JP4354568B2 - バンド掛け工具およびその方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はバンド掛け工具に関し、特に、バンドへの張力付与と組み合わせて用いるプラスチックバンドの溶接工具の改良およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
荷の梱包作業において、荷に掛けられたプラスチックバンドの重なり合った部分（重畳部分）を溶接ことは一般的に公知となっている。米国特許第３５６４０３３号には、プラスチックバンドの重畳部分の境界面を接触させた状態で振動させ、摩擦融着または溶接するする、空圧作動式のバンド掛け工具が開示されている。バンド掛け工具は、バンドの先端部分を固定する挟持部材と、回転式の給送ホイールとを具備している。給送ホイールはアンビルフットと共働してバンドの先端部分と係合し、荷に張り掛けられたバンドに張力を付与する。給送ホイールはクラッチと係合して空圧モータに接続される。この空圧モータは、また、バンドの重畳部分を溶接する振動顎を加振する。前記空圧モータは、所定のバンド張力において停止し、空圧式のラムが前記モータを給送ホイールから解除すると共に給送ホイールブレーキに係合し、給送ホイールブレーキが溶接工程の間バンドの張力を維持するようになっている。振動顎がバンドの重畳部分へ接近するとき、切断切刃が上側のバンドを切断し、次いで、バンドの重畳部分が互いに溶接される。その後、冷却のために所定の冷却時間バンドの重畳部分への押圧力が維持される。
【０００３】
米国特許第５３８０３９３号は、バンド溶接のタイミングや継続時間を含む工具の作用を自動的に制御するための空圧回路を有するバンド掛け工具を開示している。バンドが張り掛けられた後に空圧により起動するラムが伸長し、これによりカムを回動させる。カムが回動することにより、溶接プレートを回動させてバンドの重畳部分に接触させこれを加振、溶接する。空気圧力がチャンバ内に蓄積されることにより制御される所定時間の後に溶接プレートの振動が停止する。その後、冷却期間が経過したとき、シリンダから空気が抜けることにより前記カムが反対方向に回動し、溶接プレートが溶接されたバンド部分から離反する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の空圧を用いたバンド掛け工具は、多数のシステム構成要素を必要として工具の大きさ、重量が増加し、工具の製造、使用、および、メンテナンスコストが増加する。米国特許第３５６４０３３号の工具は、給送ホイールから空圧モータを解除するため、給送ホイールブレーキを係合させるため、そして、振動顎をバンドの重畳部分に係合するよう移動させるために、１つの空圧作動式のラムを必要としている。米国特許第５３８０３９３号では、溶接プレートをバンドの重畳部分に接触させるためも複数の空圧ラムが必要となり、また、工具の種々の作用を制御するために、タイミングや保持時間を制御するためにシリンダ、チャンバ、弁から成る組立体が必要となる、米国特許第３５６４０３３号の空圧回路は、従来の工具において手操作により行われてきた種々のバンド掛け操作を自動化したが、工具の種々の作用の制御や時調が相対的に不正確であり、バンドの張力が溶接が一定していない。
【０００５】
既述したものを含めて従来技術のバンド掛け工具は、また、バンドに張力を付与し溶接するときバンドと荷の間に置かれるベースプレートが相対的に長く成っている。その後、ベースプレートはバンドと荷の間から取り外される、ベースプレートが相対的に長いと、ベースプレートが取り外されたときにバンドが緩みやすくなる。これは、特に、荷が小さい場合や不規則な形状をしている場合に顕著である。バンドの張力低下は、ベースプレートの大きさ、荷の大きさに依存しているが、多くの場合バンドの張力不足を招く。
【０００６】
本発明は、バンド、特にプラスチックバンドの重畳部分の境界面を振動することにより摩擦融着接合つまり溶接するバンド掛け工具を改良することを目的としている。
本発明は、従来技術の問題点を解決したバンド掛け工具であって製造、使用、メンテナンスコストの小さな新規な工具を提供することを目的としている。
【０００７】
本発明は、また、バンド掛け工具、特に、プラスチックバンドを溶接するバンド掛け工具において、種々の作用、特に溶接作用をカム部材、好ましくは、共通の駆動軸により回転するカム部材により制御することにより、従来の空圧式のバンド掛け工具で生じている制御および時調の不一致を除去した新規なバンド掛け工具およびその方法を提供することを目的としている。
【０００８】
本発明は、また、溶接グリッパを第１の支持部材に接近させて、両者間に配置されたバンドと係合しこれを保持させる第１のカム部材と、振動モータ振動により振動パッドを加振させる第２のカム部材と、溶接パッドを第２の支持部材に接近させ、バンドの重畳部分と係合させてこれを溶接する第３のカム部材とを有する新規なバンド掛け工具およびその方法を提供することを目的としている。
【０００９】
本発明は、また、荷に張り掛けられたバンド、特に小型で不規則な形状の荷に張り掛けられたバンドから工具を取り外したときに、バンドの張力低下を低減した小型の辺ベースプレートを有する新規なバンド掛け工具およびその方法を提供することを目的としている。
【００１０】
本発明は、また、その先端部分に第１の支持部材を、前記先端部分と後端部の間に第２の支持部材を、そして、バンドの先端部分に係合してこれを保持する張力グリッパと共働する第３の支持部材をその後端部に有したベースプレートを具備する新規なバンド掛け工具およびその方法を提供することを目的としている。前記ベースプレートの先端部分と後端部は前記第２の部分から下方に傾斜している。
【００１１】
本発明は、また、溶接パッドと係合するバンド部分を変形させる、好ましくは、溶接パッドの近傍のバンド部分を屈曲させてバンドの重畳部分に間隙を形成することにより、その強度(column strength) を低減した新規なバンド掛け工具およびその方法を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、バンドの重畳部分を溶接するバンド掛け工具において、第１の支持部材に接近可能に設けられた溶接グリッパと、第２の支持部材に接近可能に設けられた振動溶接パッドと、前記溶接パッドを加振する振動モータと、前記溶接グリッパを第１の支持部材へ接近させ、前記溶接グリッパと第１の支持部材の間に配置され張力を付与されたバンドに係合、保持させる第１のカム部材と、前記振動モータを起動して溶接パッドを加振する第２のカム部材と、振動する溶接パッドを第２の支持部材へ接近させ、溶接パッドと第２の支持部材の間に配置されたバンドの重畳部と係合、溶接させる第３のカム部材とを具備するバンド掛け工具を要旨とする。バンド掛け工具は、更に、溶接グリッパと溶接パッドの間に設けられた頂部を具備し、バンドの重畳部分を該頂部の上に重ねるように配置して、バンドの重畳部分の少なくとも一方を屈曲させることによりバンドの重畳部分の少なくとも一方の剛性を低減するようにしており、更に、ベースプレートを具備し、第１の支持部材がベースプレートの先端部分に配設され、第２の支持部材がベースプレートの第２の部位に配設されており、頂部を形成するために、ベースプレートの先端部分がベースプレートの第２の部位に対して傾斜するように配設されている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１に、荷（図示せず）に張り掛けられたバンド１を溶接するバンド掛け工具１００が図示されている。工具１００は張力グリッパ１０を具備している。張力グリッパ１０は、支持部材１２に接近動作して両者間にバンドの先端部分２を保持してバンドに張力を付与する。張力グリッパ１０を作動させる押ボタン式のスイッチ（グリッピングスイッチ）を手操作することにより、先端部分２の把持を制御するように構成することができる。回転自在に設けられた給送ホイール２０がフット部材２２へ接近動作して、給送ホイール２０とフット部材２２との間においてバンドの送出部分３と係合しこれを送り出す。同様に、給送ホイール２０を回転駆動するエアモータを作動させる押ボタン式のスイッチ（張力スイッチ）を手操作することにより、送出部分３への張力付与を開始するように構成することができる。公知となっているように、バンドに所定レベルの張力が付与されたときに、前記エアモータを停止して給送ホイール２０による張力付与作用を停止するように構成することができる。送出部分３は先端部分２の上に部分的に重なり合うように配置され、後述するように、そこで重なり合ったバンドが溶接される。
【００１４】
本実施形態では、送出部分３のみが給送ホイール２０とフット部材２２の間に配置される。フット部材２２は、張力付与工程において送出部分３が滑動できるように比較的滑らかな表面２３を有している。他の実施形態において、先端部分２と送出部分３とを給送ホイール２０とフット部材２２の間に配置すると共に、フット部材２２の表面２３に刻みまたは歯を形成して先端部分２に係合、保持させる共に、送出部分３を先端部分２に対して滑るように構成してもよい。送出部分３のみを給送ホイール２０とフット部材２２の間に配置して張力を付与することにより、張力を付与する間のバンドの滑り量が低減される共に、工具の有効ベース長さを低減され、これにより、後述するように、張力を付与されたバンドと荷、特に小型の荷や不規則な形状の荷の間から該工具を取り外したときのバンドの張力低下が低減される。
【００１５】
図１、４を参照すると、工具１００は溶接グリッパ３０を具備している。溶接グリッパ３０は、既述した給送ホイール２０による張力付与工程の後に、第１の支持部材３２に接近動作してバンドの重畳部分と係合しこれを保持する。図１において、溶接グリッパ３０は、圧縮バネ部材３４その他の手段により第１の支持部材３２から離間するよう付勢されている。工具１００は、また、振動溶接パッド４０を具備している。振動溶接パッド４０は、第２の支持部材４２に接近動作する。振動溶接パッド４０は、振動モータ５０により加振される。振動モータ５０は、好ましくは空圧により作動するエアモータである。
【００１６】
第１のカム部材６０が溶接グリッパ３０を既述の付勢力に対抗して第１の支持部材３２へ接近動作させて、既に張力を付与され溶接グリッパ３０と第１の支持部材３２との間に配置されたバンドと係合させてこれを保持する。第２のカム部材６２が、例えば、空圧弁またはスイッチにより振動モータ５０を作動させ振動溶接パッド４０を加振する。第３のカム部材が６４が溶接パッド４０を既述の付勢力に対抗して第２の支持部材４２へ接近動作させて、バンドの重畳部分と係合させてこれを溶接する。
【００１７】
図２を参照すると、第１から第３のカム部材６０、６２、６４が図示されている。第１から第３のカム部材６０、６２、６４の各々は、対応した溶接グリッパ３０、振動モータ５０、溶接パッド４０を作動させるカム形状を有している。第１から第３のカム部材６０、６２、６４のカム形状は適宜に変更することができる。例えば、第２のカム部材６２の形状は、振動モータ５０のスイッチの配置に依存している。本発明において、溶接工程は比較的不正確に制御される従来技術のエアシリンダにより作動するラムを用いることなく制御可能である。
【００１８】
工具１００は、好ましくは、第１のローラ部材３６を具備している。第１のローラ部材３６は、溶接グリッパ３０の上部３８に連結された軸体３７を中心として回転自在となっている。第２のローラ部材４６が、同様に、溶接パッド４−の上部４８に連結された軸体４７を中心として回転自在に設けられている。第１と第２のローラ部材３６、４６は、第１と第３のカム部材６０、６４に係合して溶接グリッパ３０と溶接パッド４０の各々を作動させる。第１と第２のローラ部材３６、４６は、また、機械的損耗を低減して工具の寿命を引き延ばす作用をなす。
【００１９】
図３は、バンド掛け装置１００の溶接工程の概略を示す流れ図２００である。把持工程２１０において、溶接グリッパ３０が第１のカム部材６０により第１の支持部材３２に接近して、溶接グリッパ３０と第１の支持部材３２の間に配置されたバンドと係合しこれを保持する。振動工程２２０において、振動モータ５０が第２のカム部材６２により起動して、溶接パッド４０が加振され、溶接工程２３０において、振動する溶接パッド４０が、第３のカム部材６４により第２の支持部材４２に接近して、バンドの重畳部と係合しこれを溶接する。冷却工程２４０において、第２のカム部材６２は振動モータ５０を停止させ、振動モータ５０が停止した後に、第３のカム部材は、第２の支持部材４２に向けて位置決めされた振動パッド４０を所定時間保持し、溶接されたバンド部分に圧力を印加しながら冷却する。溶接するために必要なときだけ振動モータ５０を作動させるために、振動モータ５０の使用と損傷が可及的に低減され、その寿命が長くなる。溶接パッド４０は、上記所定時間が経過したときに、第２の支持部材４２から離反する。溶接グリッパ３０は、前記所定時間経過後に支持部材３２から離反する。
【００２０】
図１、３を参照すると、第１から第３のカム部材６０、６２、６４は、好ましくは、共通の駆動軸６６に支持され、前記駆動軸６６に連結されたカム駆動モータ７０により回転駆動されるカム組立体を形成する。共通の駆動軸に第１から第３のカム部材６０、６２、６４を配設することにより、溶接グリッパの起動、溶接パッドの起動、冷却のための前記所定時間を、空圧にて溶接工程を制御していた従来技術のように統一されなかったり、変動したりせずに、正確に制御可能となる。カム駆動モータ７０は、好ましくは、空圧にて作動するエアモータとすることができ、例えば、張力を付与した後に押しボタン式の溶接スイッチを手操作することにより起動することができる。溶接工程は、図３に示したように、カム部材６０、６２、６４により行われ、共通の駆動軸６６が回転することにより制御されるシーケンスのうちに自動的に進行し、その後、前記溶接スイッチを次に操作して開始する次の溶接工程までに、カム駆動モータ７０は自動的に停止する。
【００２１】
図１を参照すると、工具１００は更にバンド切断切刃４４を具備している。バンド切断切刃４４は、好ましくは、溶接パッド４０に鋸歯状に設けられており重なり合ったバンドの上側の部分を切断する。より詳細には、溶接パッド４０が振動しながら第２の支持部材４２に接近し、かつ、バンドの重畳部分を溶接する前に溶接パッド４０が最終的に係合するバンドの送出部分を切断する。図３の流れ図を参照すると、振動工程２２０の後で、かつ、溶接工程２３０の前に切断工程２２５が図示されている。バンドの重なり合った上側の部分を切断することにより、振動する溶接パッド４０により、重なり合ったバンドの上側の部分が自由に振動することが可能となり、完全な溶接が可能となるとの有利な効果を奏する。
【００２２】
図１、４を参照すると、工具１００は、更に、ベースプレート１１０を具備している。ベースプレート１１０は寸法、特に先端部分１１２と後端部１１４の間の長手方向の寸法が小さくなっている。ベースプレート１１０の寸法を小さくすることにより、バンドに張力を付与して溶接した後にバンドと荷の間からベースプレート１１０を取り外したときに、バンドの張力を低下させることなく、小型で不規則な形状の荷へのバンド掛けが容易になる。ベースプレート１１０の先端部分１１２と後端部分１１４には、好ましくは、両者間に配置されている第２の支持部材４２から所定の角度で下がる傾斜が設けられている。これによりベースプレート１１０の厚さを低減して、ベースプレート１１０を取り外したときにバンドの張力低下が更に低減される。
【００２３】
図４を参照すると、第１の支持部材３２は、ベースプレート１１０の先端部分１１２に概ね一致する第１の部位１１６に設けられており、第２の支持部材４２は、ベースプレート１１０の第２の部位１１７に配設されている。第３の支持部材１２は、ベースプレート１１０の後端部分１１４に概ね一致する第３の部位１１８に配設されている。
【００２４】
溶接グリッパ３０および溶接パッド４０が非常に接近させて設けられている実施形態では、重なり合ったバンド部分、特に溶接パッド４０が係合するバンド部分の強度(column strength) を、溶接に先立って低減する必要がある。というのは、溶接グリッパ３０と溶接パッド４０が比較的に近接させて設けられていると、バンドの重畳部分が相対的に硬くなり、溶接パッド４０による加振作用が阻害されるからである。これは、工具１００の小型のベースプレート１１０が溶接グリッパ３０と溶接パッド４０のための第１と第２の支持部材剤３２、４２を形成する場合のように、特に溶接グリッパ３０と溶接パッド４０の間の距離が約５０．８mm（２inch）よりも小さくなると顕著になる。溶接パッド４０が係合するバンドの部分の強度を低減することにより、適切な溶接に必要なバンド部分の自由な振動が確保される。
【００２５】
図４を参照すると、重なり合ったバンドの上側の部分３が少なくとも部分的に変形してその強度が低減されている。この変形は、好ましくは、溶接グリッパ３０および溶接パッド４０の間において、第１と第２の支持面３２、４２から離反する方向の変形である。図１、４を参照すると、第１の支持部材剤３２は第１の平面に配置され、第２の支持部材４２は、第１の平面に対して傾斜している第２の平面に配置されており、第１と第２の支持部材３２、４２は頂点１２０において交差している。頂点１２０は他の部材、例えば、第１と第２の支持部材の共通平面内においてベースプレート１１０を横断するように設けられた棒またはバーその他の部材にて形成してもよい。重なり合ったバンドの上側の部分を頂点１２０の上方において屈曲させることにより強度が低減される。好ましくは、バンドの重畳部分において上側のバンド部分３と下側のバンド部分２の間に間隙が形成され、上側のバンド部分３の剛性すなわち強度が更に低減され、溶接パッド４０の加振作用により大きく自由に振動可能となり、強く均一な溶接が確実になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】バンドの重畳部分を溶接するカム作動式のバンド掛け工具の側面図である。
【図２】図１のバンド掛装置のカム部材の部分断面図であり、
（ａ）は第１のカム部材である。
（ｂ）は第２のカム部材である。
（ｃ）は第３のカム部材である。
【図３】バンド掛け工具の作用を示す流れ図である。
【図４】バンド掛け工具のベースプレートの側面図である。
【符号の説明】
２…バンドの先端部分
３…バンドの送出部分
１０…張力グリッパ
２０…給送ホイール
３０…溶接グリッパ
４０…溶接パッド
６０…第１のカム
６２…第２のカム
６４…第３のカム
１００…バンド掛け工具

Claims (8)

1. バンドの重畳部分を溶接するバンド掛け工具であって、
   第１の支持部材に接近可能に設けられた溶接グリッパと、
   第２の支持部材に接近可能に設けられた振動溶接パッドと、
   前記溶接パッドを加振する振動モータと、
   前記溶接グリッパを第１の支持部材へ接近させ、前記溶接グリッパと第１の支持部材の間に配置され張力を付与されたバンドに係合、保持させる第１のカム部材と、
   前記振動モータを起動して溶接パッドを加振する第２のカム部材と、
   振動する溶接パッドを第２の支持部材へ接近させ、溶接パッドと第２の支持部材の間に配置されたバンドの重畳部と係合、溶接させる第３のカム部材とを具備する、バンド掛け工具において、
   更に、前記溶接グリッパと前記溶接パッドの間に設けられた頂部を具備し、前記バンドの重畳部分を該頂部の上に重ねるように配置して、前記バンドの重畳部分の少なくとも一方を屈曲させることにより、前記バンドの重畳部分の少なくとも一方の剛性を低減するようにしており、
   更に、ベースプレートを具備し、
   前記第１の支持部材が前記ベースプレートの先端部分に配設され、前記第２の支持部材が前記ベースプレートの第２の部位に配設されており、前記頂部を形成するために、前記ベースプレートの先端部分が前記ベースプレートの第２の部位に対して傾斜するように配設されているバンド掛け工具。
2. 更に、前記第１と、第２と、第３のカム部材を回転自在に支持する駆動軸を有するカム組立体を具備する請求項１に記載のバンド掛け工具。
3. 更に、前記カム組立体の共通の駆動軸に連結されたカム駆動モータを具備する請求項２に記載のバンド掛け工具。
4. 更に、振動溶接パッドが第２の支持部材に接近する時、溶接パッドに設けられ上側のバンドを切断する切断切刃を具備する請求項１に記載のバンド掛け工具。
5. 更に、前記溶接グリッパに連結され前記第１のカム部材に係合可能な第１のローラと、前記溶接パッドに連結され前記第３のカム部材に係合可能な第２のローラと、前記第２のカム部材に係合して前記振動モータを起動するスイッチとを具備する請求項１に記載のバンド掛け工具。
6. 更に、フット部材に接近してバンドの送出部分に係合可能に設けられた給送ホイールと、張力付与工程の間に第３の支持部材に接近してバンドの先端部分と係合しこれを保持する張力グリッパとを具備する請求項１に記載のバンド掛け工具。
7. 前記第１の支持部材が前記ベースプレートの先端部分に配設され、前記第２の支持部材が前記ベースプレートの前記先端部分に対して傾斜するように形成された第２の部位に配設されている請求項１に記載のバンド掛け工具。
8. 更に、前記ベースプレートの後端部分に配設された第３の支持部材を具備し、前記第２の部位が前記ベースプレートの先端部分と後端部分の中間に配置されており、前記先端部分と後端部分が前記ベースプレートの第２の部位から下方に傾斜している請求項７に記載のバンド掛け工具。

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