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Die
vorliegende Erfindung betrifft Zeitsteuerungsanordnungen, die mit
von Hand gehaltenen, pneumatisch betätigten Umreifungswerkzeugen
verwendet werden können,
und insbesondere eine pneumatische Steuerschaltung, die in einem
von Hand gehaltenen, pneumatisch betätigten Umreifungswerkzeug eingebaut
ist, um eine einstellbare Steuerung des luftgetriebenen Motors zu
ermöglichen,
und somit des Ausmaßes
der Spannung, die auf das Kunststoffumreifungsmittel, das um verschiedene
Packstücke,
Artikel, Paletten und dergleichen gesichert und befestigt wird,
sowohl während
der Umreifungsmittelspann- als auch Schweißbetriebszyklen ausgeübt wird.
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Werkzeuge
zum Festziehen und Binden eines Umreifungsmittels um Packstücke und
Artikel werden seit vielen Jahren verwendet, und viele der früheren Werkzeuge
wurden zum Festziehen und Sichern eines Stahlumreifungsmittels mit
Spannbügeln,
Klemmen und miteinander verriegelnden Rasten verwendet, die in Kanten-
oder Flächenabschnitten
des Umreifungsmittels im Voraus ausgebildet wurden. Durch die Entwicklung
und Einführung
von Kunststoffumreifungsmitteln konnten die Stahlumreifungsmittel
ersetzt werden, und die Verwendung der oben genannten Spannbügel, Klemmen
und miteinander verriegelnden Rasten als Sicherungsmittel und -techniken
wurde unnötig.
Bei einer üblichen
Verwendung eines solchen Kunststoffumreifungsmittels wird das Kunststoffumreifungsmittel
zunächst
um ein Packstück
oder einen Artikel mit Hilfe eines Werkzeugmechanismus geschnürt oder
geschlungen, der ein Ende von zwei überlappten Umreifungsmittelendeabschnitten
antreibt, so dass die Umreifungsmittelschleife auf einen vorbestimmten,
erfassten Spannungswert oder eine Last festgezogen wird, und danach,
während
das Umreifungsmittel in Position gehalten wird, werden die gespannten
Umreifungsmittelenden mit Hilfe einer Schmelzschweißung aneinander
befestigt. Wie leicht erkennbar ist, sind jedoch spezielle, von
Hand gehaltene Werkzeuge und Verfahrenstechniken notwendig, die
in Verbindung mit dem Gebrauch solcher Kunststoffumreifungsmittel anzuwenden
beziehungsweise auszuführen
sind, um garantiert feste geschweißte Verbindungen zu erhalten,
die zwischen den überlappten,
gespannten Umreifungsmittelenden der Umreifungsmittelschleife definiert
sind, die um das Packstück
oder den Artikel gebildet ist. Solche von Hand gehaltene Werkzeuge umfassen
zum Beispiel einen Förderrollenmechanismus,
in den die überlappenden
Umreifungsmittelabschnitte eingesetzt werden, und einen Luftmotor,
der aktiviert wird, so dass das Umreifungsmittel um das Packstück oder
den Artikel auf einen vorbestimmten Spannungswert oder ein Maß gespannt
wird, der bzw. das durch das Blockieren des Luftmotors angezeigt
wird. Danach wird eine geeignete Schweißvorrichtung betätigt, so
dass der Schweiß-
oder Schmelzsiegelvorgang ausgeführt
wird. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die erforderliche Zeit zum
Ausführen
des Schmelzsiegel- oder Schweißvorganges abhängig von
der besonderen Art des verwendeten Kunststoffumreifungsmittels,
der Dicke des verwendeten Kunststoffumreifungsmittels, der Breite
des verwendeten Kunststoffumreifungsmittels und anderen ähnlichen
Faktoren unterschiedlich ist. Daher hängt die erfolgreiche Beendigung
eines solchen Schmelzsiegel- oder Schweißvorganges teilweise von der
Fähigkeit
des Bedieners ab, ein richtiges Urteil zu fällen, ob der Schmelzsiegel-
oder Schweißvorgang
tatsächlich
erfolgreich beendet ist.
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US-A-5,169,480
betrifft ein von Hand gehaltenes, pneumatisch betätigtes Umreifungswerkzeug, wobei
eine pneumatisch gesteuerte Zeitsteuerungsschaltung zur Steuerung
des Schmelzsiegel- oder Schweißvorganges
in das Werkzeug eingebaut ist und somit die Notwendigkeit entfällt, von
dem Urteil des Werkzeugbedieners abhängig zu sein, um eine erfolgreiche
Beendigung des Schmelzsiegel- oder Schweißvorganges
zu erreichen. Insbesondere, wie in den 1 bis 3 der
Zeichnungen dargestellt ist, die den 1 bis 3 von US-A-5,169,480 entsprechen,
ist die pneumatisch gesteuerte Zeitsteuerungsschaltung allgemein
mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet und das pneumatisch
betätigte
Umreifungswerkzeug ist allgemein mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet.
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Wie
am besten aus 3 ersichtlich
ist, ist das Handwerkzeug 12 an eine Fluidquelle 14 bei
einem vorbestimmten Leitungsdruck angeschlossen, und ein manuell
betätigtes,
normalerweise geschlossenes Strömungsventil 16 ist über eine
Fluidleitung 18 strömungstechnisch
an die Fluidquelle 14 angeschlossen. Wenn ein manuelles
Betätigungsglied 20 gedrückt wird,
das betriebsbereit an das Strömungsventil 16 angeschlossen
und durch einen Hebel 42, wie in 1 dargestellt, niedergedrückt werden kann,
wird das Strömungsventil 16 gegen
die Spannkraft eines ersten, Federspannorgans 19 in seine
offene Position bewegt, so dass ein Fluidstrom von der Fluidquelle 14 zu
einem Luftantriebsmotor 22 möglich ist. Das Umreifungswerkzeug 12 verwendet
eine Förderrollenvorrichtung 46,
die in 1 und 2 dargestellt ist, um eine
Umreifungsmittelschleife, die um einen Artikel oder ein Packstück geschlungen
ist, so zu schnüren
oder zusammenzuziehen, dass ein vorbestimmtes oder begrenztes Maß an Spannung,
das durch ein Rutschen der Kupplung des Luftantriebsmotors oder
ein Blockieren des Motors erfasst wird, auf die überlappten Umreifungsmittelabschnitte 50 und 52 ausgeübt wird,
ohne diese offensichtlich oder of fenkundig zu überspannen. Anschließend wird
das Handwerkzeug 12 betätigt,
um die überlappten
Endabschnitte 50 und 52 des Umreifungsmittels
bei der vorbestimmten Spannung mit Hilfe einer Vibrationsschweißvorrichtung 32,
die auch in 1 und 2 dargestellt ist, einer
Schmelzschweißung
zu unterziehen.
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Der
Schmelzschweißvorgang
benötigt
eine relativ festgelegte Zeitperiode, um eine feste Schweißung der überlappten
und vorgespannten Umreifungsmittel-Endabschnitte 50 und 52 zu
erreichen, wobei jedoch, wie zuvor bemerkt wurde, die Schweißdauer von
dem Urteil des Bedieners abhängig
ist, und somit natürlich
von Person zu Person unterschiedlich sein kann. Daher ist es wünschenswert, einen
wiederholten Schweißzyklus
bereitzustellen, der tatsächlich
vom Urteil eines Bedieners unabhängig
ist. Gemäß dieser
patentierten Erfindung werden die Zeitsteuerungsschaltung 10 und
die Vibrationsschweißvorrichtung 32 zum
Schmelzschweißen
oder Schweißen
der überlappten
Endabschnitte 50 und 52 des Kunststoffumreifungsmittels
beide gleichzeitig mit Hilfe eines Griffes 30 betätigt.
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Wie
in 1 und 2 dargestellt ist, umfasst das Handwerkzeug 12 ein
Motorgehäuse 40,
indem der Luftmotor 12 aufgenommen ist, und der Luftmotor 12 ist
betriebsmäßig an ein
nicht dargestelltes geeignetes Übersetzungsgetriebe
oder dergleichen angeschlossen, das sich in einem Getriebegehäuse 44 befindet,
um eine Förderrolle
der Förderrollenvorrichtung 46 anzutreiben.
Durch Drücken
eines Steuerhebels 48 wird die Förderrollenvorrichtung 46 geöffnet, so
dass die überlappten
Umreifungsmittel-Endabschnitte 50 und 52 in
eine Führungsbahn 47 der Förderrollenvorrichtung 46 wie
auch in die Vibrationsschweißvorrichtung 32 eingeführt werden
können, und
eine Freigabe des Hebels 48 sichert die überlappten
Umreifungsmittel-Endabschnitte 50 und 52 in der
Führungsbahn 47 der
Förderrollenvorrichtung 46 und
der Vibrationsschweißvorrichtung 32.
Ein anschließendes
Niederdrücken
des Hebels 42 betätigt den
Ventilschaft oder das Stellglied 20, so dass Fluid bei
dem vorbestimmten Leitungsdruck von der Fluiddruckquelle 14 zu
dem Luftantriebsmotor 22 strömen kann, wodurch dieser die
Förderrolle
in der Förderrollenvorrichtung 46 antreibt,
so dass die Umreifungsmittelschleife, die um den Artikel oder das
Packstück angeordnet
ist, festgezogen oder zusammengezogen wird, indem einer der überlappten
Endabschnitte 50 und 52 des Umreifungsmittels
in Bezug auf den anderen der überlappten
Endabschnitte 50 und 52 des Umreifungsmittels
zurückgezogen
wird, bis ein vorbestimmtes Maß an
Spannung auf das Umreifungsmittel ausgeübt oder in diesem entwickelt
wird, was ein Blockieren des Luftantriebsmotors 22 bewirkt.
Sobald der Luftantriebsmotor 22 bei der vorbestimmten Umreifungsmittelspannung
blockiert, wird mit dem Schweißzyklus
durch Drehen des Griffes 30 begonnen. Insbesondere, aber
kurz gesagt, bewirkt ein Drehen des Griffes 30 ein Trennen
des Luftantriebsmotors 22 von der Förderrollenvorrichtung 46 indem
ein nicht dargestelltes Antriebsrad von der Förderrollenvorrichtung 46 ausgerückt wird,
und im Wesentlichen gleichzeitig ein ebenso nicht dargestellter
Bremsmechanismus eingerückt
wird, so dass die überlappten
Endabschnitte 50 und 52 unter dem zuvor erreichten,
gespannten Zustand gehalten werden. Zusätzlich wird der Luftantriebsmotor 22 auch betriebsmäßig mit
nicht dargestellten, geeigneten Mechanismen der Vibrationsschweißvorrichtung 32 in
Eingriff gebracht, wodurch die Vibrationsschweißvorrichtung 32 betätigt wird,
so dass zum Beispiel der obere überlappte
Umreifungsmittel-Endabschnitt 50 rasch quer in Bezug auf
den unteren Umreifungsmittel- Endabschnitt 52 bewegt
wird, während
die straffen oder gespannten, überlappten
Endabschnitte 50 und 52 mit Hilfe von Reibungsschweißtechniken
zusammengeschweißt
werden.
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Wie
zuvor bemerkt wurde, war die pneumatische Zeitsteuerungsschaltung 10 in
dem Umreifungswerkzeug 12 eingebaut, so dass das Urteil
des Bedieners als Faktor entfällt
oder beseitigt wird, der die richtige Schweißdauer bestimmt, um eine richtige oder
zufriedenstellende Schweißung
der überlappten Endabschnitte 50 und 52 des
Packstück-
oder Artikelumreifungsmittels zu erreichen. Es ist ersichtlich, dass
die Zeitsteuerungsschaltung 10 des Weiteren ein normalerweise
offenes Zweistellungs-Steuerventil 60 enthält, das
in der Fluidleitung 18 eingebaut ist, so dass es zwischen
der Fluiddruckquelle 14 und dem manuell betätigbaren,
normalerweise geschlossenen Strömungsventil 30 des
Luftantriebsmotors 22 sitzt. Das Ventil 60 ist
zwischen seiner dargestellten, normalerweise offenen Position, in
welcher ein Fluidstrom von der Fluiddruckquelle 14 zu dem
Luftantriebsmotor 22 möglich
ist, und einer geschlossenen Position, in welcher der Fluidstrom
von der Fluiddruckquelle 14 beendet ist, bewegbar, so dass
wiederum der Antrieb des Luftantriebsmotors 22 beendet
wird und dieser über
das Ventil 60 und eine Ausstoßleitung 66, die strömungstechnisch
mit der Atmosphäre
verbunden ist, ausgestoßen
werden kann. Ein zweites Federspannorgan 64 ist betriebsmäßig mit
dem Steuerventil 60 verbunden, so dass es dieses in seine
normalerweise offene, dargestellte Position vorspannt. Wie offensichtlich
wird, kann eine geeignete Kraft oder ein Fluiddruck, die bzw. der
auf ein Stellglied 62 ausgeübt wird, das betriebsbereit
an das Steuerventil 60 angeschlossen ist, die Spannkraft des
Federspannorgans 4 überwinden,
so dass das Steuerventil 60 aus seiner nor malerweise offenen, dargestellten
Position in die geschlossene Ausstoßposition bewegt werden kann.
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Ein
weiteres, manuell betätigbares,
normalerweise geschlossenes Zweistellungs-Ventil 70 ist über eine
erste Fluidleitung 72 strömungstechnisch mit der Fluiddruckquelle 14 verbunden
und das Ventil 70 ist mit einem manuell betätigbaren
Stellglied 76 versehen, das mit dem Griff 30 in
Eingriff bringbar und durch diesen betätigbar ist, so dass das Ventil 70 aus
seiner dargestellten, normalerweise geschlossenen Position in eine
offene Position bewegt wird, wenn ein Schweißzyklus eingeleitet werden
soll. Ein drittes Federspannorgan 74, ähnlich dem Federspannorgan 19,
das betriebsmäßig mit
dem manuell betätigbaren
Ventil 16 und dem Steuerventil 60 verbunden ist,
ist in Verbindung mit dem Ventil 70 bereitgestellt, so
dass dieses in seine normalerweise geschlossene Position vorgespannt
wird. Eine zweite Fluidleitung 78 verbindet das Zweistellungs-Ventil 70 mit
einem variablen Strömungsventil 80,
das eine einstellbare Öffnungsbegrenzung 82 und
ein Einweg-Rückschlagventil 84 umfasst,
das parallel in Bezug auf die einstellbare Öffnungsbegrenzung 82 angeordnet
ist. Eine dritte Fluidleitung 88 verbindet das variable
Strömungsventil 80 strömungstechnisch
mit einer Kammer oder einem Reservoir 90 mit unveränderlichem
Volumen, und ein durch Druck betätigbares
Stellglied 62 des Steuerventils 60 ist strömungstechnisch
mit der dritten Fluidleitung 88 durch eine vierte Fluidleitung 92 verbunden,
so dass es auf den Leitungsdruck über einem vorbestimmten Wert
anspricht, wodurch das Steuerventil 60 in seine geschlossenen
Position bewegt wird, so dass der Fluidstrom durch die Fluidleitung 18 beendet
wird, der zuvor von der Fluiddruckquelle 14 zu dem Luftantriebsmotor 22 geleitet
wurde, wonach der Betrieb des Luftantriebsmotors 22 beendet
wird und die ser durch die Fluidleitung 18, das Steuerventil 60 und
die Ausstoßleitung 66 am
Ende eines Betriebszyklus ausgestoßen wird.
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Wenn
im Betrieb der Schweißzyklus
eingeleitet werden soll und wenn, wie zuvor hierin kurz bemerkt
wurde, der Griff 30 so bewegt wird, dass die Vibrationsschweißvorrichtung 32 aktiviert
wird, gelangt der Griff 30 auch mit dem manuell betätigbaren
Stellglied 76 des Zweistellungs-Ventils 70 in
Eingriff oder Kontakt, so dass dieses, gegen die Spannkraft der Feder 74,
in seine geöffnete
Position bewegt wird, in welcher Position ein Fluidstrom durch das
Ventil 70 zu dem variablen Strömungsventil 80 fließen kann. Daher
wird Fluid bei dem vorbestimmten Leitungsdruck von der Fluiddruckquelle 14 durch
die erste Fluidleitung 72 mit einem darin angeordneten
Filter 96, die einstellbare Öffnung 82 und die
dritte Fluidleitung 88 geleitet, so dass das Reservoir
oder die Volumenkammer 80 bei einer vorbestimmten gesteuerten
Rate und innerhalb einer vorbestimmten oder bekannten Zeitperiode
gefüllt
wird. Wenn das Reservoir oder die Volumenkammer 90 gefüllt ist,
wird der Fluiddruck innerhalb der dritten Fluidleitung 88 über die vierte
Fluidleitung 92 zu dem durch Druck betätigbaren Stellglied 62 des
Steuerventils 60 geleitet, wodurch das Steuerventil 60 bei
einem vorbestimmten Druckwert gegen die Spannkraft des Federspannorgans 64 aus
seiner normalerweise offenen in seine geschlossene Position bewegt
wird, wodurch die Fluidverbindung von der Fluiddruckquelle 14 zu
dem Luftantriebsmotor 22 über die Fluidleitung 18 nun
beendet ist, wodurch der Schweißzyklus
angesichts der Tatsache, dass der Luftantriebsmotor 22 die
oben genannten Komponenten der Vibrationsschweißvorrichtung 32 nicht
mehr antreiben oder erregen kann, beendet ist. Zusätzlich ist
der Luftantriebsmotor 22 nun über das Strö mungsventil 16, die
Fluidleitung 18, das geschlossene Steuerventil 60 und
die Ausstoßleitung 66 strömungstechnisch
mit der Atmosphäre verbunden.
Wenn der Hebel 42 gelöst
wird, wird das Strömungsventil 16 durch
das Federspannorgan 19 in seine normalerweise geschlossene
Position zurückgestellt,
und wenn der Griff 30 gelöst wird, stellt das Federspannorgan 74 das
Strömungsventil 70 in seine
normalerweise geschlossene Position zurück, in der die zweite Fluidleitung 78 nun
strömungstechnisch
mit dem Auspuff verbunden ist. Infolgedessen puffen die dritte und
vierte Fluidleitung 88 und 92 rasch über das
Einweg-Rückschlagventil 84 und
die zweite Fluidleitung 78 aus, wodurch das Fluidreservoir
oder die Volumenkammer 90 ausgestoßen oder entleert wird, und
das Steuerventil 60 in seine normalerweise offene Position
zurückkehren
kann, in der es für
einen neuen Betriebszyklus bereit ist.
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Es
ist daher offensichtlich, dass die Bereitstellung einer einstellbaren Öffnung 82 in
dem variablen Strömungsventil 80 die
Einstellung oder Änderung
der hindurchgehenden Fluidströmungsrate
ermöglicht,
so dass die Zeitperiode, die zum Füllen des Reservoirs oder der
Volumenkammer 90 erforderlich ist, gesteuert werden kann.
Eine solche Zeitsteuerung, die zum Füllen des Reservoirs oder der
Volumenkammer 90 erforderlich ist, steuert, reguliert oder legt
wiederum die Zeitverzögerung
zwischen dem Öffnen
des Ventils 70 und dem Schließen des Steuerventils 60 fest,
oder mit anderen Worten, steuert, reguliert oder legt die Zeitdauer
des Schweißzyklus fest.
Zusätzlich
ermöglicht
die Verwendung solcher Komponenten, die in der Zeitsteuerungsschaltung 10 eingebaut
sind, dass die Zeitdauer des Schweißzyklus im Wesentlichen automatisch
gesteuert oder vorbestimmt wird, ohne Eingabe-, Urteils- oder Überwachungsprozesse zu
benötigen,
die von dem Bedienerpersonal auszuführen sind.
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2 zeigt die Zeitsteuerungsschaltung 10, wie
sie tatsächlich
in dem Umreifungswerkzeug 12 eingebaut ist, und es ist
erkennbar, dass das Steuerventil 60 in einem zylindrischen
Durchgang 100 angeordnet ist, der in einem hinteren Abschnitt 102 des Motorgehäuses 40 angeordnet
ist. Die nicht dargestellte Fluiddruckquelle ist mit dem Werkzeug 12 durch
eine Einlassbohrung 104 strömungstechnisch verbunden. Eine
zweite Bohrung 106 verbindet den Durchgang 100 und
einen Rillenbereich 61 des Steuerventils 60 strömungstechnisch
mit der ersten Fluidleitung 72, die mit dem normalerweise
geschlossenen Strömungsventil 70 strömungstechnisch
verbunden ist. Eine zweite Fluidleitung 78 verbindet das Strömungsventil 70 strömungstechnisch
mit dem variablen Strömungsventil 80,
und eine dritte Fluidleitung 88 verbindet das variable
Strömungsventil 80 strömungstechnisch
mit dem Reservoir oder der Volumenkammer 90, das bzw. die
in diesem dargestellten Beispiel eine bogenförmige Röhre mit bestimmter Länge und
bestimmtem Querschnitt umfasst, so dass das notwendige oder vorbestimmte
Volumen für
eine Fluidströmung-
und Staudruckverbindung zu dem Steuerventil 60 durch die
vierte Fluidleitung 92 bereitgestellt wird. Die vierte
Fluidleitung 92 endet in einem Hohlraum 98, der
in dem unteren Ende des zylindrischen Durchgangs 100 vorgesehen
ist, so dass der Fluiddruck, der von der vierten Fluidleitung 92 geleitet
wird, auf die Kontaktfläche 110 des
Steuerventils 60 treffen kann, so dass dieses in seine
geschlossene Position bewegt wird. In der geschlossenen Position
blockiert die Kontaktfläche 110 effektiv
die Einlassbohrung 104, wodurch verhindert wird, dass ein Fluidstrom
von der nicht dargestellten Fluiddruckquelle zu dem Luftantriebsmotor
geleitet wird, wodurch der Siegel- und Schweißzyklus des Werkzeuges 12 beendet
ist.
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Obwohl
das oben genannte Umreifungswerkzeug 12 natürlich vom
Standpunkt einer guten Steuerung der Schweißperiode, ohne dass der Betrieb
von dem Bedienerpersonal beurteilt werden muss, ziemlich zufriedenstellend
gearbeitet hat, wurde hinsichtlich des Einbaus der integralen Zeitsteuerungsschaltung 10 in
dem Werkzeug beobachtet und festgestellt, dass trotz des Blockierens
des Luftantriebsmotors 22 während der Spannphase des Umreifungsmittels
um das zu umreifende Packstück, den
Artikel oder die Palette als Mittel zur angeblichen Anzeige der
richtigen Spannung des Umreifungsmittels um das Packstück, den
Artikel oder die Palette, bei der das Umreifungsmittel nicht übermäßig gespannt
oder nachteilig beeinträchtigt
wäre, Situationen
auftraten, in welchen die strukturelle Integrität des Umreifungsmittels dennoch
beeinträchtigt
war, und auch Packstücke,
Artikel oder Paletten, die umreift wurden, beschädigt waren. Diese Ergebnisse traten
zum Beispiel infolge der Verwendung bestimmter Werkzeuge mit verschiedenen
Arten von Umreifungsmitteln auf, die Umreifungsmittelkomponenten
mit verschiedenen Breitendimensionen, verschiedenen Dickendimensionen,
die aus verschiedenen stofflichen Materialien hergestellt waren,
und dergleichen umfassen können.
Zusätzlich
ist allgemein bekannt, dass derselbe Motor verschiedene Drehmomentausgangswerte
zu verschiedenen Zeiten während
seiner Betriebsdauer erzeugen kann, wie zum Beispiel, wenn Motoren
neu sind, im Gegensatz zu Motoren, die eine bestimmte Zeitdauer
betrieben wurden. Zum Beispiel neigt ein Motor dazu, nach einer
bestimmten Einlaufperiode wirksamer zu arbeiten. Daher kann der
Motor, wenn er neu ist, zunächst einen
bestimmten Leistungs- oder Drehmomentausgangswert aufweisen, der dem
Motor ermöglicht, eine
bestimmte Spannungsgrenze oder einen Spannungswert beim Spannen
des Packstückumreifungsmittels
zu erreichen, aber sobald der Motor eine bestimmte Einlaufperiode
durchlaufen hat, kann die Leistungs- oder Drehmomentabgabe des Motors deutlich
höher sein,
so dass der Motor eine höhere Spannungsgrenze
oder einen höheren
Spannungswert beim Spannen des Packstückumreifungsmittels erreichen
kann. Des Weiteren könnten
verschiedene zu umreifende Packstücke, Artikel oder Paletten
verschiedene Umreifungsmittelspannungs- oder Belastungswerte oder -grenzen
erfordern. Zum Beispiel erfordert die Verpackung massiver Stahlstäbe andere Verpackungsparameter
als die Verpackung von Blechprodukten, Fensterscheiben oder anderer
Arten zerbrechlicher Konstruktionselemente. Die Steuerung des Luftantriebsmotors
muss daher während der
Spannungsphase des Umreifungsvorganges einstellbar steuerbar sein,
aber es ist zusätzlich
zwingend, dass während
der Schweißphase
des gesamten Umreifungsvorganges die Motorleistung und -drehzahl
maximiert sein muss, damit die strukturellen Eigenschaften der Schweißungen,
die zwischen den überlappten
Endabschnitten definiert sind, optimiert werden. Insbesondere ist
es wünschenswert, dass
die Schweißdauer
so kurz wie möglich
ist, das heißt,
das maximale Ausmaß an
Wärme auf
die überlappten
Endabschnitte des Umreifungsmittels innerhalb der kürzesten
Zeitperiode aufgebracht wird. Dies führt zu einem geringeren Gesamtwärmeanstieg
und ermöglicht
eine raschere Kühlung.
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Daher
offenbart US-A-5169480 eine Zeitsteuerungsanordnung für ein fluidbetätigbares
Werkzeug, umfassend
ein erstes, normalerweise geschlossenes
Organ zum Regulieren eines Fluidstroms von einer Fluidquelle bei
einem vorbestimmten Leitungsdruck zu dem Werkzeug,
eine erste
Fluidleitung zum Verbinden des ersten, normalerweise geschlossenen
Fluidstromregulierungsorgans mit einer Fluidquelle,
ein zweites,
normalerweise offenes Organ, das in der ersten Fluidleitung angeordnet
und zwischen dem ersten, normalerweise geschlossenen Fluidstromregulierungsorgan
und der Fluidquelle eingesetzt ist, um bei Gebrauch einen Fluidstrom
von der Fluidquelle zu dem ersten, normalerweise geschlossenen Fluidstromregulierungsorgan
zu regulieren,
ein drittes, manuell betätigbares, normalerweise geschlossenes
Organ mit einem stromaufwärts
liegenden Ende und einem stromabwärts liegenden Ende, zum Regulieren
eines Fluidstroms von der Fluidquelle,
eine zweite Fluidleitung,
die bei Gebrauch die Fluidquelle strömungstechnisch mit dem stromaufwärts liegenden
Ende des dritten, normalerweise geschlossenen Fluidstromregulierungsorgans
verbindet,
ein Fluidreservoir mit einem vorbestimmten Volumen,
eine
dritte Fluidleitung, die strömungstechnisch
mit dem stromabwärts
liegenden Ende des dritten, normalerweise geschlossenen Fluidstromregulierungsorgans
verbunden ist,
ein variables Stromregulierungsorgan, das in
der dritten Fluidleitung angeschlossen ist,
eine vierte Fluidleitung,
die strömungstechnisch
zwischen dem variablen Stromregulierungsorgan und dem Fluidreservoir
angeschlossen ist,
wobei das variable Stromregulierungsorgan
die Fluidströmungsrate
zu dem Reservoir und die Zeit zum Erlangen von Fluid bei dem vorbestimmten
Leitungsdruck in dem Reservoir und der vierten Fluidleitung reguliert,
nachdem das dritte, normalerweise geschlossene Fluidstromregulierungsorgan
aus einer geschlossenen Position in eine offene Position bewegt
wurde, und
wobei das zweite, normalerweise offene Fluidstromregulierungsorgan
strömungstechnisch
mit der vierten Fluidleitung verbunden ist, so dass das zweite, normalerweise
offene Fluidstromregulierungsorgan auf das Fluid bei dem vorbestimmten
Leitungsdruck in der vierten Fluidleitung anspricht, wodurch das zweite,
normalerweise offene Fluidstromregulierungsorgan aus einer offenen
Position in eine geschlossene Position bewegt wird, so dass der
Fluidstrom von der Fluidquelle zu dem ersten, normalerweise geschlossenen
Fluidstromregulierungsorgan und dem Werkzeug unterbrochen ist, selbst
wenn das erste, normalerweise geschlossene Fluidstromregulierungsorgan
in eine offene Position bewegt wurde, um das Werkzeug zu betätigen.
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Gemäß dieser
Erfindung enthält
eine solche Zeitsteuerungsanordnung auch ein Zweistellungs-Fluidstromregulierungsorgan,
das in der ersten Fluidleitung angeordnet und strömungstechnisch
mit der dritten Fluidleitung verbunden ist, so dass es auf das Fluid
in der dritten Fluidleitung anspricht, um einen begrenzten Fluidstrom
von der Fluidquelle zu dem Werkzeug als Konsequenz davon bereitzustellen,
dass das Zweistellungs-Fluidstromregulierungsorgan
in eine erste Position geschaltet ist, wenn das dritte, normalerweise
geschlossene Fluidstromregulierungsorgan in die geschlossene Position
geschaltet ist, und um einen unbegrenzten Fluidstrom von der Fluidquelle
zu dem Werkzeug als Konsequenz davon bereitzustellen, dass das Zweistellungs-Fluidstromregulierungsorgan
durch das Fluid in der dritten Fluidleitung aus der ersten Position
in eine zweite Position bewegt wird, wenn das dritte, normalerweise geschlossene
Fluidstromregulierungsorgan in die offene Position geschaltet ist.
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Daher
kann in einem Umreifungswerkzeug eine pneumatische Zeitsteuerungsschaltung
eingebaut sein, wobei zusätzlich
zu der zeitlichen Steuerung der Schweißphase des Umreifungsvorganges, mit
dem die Notwendigkeit einer Überwachung
der Schweißphase
des Umreifungsvorganges durch ein Bedienerpersonal zur Bestimmung
oder Beurteilung, wann die Schweißphase oder -stufe des Umreifungsvorganges
richtig beendet ist, wie dies zuvor der Fall war, vermieden wird,
der Leitungsstrom der Druckluft von der Fluidquelle zu dem Luftantriebsmotor
optimal bei verschiedenen Pegeln oder Werten sowohl während der
Umreifungsmittelspann- als auch der Umreifungsmittelschweißstufe oder
-phase des Umreifungsvorganges reguliert werden, so dass zum Beispiel
ein einstellbar regulierter, begrenzter oder modulierter Leitungsstrom
der Druckluft von der Fluidquelle zu dem Luftantriebsmotor während der
Spannphase oder -stufe des Umreifungsvorganges nach Wunsch oder
Bedarf, abhängig
von den besonderen Parametern oder Eigenschaften des verwendeten Umreifungsmittels,
wie auch der besonderen Parameter oder Eigenschaften der umreiften
Verpackungen, Artikel, Packstücke
oder Paletten erreicht werden kann, so dass die strukturelle Integrität des Umreifungsmittels
oder jener der umreiften Packstücke, Artikel
oder Paletten nicht nachteilig beeinträchtigt wird, während dennoch
ein vollständiger,
unbegrenzter Leitungsstrom der Druckluft von der Fluidquelle zu dem
Luftantriebsmotor während
Schweißphase
oder -stufe des Umreifungsvorganges erreicht wird, so dass die Schweißeigenschaften
der Schweißungsbereiche,
die zwischen den überlappten
Endabschnitten des Umreifungsmittels definiert sind, optimiert werden.
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Es
werden nun besondere Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegen den
Zeichnungen beschrieben und dem Stand der Technik gegenübergestellt,
wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile in
allen Ansichten bezeichnen. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht
eines Umreifungswerkzeugs, in dem die neue und verbesserte pneumatische
Zeitsteuerungsschaltung der vorliegenden Erfindung eingebaut sein
kann,
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2 eine perspektivische,
teilweise auseinander gezogene Ansicht eines Umreifungswerkzeugs ähnlich dem
Werkzeug von 1, in dem
die pneumatische Zeitsteuerungsschaltung des oben genannten Patents
eingebaut ist,
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3 ein schematisches Diagramm,
das die pneumatische Zeitsteuerungsschaltung des oben genannten
Patents zeigt, und
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4 ein schematisches Diagramm ähnlich jenem
von 3, das jedoch die
neue und verbesserte pneumatische Zeitsteuerungsschaltung zeigt, die
gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung entwickelt und konstruiert wurde.
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Unter
erneuter Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere unter Bezugnahme
auf 4 derselben ist
die neue und verbesserte pneumatische Zeitsteuerungsschaltung der
vorliegenden Erfindung offenbart und allgemein mit dem Bezugszeichen 210 bezeichnet.
Die Zeitsteuerungsschaltung 210 ist im Wesentlichen dieselbe
wie die Zeitsteuerungsschaltung 10 von 3, mit Ausnahme der Unterschiede, die
kurz beschrieben werden. Daher sind die verschiedenen Bestandteile
der Zeitsteuerungs schaltung mit Bezugszeichen versehen, die jenen
zur Bezeichnung der gleichen Teile der Zeitsteuerungsschaltung 10 von 3 entsprechen, außer dass
die Bezugszeichen für
die Bestandteile der Zeitsteuerungsschaltung von 4 zur 200er Reihe gehören.
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Das
neu hinzugefügte
Merkmal oder der neu hinzugefügte
Bestandteil der Zeitsteuerungsschaltung 210 der vorliegenden
Erfindung in der Ausführungsform
von 4 ist mit einem
zweiten druckempfindlichen Zweistellungs-Steuerventil 241 dargestellt,
das normalerweise von einem Federspannorgan 243 in eine
erste dargestellte Position gespannt ist, so dass ein erster Fluiddurchgang,
in dem sich ein einstellbarer Strömungsbegrenzer 245 befindet,
strömungstechnisch
mit der Fluidleitung 218 ausgerichtet ist. Das Zweistellungs-Steuerventil 241 ist
auch mit einem zweiten, nicht begrenzten Fluiddurchgang 247 versehen,
der strömungstechnisch
mit der Fluidleitung 218 ausgerichtet werden kann, wenn
das Zweistellungs-Steuerventil 241 gegen
die Spannkraft des Federspannorgans 243 in seine zweite
Position bewegt wird. Das Zweistellungs-Steuerventil 241 umfasst
des Weiteren ein Druckstellglied 249, das dem Druckstellglied 262 des
Steuerventils 260 ähnlich
ist, und das Druckstellglied 249 ist mit der zweiten Fluidleitung 278 an
einer Position, die stromaufwärts
des variablen Strömungsventils 280 liegt, über eine
fünfte Fluidleitung 251 strömungstechnisch
verbunden.
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Es
wird nun der Betrieb des Umreifungswerkzeugs 212, einschließlich seiner
Spann- und Schweißphasen,
-stufen oder -zyklen, mit der darin eingebauten neuen und verbesserten
Zeitsteuerungsanordnung 210 beschrieben. Das erste Zweistellungs-Steuerventil 260 ist
normalerweise in seine offene, dargestellte Position geschal tet,
da es von einem Federspannorgan 264 in diese Position gespannt
wird, so dass Druckfluid von der Luftversorgung oder Fluidquelle 214 durch
das Ventil 260 entlang der Fluidleitung 218 zu
dem Werkzeug 212 strömt,
und ist betriebsmäßig mit
dem Luftantriebsmotor 222 verbunden. Das zweite Zweistellungs-Steuerventil 241 ist
normalerweise in seine dargestellte Position geschaltet, da es von
einem Federspannorgan 243 in diese Position gespannt wird, so
dass Druckfluid von der Luftversorgung oder Fluidquelle 214 durch
den einstellbaren Begrenzer 245 strömt, wodurch der Leitungsstrom
von der Luftversorgung oder Fluiddruckquelle 214, der dem
Luftantriebsmotor 222 des Werkzeuges 212 zugeführt wird, nach
Wunsch oder Bedarf zweckdienlich eingestellt, begrenzt oder moduliert
ist. Wenn daher die Spannphase oder -stufe des Umreifungsvorganges
eingeleitet wird, indem der Hebel 42 des Werkzeuges 12 oder 212 niedergedrückt wird,
so dass dadurch der Ventilschaft oder das Stellglied 220 des
normalerweise geschlossenen, manuell betätigbaren Zweistellungs-Strömungsventils 216 niedergedrückt wird, wird
das Ventil 216 in seine offene Position bewegt, in welcher
der Fluidstrom von der Luftversorgung oder Fluiddruckquelle 214,
der durch das zweite Steuerventil 241 zweckdienlich eingestellt,
begrenzt oder moduliert ist, dem Luftantriebsmotor 222 zugeführt wird,
so dass dieser betätigt
wird, um seinerseits die Förderrollenvorrichtung 46 bei
einem zweckdienlich eingestellten Leistungswert anzutreiben, um
die überlappten
Endabschnitte 50 und 52 des Umreifungsmittels
richtig zu spannen, ohne das Umreifungsmittel oder die umreiften
Artikel, Packstücke oder
Paletten nachteilig zu beeinträchtigen.
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Sobald
der Luftantriebsmotor 222 blockiert, was darauf hinweist,
dass die Spannphase oder -stufe des Umreifungsvorganges erreicht
oder beendet ist, wird die Schweißphase oder -stufe des Umreifungsvorganges
eingeleitet, indem der Griff 30 aus seiner Position, die
in 1 dargestellt ist,
bewegt oder gedreht wird, wobei das manuell betätigbare Stellglied 276 des
normalerweise geschlossenen, manuell betätigten Zweistellungs-Strömungsventils 270 in
Eingriff oder Kontakt gebracht wird, so dass das Strömungsventil 270 gegen
die Spannkraft des Federspannorgans 274 in seine zweite,
offene Position bewegt wird, in welcher der volle Leitungsstrom von
der Luftversorgung oder Fluiddruckquelle 214, der durch
die erste Fluidleitung 272 geleitet wird, dadurch über eine
zweite Fluidleitung 278 zu dem variablen Strömungsventil 280 geführt wird.
Gleichzeitig ist zu bemerken, dass der volle Leitungsstrom von der
Luftversorgung oder Fluiddruckquelle 214 auch über die
zweite Fluidleitung 278 und die fünfte Fluidleitung 251 geleitet
wird, so dass er auf das druckempfindliche Stellglied 249 des
Zweistellungs-Strömungsventils 241 trifft,
wodurch dieses gegen die Spannkraft des Federspannorgans 243 aus
seiner dargestellten ersten Position in seine zweite Position bewegt
wird, an welcher sein zweiter, nicht begrenzter Durchgang 247 nun
in strömungstechnischer
Verbindung mit der Fluidleitung 218 angeordnet ist. Auf diese
Weise wird ein voller Leitungsstrom von der Luftversorgung oder
Fluiddruckquelle 214 nun durch die Fluidleitung 218 und
das manuell betätigbare Zweistellungs-Strömungsventil 216 zu
dem Luftantriebsmotor 222 geleitet, so dass der Luftantriebsmotor 222 bei
seiner vollen Leistung angetrieben wird, so dass die Vibrationsschweißvorrichtung 32 in
ihrem vollen Leistungsmodus aktiviert wird, und somit optimale Schweißergebnisse
erreicht werden.
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Wie
bei der Zeitsteuerungsschaltung 10 von 3 und abgesehen von dem Fluidstrom durch
die fünfte
Fluid leitung 251 wird auch ein voller Leitungsstrom von
der Luftversorgung oder Fluiddruckquelle 214 über die
zweite Fluidleitung 278 durch den einstellbaren Strombegrenzer 282 des
variablen Strömungsventils 280 und
durch die dritte Fluidleitung 288 zu dem Reservoir oder
der Volumenkammer 290 geführt. Der Druckaufbau in der
dritten Fluidleitung 288 und dem Reservoir oder der Volumenkammer 290,
und innerhalb eines vorbestimmten Zeitraumes, wird zu der vierten
Fluidleitung 292 geleitet, so dass sie auf das druckempfindliche
Stellglied 262 des ersten Zweistellungs-Strömungsventils 260 trifft,
wodurch dieses gegen die Spannkraft des Federspannorgans 264 aus
seiner dargestellten ersten Position in seine zweite Position bewegt
wird, in welcher sich der Ausstoßdurchgang 266 nun
in strömungstechnischer
Verbindung mit der Fluidleitung 218 befindet. Auf diese
Weise wird der Leitungsstrom von der Luftversorgung oder der Fluiddruckquelle 214 zu
dem Luftantriebsmotor 222 beendet und der Luftantriebsmotor 222 kann über das
Strömungsventil 216,
die Fluidleitung 218, den unbegrenzten Durchgang 247 des
Steuerventils 241 und die Ausstoßleitung 266 des Steuerventils 260 zur
Atmosphäre
hin ausgestoßen
werden.
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Auf
gleiche Weise werden das Zweistellungs-Strömungsventil 270 und
die Vibrationsschweißvorrichtung 32 in
ihren offenen bzw. eingerückten
Positionen gehalten, solange der Griff 30 in seiner gedrehten
oder bewegten Position gehalten wird, obwohl die Vibrationsschweißvorrichtung 32 zu diesem
Zeitpunkt nicht angetrieben wird, da der Antrieb des Luftantriebsmotors 222 angehalten
wurde, wie im vorangehenden Absatz bemerkt wurde. Wenn der Griff 30 gelöst wird,
wird das Strömungsventil 270 durch
das Federspannorgan 274 in seine normalerweise geschlossene
Position zurückgestellt,
wodurch die zweite Fluidleitung 278 nun in strömungstech nischer
Verbindung mit der Ausstoßleitung
oder dem Durchgang des Strömungsventils 270 verbunden
ist. Infolge der Herstellung einer solchen strömungstechnischen Verbindung
kann ein Fluidstrom oder Druck vom Reservoir oder der Volumenkammer 290,
wie auch von der vierten Fluidleitung 292, dem druckempfindlichen
Stellglied 262 und dem Steuerventil 260 über die
dritte Fluidleitung 288 durch das Rückschlagventil 284 ausgestoßen werden,
wobei das Steuerventil 260 unter dem Einfluss des Federspannorgans 264 in
seine normalerweise offene, dargestellte Position zurückgestellt
wird. Auf gleiche Weise kann auch ein Fluidstrom oder Druck von
der fünften Fluidleitung 251,
dem druckempfindlichen Stellglied 249 und dem Steuerventil 241 über die
zweite Fluidleitung 278 und das Strömungsventil 270 ausgestoßen werden,
wobei das Steuerventil 241 unter dem Einfluss des Federspannorgans
in seine dargestellte Position zurückgestellt wird. Somit ist
ein vollständiger
Betriebszyklus abgelaufen und das Werkzeug 212 für einen
neuen Umreifungszyklus bereit.
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Es
ist daher offensichtlich und erkennbar, dass gemäß der neuen und verbesserten
Zeitsteuerungsschaltung der vorliegenden Erfindung nicht nur der
automatische, im Voraus zeitlich gesteuerte Schweißzyklus
gemäß den Lehren
des oben genannten verwandten Patents erhalten bleibt, so dass der
Schweißzyklus
nicht vom Urteil eines Bedienerpersonals abhängig ist, sondern zusätzlich ein
variabel eingestellter, begrenzter oder modulierter Leitungsstrom
während
der Spannphase oder -stufe des Umreifungsvorganges zu dem Luftantriebsmotor
geleitet werden kann, so dass der Luftantriebsmotor bei variabel
eingestellten, modulierten oder begrenzten Leistungspegeln angetrieben
werden kann, die während
einer solchen Spannphase oder -stufe des Umreifungsvorganges erforder lich
sind, während
des Weiteren ein unbegrenzter, voller Leitungsstrom während der
Schweißstufe
oder -phase des Umreifungszyklus zu dem Luftantriebsmotor geleitet
werden kann, so dass der Luftantriebsmotor bei seinem vollen Leistungspegel
betrieben werden kann, wie dies während einer solchen Schweißphase oder
-stufe des Umreifungsvorganges erwünscht ist, um optimale Schweißeigenschaften
zwischen den überlappten
Endabschnitten des Umreifungsmittels zu erlangen.