ends to the stapling means presents, is movable back and forth.
If the machine is provided with such a guide, it is expediently coupled to the nose plate by a lost motion connection, which is preferably constructed and arranged in such a way that it allows a relative movement between the nose plate and the guide, namely by a sufficient amount to accommodate it to allow the guide to be moved back and forth between its operative position and its retracted position independently of the nose plate when the nose plate is in its operative position.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is described below with reference to the drawing. It shows:
1 shows a side view of a packaging binding machine, partly in section,
Fig. 2 is a plan view in section along the line II-II of Fig. 1,
3 shows a section along the line III-III according to FIG. 1,
4 shows, on an enlarged scale, a view of the nose plate and gripper arrangement according to FIG. 1, partly in section,
Fig. 5 is an end view of the device of Figs
FIG. 6 is an inverted plan view of the nose plate and guide block of FIG. 5.
In the binding machine shown in the drawing, the number 10 designates a housing which contains a tape feed and tensioning device in the form of a primary tensioning device 11 and a secondary tensioning device 12. A base plate 13 of the housing 10 carries a frame 14 on which, adjacent to the primary clamping device 11, there is provided a gripping device 15 for a free end, which is provided with an opening 15a adjacent at its lower end. The gripping device 15 is pivotably connected to a central pivot point on a lever 16, one end of which is in turn connected to a fixed pivot pin 16a on the frame 14 and the other end to a piston tappet 17 of a pneumatic cylinder G1.
An extension or retraction of the cylinder G1 has the effect that the gripper 15 is moved away from or towards a nose plate 18 which is assigned to the base plate 13.
On the opposite side of the frame 14, but aligned with the gripper 15, a corresponding second gripping device 19 is mounted. The second gripping device 19 is pivotably connected to a central pivot point on a lever 20, one end of which is connected to a piston tappet 23 of a pneumatic cylinder G2. Extension or retraction of cylinder G2 causes gripper 19 to move away from or into gripping engagement with the nose plate.
The nose plate 18 consists of a flat metal plate which is pivotably supported on a pair of spaced apart levers 21 and which is between an operative position, shown in FIG. 3, in which it is received and supported in a transverse slot 22 in one end of the base plate 10 and a retracted position (not shown) in which it is released from the slot 22 and pivoted away from the base plate 13, is movable.
The levers 21 are held on a fixed pivot pin 16a on the frame 10, which pivot pin also forms the fixed pivot point for the levers 16 and 20 for actuating the grippers 15 and 19, respectively. The ends of the levers 21, which are remote from the nose plate 18, are coupled to one another by a pivot pin 24 which, at a central point along its length, is connected to the piston tappet 25 of a pneumatic actuator NP, by means of which the nose plate between the operating and the retracted position is movable.
On the frame 14, between the levers 21 and above the operating position of the nose plate 18, a welding device operating by means of friction is attached. This welding device consists of a vibrating block 26 which can be moved in the vertical direction upon actuation of a double-acting pneumatic cylinder V, which is arranged on the frame 14.
In the operative position, the block 26 is pressed against the nose plate 18, through the action of the cylinder V and is then vibrated at a high frequency by an electric motor 27 via an eccentric drive. Lowering the vibrator block 26 automatically energizes the motor 27, which then vibrates the block at a predetermined interval.
In its operative position, the nose plate 18 forms an abutment against which the welding device acts when the ends of a loop of packaging binding tape are welded together. In order to achieve a high degree of rigidity of the nose plate in this position, it is desirable that the nose plate is seated precisely in the slot 22 of the base plate, apart from the tendency for the nose plate to move in an arc due to the pivoting mounting of the levers 21.
The nose plate 18 is therefore pivotably mounted on the lever 21 and is resiliently pressed against a limit position which is formed by abutments of the levers 21 (in the counterclockwise direction according to Fig. 3), e.g. by a torsion spring 28. When in its retracted position the nose plate 18 is in its limit position with respect to the lever 21, this limit position is chosen so that when the nose plate is moved towards its operating bearing, its lowermost edge is not below the level of the bottom of the Base plate 13 can pivot. The bottom of the mouth of the slot 22 is cut away as shown at 29 to facilitate insertion of the nose plate 18.
The dimensions and relative positions of the parts are chosen so that the nose plate enters the slot 21 in a virtually linear sliding action, with little or no tilting movement with respect to the slot.
As shown particularly in Figures 4 and 5, a metal block 30 of suitable length is disposed between the gripper 15 and the gripper 19 and spaced at both ends from the respective grippers. The block 30 is provided on its lower surface at 31 with a recess which extends between the end of the block adjacent to the gripper 15 and a vertical stop surface 32 at a central point along the block. In one action, the block 30 abuts the upper surface of the nose plate 18. The block 30 is provided on its side adjacent to the frame 14 with a slot 33 which extends between the opposite ends of the block 30. The slot 33 is inclined with respect to the nose plate 18 in such a direction that it is practically aligned with the opening 15 a in the gripping device 15 and with the gripper 19.
The block 30 extends beyond the plane of the gripper devices 15 and 19 in a direction which leads away from the frame and is pivotably connected at this point to the free end of an arm 34 of an angle lever 35, which in turn has a fixed pivot point 36 at its center point on the frame 14 is connected. The other arm 37 of the angle lever 35 extends backwards between the grippers and is pulled upwards at its outer end by means of a tension spring 38. A second tension spring 39 acts between a pin 40 carried by bell crank 35 and the block to urge the block downward and into firm contact with the nose plate 18.
At an intermediate point with respect to its length, the arm 37 carries a pin 41 which is received in an opening 15b in the gripping device 15, which opening 15b is arranged above the opening 15a.
A cutting device with spaced apart blades 42, 43 movable relative to one another is provided between the gripper 15 and an adjacent end of the block 30.
The block 30 is provided with a pin 44 which is received in an elongated opening or slot 45 in the nose plate 18 to form a lost motion connection therebetween. The slot 45 is arranged parallel to the direction in which the nose plate and block 13 are moved between their respective operative and retracted positions, and the length of the slot is chosen to allow the block 30 to be independent of the nose plate 18 to be withdrawn, leaving the nose plate 18 in its operative position.
The secondary tensioning device 12 has a pair of pneumatic cylinders ET which are mounted side by side on the base plate and have piston tappets 61 which extend through openings in support blocks 62 on the base plate 13. The piston tappets 61 are connected to a support bracket 63 of basically U-shaped cross section, which can be moved along with the piston tappets 61 when they are extended or retracted.
The bracket 63 carries a roller 67 and has a pair of upwardly facing side walls 68 between which two pulleys are rotatably mounted and aligned with the roller 67.
The roller 67 and the belt wheels 69 form part of the primary tensioning device 11 and are connected to one another by an endless flexible belt 70, which also leads around a drive belt wheel 71 which is connected to a reversible motor M (not shown), suitably an air motor. The belt 70 is tensioned by means of a pair of tensioning wheels 72. Each tensioning wheel 72 is rotatably mounted on the free end of an arm 73 which is articulated at a fixed point adjacent the axis of the drive pulley 71. Each tensioning wheel 72 is with one strand of the belt 70 between the drive belt wheel 71 and one of the belt wheels 69 in engagement.
The arms 73 are connected to one another at intermediate points with respect to the length by means of a tension spring 74, so that the belt wheels 72 are pressed into engagement with the belt 70 at all times.
At its front end, the bracket 63 carries a clamping gripper 75 which is mounted pivotably between the ends 68 and is tensioned in the clockwise direction by means of a torsion spring 76, as shown in FIG. The bottom surface 77 of the gripper is designed such that it holds a tape required for binding against the surface of the bracket 63. At the limit position in the area of the movement of the bracket 63, as shown in FIG. 1, and in accordance with the maximum extension length of the piston tappets 61, an adjustable jack screw 78 carried by the clamping gripper 75 is held against the holding block 79.
In this position, the bottom surface of the gripper 75 is kept free by the bracket 63 and is therefore not in gripping engagement. When the bracket 63 is moved to the right from the position shown in FIG. 1, the torsion spring 76 causes the gripper 75 to move in the clockwise direction and thus into its gripping position.
The machine is designed to take up polypropylene tape that is fed from a tape supply and is guided in the longitudinal direction of the bracket 63 between the belt 70 and the belt pulley 67 and below the tensioning gripper 75.
The primary tensioning device 11 also takes on the function of feeding and tightening the tape. When the motor M is driven in the forward direction, the tape is grasped by the belt 70 and driven through the opening 15 a in the gripping device 15, between the blades 42, 43 of the movable cutting device and directed into the guide slot 33 of the block 30 . Since the open side of the guide slot 33 is closed in the block 30 adjacent the frame 40, there is no tendency for the tape to exit sideways from the slot. The tape is guided through the guide 33 and between the gripper 19 and the nose plate 18.
The free end of the tape fed in this way is manually pulled around the packaging item which is to be bound, it of course also being possible for the manual pulling around to take place automatically along a continuous track. The free end of the tape is passed between the free end gripper 15 and the nose plate 18, under the blade 43 of the moveable cutter, and directed between the lower recessed surface 31 of the block 30 and the nose plate 18. This continues until the end of the tape hits the stop surface 32, which acts as the final stop.
An actuation switch, not shown and provided at any suitable point, is actuated by the band as it passes through to actuate the pneumatic cylinder G1, which in turn causes the gripping device 15 to close and hold the band against the nose plate 18. The downward movement of the gripping device 15 drags the pin 41, which is located on the arm 37 of the angle lever 35, by engaging the upper surface of the opening 15b with the pin 41 and thus moves the lever 35 angularly about the pivot pin 36 in a clockwise direction, as indicated by the arrow in FIG.
As angular movement of the bell crank 35 occurs, the guide block 30 is withdrawn or pivoted freely with respect to the nose plate 18, away from the line of the belt, although it is held in abutment with the nose plate 18. The overlapping ends of the band are thus relieved of the load applied by the slot 33 and the recess 31 and are exposed between the vibrator block 26 and the nose plate 18. The operating switch also reverses the direction of rotation of the motor M and causes the belt 70 to be driven in the opposite direction in order to retract the tape and thus tighten the loop around the package.
When the desired primary tension has thus been applied to the belt by the tensioning device 11, this tension will oppose the torque of the motor M and cause the body of the motor M to rotate. This pivoting movement actuates a voltage-responsive switch, which is assigned to the body of the motor M, in order to actuate a pneumatic device which in turn delivers compressed air to the cylinders ET of the secondary clamping device 12. The piston tappets 61 are thus withdrawn and move the bracket 63 out of the position shown in FIG. 1 to the right. As soon as the bracket 63 moves away from the block 79, the gripper 75 is rotated clockwise by the torsion spring 76 and holds the band firmly against the bracket 63.
Thereafter, further movement of the bracket 63 to the right causes the tape to be withdrawn past the gripper 19 in order to increase the tension applied to the tape.
The pressure of the air supplied to the cylinders ET is controlled in such a way that it corresponds to the desired voltage to be applied to the belt, with a signal from a pressure drop valve (not shown) in the outlet line of the cylinder ET to the pneumatic cylinder G2 when the desired voltage is reached is released, which causes the gripper 19 to close and hold the tape against the nose plate 18. The cylinders ET then return to their normal forward position as shown in FIG. 1 and allow the tension gripper 75 to be opened so that the length of tape between the gripper 19 and the bracket 63 is released while the tension is in the Loop through the gripper 19 is maintained.
The compressed air supplied to the cylinders ET is controlled in such a way that it corresponds to the desired voltage to be applied to the belt. If this voltage is not reached during the first impact of the cylinder ET, a limiter valve 80 comes into engagement with the bracket 63 and is actuated by the latter. The limiter valve 80 actuates a pneumatic circuit to supply air to the cylinder G2 which causes the gripper 19 to close and hold the tape against the nose plate 18 to maintain tension in the tape loop. The air supply to the cylinders ET is then reversed and the piston tappets 61 are extended.
At the same time, the motor M starts in the reverse direction in order to prevent the loop between the bracket 63 and the block 79 from being pushed. This reversal does not release the tension in the belt loop, since it is maintained by the gripper 19, but allows the tensioning gripper 75 to release the belt which is guided back through the bracket 63 when the piston tappets 61, due to the tendency of the motor M, to run in the opposite direction, can be extended. The motor M again starts to run in the reverse direction until the piston tappets 61 are fully extended, whereupon the motor throttles and the motor body rotates.
The gripper 19 is then opened and the tensioning cycle is repeated until the tape tension reaches the required value, at which point the cylinders ET are stopped, the completion of the retraction process being prevented. At this stage the pressure drop valve in the outlet line from the cylinders ET is triggered to cause air to be supplied to the cylinder G2 in order to close the gripper 19, as described above.
At the same time, the pressure drop valve reverses the air supply to the cylinder ET, de-energizing the air motor M at the same time. The bracket 63 is thus advanced to a position shown in Fig. 1 and the length of tape between the grippers 19 and the bracket 63 is released while the tension in the loop by the gripper 19 is maintained.
The pressure drop valve also actuates the vibrator block 26 in order to weld the overlapping ends of the tape together and thus to form a permanent bond. This is achieved in that the block 26 causes a high frequency frictional action between the ends of the belt loop, which results in a fusion of the material of the belt at the contact surfaces.
This process is continued at a pressure and for a time sufficient to cause the loop ends to weld, after which the treatment is terminated.
Simultaneously with the vibrator block 26 being brought into contact with the tape, the movable blades 42, 43 of the cutting device are actuated to sever the connected tape loop from the tape supply.
The grippers 15 and 19 are then raised and the cylinder NP is actuated to move the nose plate 18 out of the slot 22 and towards its retracted position. When the nose plate 18 clears the slot 22, the tension in the connected loop pivots the nose plate 18 and guide block 30 downwardly against the force of the torsion spring 28 so that the welded loop slides off the nose plate 18 and is thus clearly pushed off the machine. During the sequence described above, when the gripper 15 opens, the angle lever 35 tends to turn angularly counterclockwise under the action of the tension spring 38 in order to return the guide block 30 to the operative position.
This tendency is prevented by the cooperation with the slot 45 in the nose plate of the pin 44 in the block 30, since on the other hand it would be possible for the block to return to its inoperative position and to damage either the vibrator block or itself. After the finished belt loop has been pushed off the machine and the vibrator block withdrawn, the nose plate 18 is returned to its operative position, this by actuating the pneumatic cylinder NP, and the guide block 30 is then returned to its operating position, as shown, due to the action of the tension spring 38.