用于将包扎元件的一部分以环形围绕固定于一个或多个物体的包扎机和方法与流程

本发明涉及根据权利要求1的前言所述的包扎机。本发明还涉及根据权利要求11的前言所述的用于将细长包扎元件的一部分以环形围绕固定于一个或多个物体的方法。

用来施加带或线的形式的包扎元件以环形围绕一个或多个物体，并拉动包扎元件紧紧地围绕一个或多个物体，然后连接包扎元件重叠的部分以便将包扎元件以环形围绕固定于一个或多个物体，这种有许多不同的配置结构的自动包扎机，其属现有技术。us6403917b1公开了一种包扎机，其中激光焊接装置用来在带子形式的包扎元件的重叠部分之间形成焊接接头，藉此将包扎元件以环形围绕固定于一个或多个物体。

技术实现要素：

本发明的目的是要实现一种上述的类型的新的和有利的包扎机。

根据本发明，此目的可利用具有权利要求1所界定的特征的包扎机来实现。

本发明的包扎机包括：

一进给装置，其用来将细长的线或带的形式的一包扎元件以环形进给围绕一空间，且随后将包扎元件缩回，使包扎元件紧紧地以环形围绕着收纳在空间中的一个或多个物体；

一夹持装置，其在包扎元件的一部分以环形围绕进给到该空间之后，用来夹持并锁定所述的包扎元件前端的第一包扎元件区段；和

一激光焊接装置，其用来在该第一包扎元件区段和以环形进给围绕该空间的该包扎元件部分的尾端的一邻接的第二包扎元件区段之间，藉此将此部分以环形围绕物体的包扎元件固定住，其中激光焊接装置和进给装置由包括在包扎机中的电子控制装置来控制。

根据本发明，激光焊接装置和进给装置也被用来将以环形固定在围绕一个或多个物体的包扎元件的部分从包扎元件的其余部分释放出。此可以经由以下方式来实现：激光焊接装置被制造成用来将激光束引导到横跨第二包扎元件区段的后端处的包扎元件的区域上，以便降低在第二包扎元件区段的尾端处的包扎元件的抗拉强度，其中进给装置被制造成用来缩回包扎元件，以使该区域遭受拉张应力，并藉此使在第二包扎元件区段的尾端处的包扎元件被拉断。因此，不需要单独的切割构件来切断包扎元件，这能降低包扎机的复杂性。此外，利用根据本发明的解决方案，可以在激光束不必切穿包扎元件的情况下将包扎元件拉断，这意味着该过程可以利用穿透的激光束非常迅速地进行且不会有损坏在第二包扎元件区段下方的包扎元件环的部分的风险。

根据本发明的一个实施例，电子控制装置被配置为用来控制激光焊接装置，在激光束的作用且不切入包扎元件的条件下，加热所述区域，以降低包扎元件在第二包扎元件区段的后端处的拉伸强度。包扎元件在激光束的作用下被加热，而不是在激光束的作用下被蒸发和脱附的事实，此意味着由激光束引起的火花的形成可被避免或至少被最小化。

根据本发明的包扎机的其它的有利的特征将从下面的描述和权利要求范围中显现。

本发明也涉及具有权利要求11所界定的特征的方法。

根据本发明的方法的其它的有利的特征将从下面的描述和权利要求范围中显现。

附图说明

参照附图，这些图是本发明的较佳的实施例的具体描述，其被引用作为下面的例子。在附图中：

图1是根据本发明的一实施例的包扎机的概略图，

图2a-2h是图1的包扎机中的部件的部分切割的概略图，该些图显示以环形围绕物体的包扎元件在固定过程中的不同的阶段，

图3a是图1的包扎机中的支撑构件的正面示意图，其显示支撑构件在前进的支撑位置时的两个夹爪，

图3b是支撑构件的正面示意图，其显示支撑构件在缩回的释放位置时的夹爪，

图4是包扎元件的一部分的俯视平面图，该包扎元件的一部分呈带状形式，其被固定于以环形围绕一个或多个要被包扎的物体，该图显示包扎元件环从包扎元件的其余部分被释放之前在该包扎元件上的一加热区域，

图5是对应于图4的平面图，其显示包扎元件环已被释放出而离开包扎元件的其余部分，

图6是根据图5中的线vi-vi的截面图，

图7是包扎元件的一部分的俯视平面图，该包扎元件的一部分呈带状形式，其被固定于以环形围绕一个或多个要被结合的物体，该图显示包扎元件环被释放出而离开包扎元件的其余部分之前在该包扎元件上的一断裂线，

图8是根据图7中的线viii-viii的截面图，

图9是包扎元件的一部分的俯视平面图，该包扎元件的一部分呈带状形式，其被固定于以环形围绕一个或多个要被结合的物体，该图显示包扎元件环被释放出而离开包扎元件的其余部分之前在该包扎元件上的另一种断裂线，

图10是根据图9中的线x-x的截面图，以及

图11是包扎元件的一部分的俯视平面图，该包扎元件的一部分呈线状形式，其被固定于以环形围绕一个或多个要被结合的物体。

具体实施方式

图1示意性地显示包括在根据本发明的一实施例的包扎机1中的一些部件。包扎机1包括：

一导引轨道2，该导引轨道2用来引导细长的线或带状的包扎元件3来以环形围绕空间4，该空间4被配置用来收纳待包扎的一个或多个物体；

一进给装置5，该进给装置5用来将来自进给线圈6的包扎元件3进给到导引轨道2中并且沿着导引轨道2以环形环绕空间4，随后缩回包扎元件3，使其紧紧地围绕在一个或多个收纳在空间4中的物体上；

一积聚器9，该积聚器9用来在包扎元件被进给装置5缩回时，暂时积聚包扎元件3的一部分，然后在包扎元件被进给装置5向前进给时释出包扎元件的积聚部分；和

一密封单元10，密封单元10用来固定环绕在一个或多个物体的包扎元件3。

导引轨道2可以具有例如朝向空间4的纵向开口的轨道的形式。为了清楚起见，在图2e-2g中省略了导引轨道2。

在图标的实施例中，进给装置5包括两个可旋转的进给轮5a、5b，这两个进给轮彼此相对地被定位且被构造成用来与包扎元件3的一部分的相对侧相接触，包扎元件3被收纳在进给轮之间的间隙中。进给轮5a、5b中的至少一个可旋转地被致动器(未显示出)驱动，该致动器可以是可逆驱动的马达的形式，以便使包扎元件3沿其纵向移动。驱动马达较佳是电动马达，但也可以是液压马达或气动马达。进给装置5还可以包括用来进给和缩回包扎元件3的任何其它的合适类型的致动器。

包括在上述密封单元10中的一些部件非常示意性地被显示在图2a-2h中。密封单元10包括：

一夹持装置11，该夹持装置11在将包扎元件的一部分以环形进给围绕所述空间4之后用来夹持并锁定包扎元件的前端处的第一包扎元件区段7a(见图2b和2c)，和

一激光焊接装置12(见图2a)，该激光焊接装置12用来在所述的第一包扎元件区段7a和邻接的第二包扎元件区段7b之间形成焊接接头8(参见图2e-2h)，该第二包扎元件区段7b在以环形进给环绕所述空间4的包扎元件的部分3a的尾端，藉此将此包扎元件的部分3a以环形固定于围绕所述的一个或多个物体。

激光焊接装置12包括激光焊接头13，其中所述的第一和第二包扎元件区段7a、7b之间的焊接接头8由激光束14(参见图2d)所形成，该激光束14由激光焊接头13所发射。激光焊接装置12包括传统类型的装置，可用来将所发射的激光束14引导和聚焦到所要的目标区域上。

包扎机1还包括用来控制包扎机的操作的电子控制装置60(在图1中非常示意性地被显示出)。电子控制装置60被连接到激光焊接装置12，并被配置用来控制激光焊接装置，以将激光焊接装置的激光束14引导和聚焦到所要的包扎元件3的部分上。电子控制装置60也被连接到进给装置5，并被配置用来控制其操作。

激光焊接装置12也被配置成用来将激光束14(参见图2e)引导到区域30(参见图4、7和9)，该区域30延伸横跨面向进给装置5的第二包扎元件区段7b的尾端处的包扎元件3，用来降低在第二包扎元件区段7b的尾端处的包扎元件3的拉伸强度，其中进给装置5被构造成用来缩回包扎元件3，以使所述区域30遭受拉张应力，且藉此使得包扎元件在第二包扎元件区段7b的尾端被拉断，如图2g所示。由此，布置在待包扎的物体16周围的包扎元件环15从包扎元件的其余部分3b被释放出。

激光焊接头13可以包括一个或多个计算器控制的扫描镜，用来控制从激光焊接头发射出的激光束14的方向和移动。作为另一选择，激光束14的方向和移动可以经由整个激光焊接头13的计算器控制的移动来控制。激光焊接头13设有聚焦透镜17，激光束14通过聚焦透镜17离开激光焊接头。

激光焊接装置12还包括激光源18，激光源18用来产生激光束14所需的激光功率，激光束14被用来产生形成第一和第二包扎元件区段7a、7b之间的焊接接头8，并用于降低在第二包扎元件区段7b的尾端的包扎元件3的抗拉强度。激光源18可以是通常用于焊接的任何类型。在图标的例子中，激光源18经由光纤电缆19连接到激光焊接头13，该光纤电缆19被配置用来将激光源18所产生的激光功率引导到激光焊接头13。光纤电缆19利用包括聚焦光学器件的光学连接器20依常规方式被连接到激光焊接头13上。从激光焊接头13发射的激光束14的焦点可以被一个或多个光学构件的计算器控制的移动来调节，一个或多个光学构件被包括在光学连接器20的聚焦光学器件中。

图2a-2h所示的密封单元10包括挤压装置21，该挤压装置21用来将第二包扎元件区段7b挤压到第一包扎元件区段7a上，使得第二包扎元件区段7b与第一包扎元件区段7a重叠，其中挤压装置21被配置成用来将焊接接头8形成在第一和第二包扎元件区段7a、7b之间时，保持第二包扎元件区段7b挤压着第一包扎元件区段7a。在图标的例子中，密封单元10包括用来支撑第一包扎元件区段7a的支撑构件22，且挤压装置21包括挤压构件23，该挤压构件23被配置用来与支撑构件22配合且可移动地被安装到密封单元10的壳体24上。第一和第二包扎元件区段7a、7b可以被容纳在挤压构件23和支撑构件22之间的空间中，且挤压构件23可以在缩回的第一位置(参见图2a-2c和2h)及前进的第二位置(参见图2d-2g)之间相对于支撑构件22移动，其中挤压构件23在第一位置时，可从支撑构件22缩回，而挤压构件23在第二位置时，可压靠在支撑构件22上，以便将第一和第二包扎元件区段7a、7b挤压在一起。挤压构件23设有通道25，该通道25可以让来自激光焊接装置12的激光焊接头13的激光束14通过，并被引导朝向第二包扎元件区段7b上的区域，以便在第一和第二包扎元件区段7a、7b之间形成焊接接头，当挤压构件23处于所述第二位置且保持第一和第二包扎元件区段7a、7b在挤压构件23和支撑构件22之间被挤压在一起。挤压构件23可藉助于致动器(未显示出)在所述第一和第二位置之间移动，该致动器可以以电动、气动、或液压来驱动。

电子控制装置60被配置为用来控制激光焊接装置12，以在第一步骤中在第一包扎元件区段7a和第二包扎元件区段7b之间形成焊接接头8，并且此后在随后的第二步骤中，控制激光焊接装置12以降低，在第二包扎元件区段7b的尾端处的包扎元件3的抗伸强度。当激光束14被引导到在第二包扎元件区段7b的尾端处的上述区域30上时，挤压构件23较佳地被构造成用来保持在其前进的第二位置。挤压构件23较佳地也被构造成用来在进给装置5缩回包扎元件3时，保持在其前进的第二位置，以便拉断第二包扎元件区段7b的尾端处的包扎元件。在这种情况下，包扎元件3中的拉张力量至少部分地被挤压构件23和支撑构件22所形成。作为另一选择，挤压构件23可以被构造成在进给装置5缩回包扎元件3时，可处于其缩回的第一位置，以拉断第二包扎元件区段7b的尾端处的包扎元件。在后一种情况下，包扎元件3中的拉张力量被第一和第二包扎元件区段7a、7b之间的焊接接头8所形成。

在图2a-2h所示的密封单元10中，夹持装置11包括可移动地被安装到壳体24的夹钳构件26。夹钳构件26可相对于支撑构件22在缩回位置(参见图2a、2b和2h)和前进位置(参见图2c-2d)之间移动，其中夹钳构件26在缩回位置时，可从支撑构件22缩回，且允许第一包扎元件区段7a穿过夹钳构件26和支撑构件22之间，且夹钳构件26在前进位置时，可压靠在支撑构件22上，以便夹持和锁定第一包扎元件区段7a在夹钳构件26和支撑构件22之间。夹钳构件26可利用致动器(未显示出)在缩回和前进的位置之间移动，该致动器可以以电动、气动、或液压来驱动。

在图2a-2h所示的实施例中，在挤压构件23和夹钳构件26之间有通道35，其中来自激光焊接装置12的激光焊接头13的激光束14可以通过该信道35而被导向上述的在第二包扎元件区段7b的尾端处的区域30。

如图3a和3b所示，支撑构件22可以包括彼此相对设置的第一和第二支撑爪27a、27b，其中支撑爪27a、27b可以相对于彼此在前进的支撑位置(参见图3a)和缩回的释放位置(参见图3b)之间移动，其中支撑爪27a、27b在支撑位置时，可支撑第一包扎元件区段7a，其中支撑爪27a、27b在缩回的释放位置时，彼此缩回以允许第一和第二包扎元件区段7a、7b在彼此连接之后，可穿过支撑爪27a、27b之间的间隙28。在所示的例子中，各支撑爪27a、27b被固定到枢转臂29a、29b上，而枢转臂29a、29b又枢转地被安装到密封单元10的壳体24上。因此，在这种情况下，支撑爪27a、27b可在支撑位置和释放位置之间枢转。作为另一选择，支撑爪可以在支撑位置和释放位置之间作线性移动。支撑爪27a、27b可经由致动器(未显示出)在支撑位置和释放位置之间移动，该致动器可以是电动、气动、或液压的驱动。

除了图2a-2h所示的设计之外，夹持装置11和挤压装置21当然也可以具有任何其它合适的设计。夹持装置11和挤压装置21的操作可由电子控制装置60来控制。

根据一第一替代方案，电子控制装置60被配置成用来控制激光焊接装置12，以减小第二包扎元件区段7b的尾端处的抗拉强度，其在所述激光束14的作用下加热上述的区域30但不会切割或穿入包扎元件3中。为了加热第二包扎元件区段7b的尾端处的区域30，激光焊接装置12被制成可以将激光束14扫过区域30(在图4中用虚线示意性地显示出)，该区域30延伸于包扎元件3的纵向边缘31a、31b之间。为了确保激光束14可加热所涉及的区域30而不会切入包扎元件3，激光束14的焦点可被调整例如经由上述的光连接器20的聚焦光学器件，使得当激光束14打击到第二包扎元件区段7b的尾端处的区域30时，激光束被离焦。当区域30被激光束14快速加热时，进给装置5被操作而将包扎元件3向后拉，使得在加热区域30处的包扎元件，在进给装置5和第二包扎元件区段7b之间所产生的拉伸应力的作用下被拉断，如图2g所示。

根据一第二替代方案，电子控制装置60被配置成用来控制激光焊接装置12，以降低在第二包扎元件区段7b的尾端处的包扎元件3的拉伸强度，其利用激光束14的作用在横跨第二包扎元件区段7b的尾端处的包扎元件3，来形成一个或多个凹陷32、32'，从而在第二包扎元件区段7b的尾端处提供横跨包扎元件3的断裂线33。在这种情况下，激光束14被用来切入但不切穿包扎元件3。凹陷32、32'可以具有例如大约包扎元件3的厚度的一半的相对应的深度。在形成凹陷32、32'时，激光束14较佳地被避免到达包扎元件3的任何纵向边缘31a、31b。断裂线33的形成可经由几个较短的凹陷32，如图7和8所示，或者经由一个较长的凹陷32'，如图9和10所示，几个较短的凹陷32彼此对齐地被布置在第二包扎元件区域7b的尾端处且横跨包扎元件3，而较长的凹陷32'在第二包扎元件区域7b的尾端处延伸横跨元件3。当断裂线被激光束14形成时，进给装置5被操作将包扎元件3向后拉，使得包扎元件在断裂线33处，在进给装置5和第二包扎元件区段7b之间的包扎元件所产生的拉伸应力的作用下被拉断。

电子控制装置60可以由一个单一的电子控制单元或者由两个或更多个相互合作的电子控制单元来实现。

包扎机1可以具有捆扎机的形式，其中包扎元件3是金属或塑料材料带。在这种情况下，激光焊接装置12被配置用来形成搭接接头的焊接接头8，搭接接头为第二包扎元件区段7b与第一包扎元件区段7a重叠。在图4-9所示的例子中，焊接接头8具有椭圆形状，如一平面图所示。然而，重叠的包扎元件区段7a、7b之间的焊接接头8当然也可以具有任何其它合适的构造。

作为另一选择，包扎机1可以具有线包扎机的形式，其中包扎元件3是金属材料的线。在这种情况下，激光焊接装置12被配置用来在第一和第二包扎元件区段7a、7b之间的界面处，形成纵向接头的焊接接头8，其中第二包扎元件区段7b平行于且位于第一包扎元件区段7a的侧边，如图11所示。

现在将参考图2a-2h来描述利用上述包扎机1以带状的包扎元件3来固定以环形围绕物体16的带状包扎元件3的操作顺序。在图2a-2h所示的实施例中，激光焊接装置12被构造成用来形成搭接接头的焊接接头8，其中第二包扎元件区段7b与第一包扎元件区段7a重叠。

在第一步骤中，进给装置5的马达沿着第一方向操作，以便将包扎元件3从进给线圈6向前进给通过夹钳构件26中的通道34(参见图2a)并进入导引轨道2。在进给包扎元件3期间，夹钳构件26处于其缩回的位置，挤压构件23处于其缩回的第一位置而支撑爪27a、27b处于支撑位置。包扎元件3在导引轨道2中以环形围绕物体16被向前地进给。然后包扎元件3的前端离开导引轨道2并穿过夹钳构件26和支撑构件22之间的间隙(参见图2b)，包扎元件3的前端于是致动止动构件(未显示出)且进给装置5的马达被停止。然后夹钳构件26被移动到其前进的位置，以便夹钳在包扎元件3的前端处的第一包扎元件区段7a，从而将第一包扎元件区段7a锁定在夹钳构件26与支撑构件22之间。之后，进给装置5的马达反转，以便将包扎元件3向后拉，从而拉紧包扎元件3围绕物体16，如图2c所示。如图2b和2c所示，密封单元10相对于导引轨道2是可移动的，并且被构造成用来在包扎元件3拉紧围绕物体时，可朝向物体16移动。当包扎元件3已经被拉紧围绕着物体16时，进给装置5的马达被停止，且挤压构件23被移动到其前进的第二位置，以便将在挤压构件23和支撑构件22之间的第一和第二包扎元件区段7a、7b挤压在一起(见图2d)。然后操作激光焊接装置12，将激光束14聚焦到相互重叠的包扎元件区段7a、7b上，以便在包扎元件区段7a、7b之间形成焊接接头8，并且藉此将包扎元件3以环形固定围绕物体16。之后，操作激光焊接装置12，将激光束14引导到第二包扎元件区段7b的尾端处且横跨包扎绑元件3的区域30上，以便降低包扎元件3在第二包扎元件区段7b的尾端处的抗拉强度，如图2e所示。在激光束14被引导到区域30上的期间，延伸于挤压构件23和进给装置5之间的包扎元件的部分有利地被保持在松弛状态。之后，进给装置5被构造成用来缩回包扎元件3(参见图2f)，以使所述区域30遭受拉张应力，且藉此使得在第二包扎元件区段7b的尾端的包扎元件被拉断，如图2g所示。最后，夹钳构件26返回到其缩回的位置，且挤压构件23返回到其缩回的第一位置，于是支撑爪27a、27b被移动到释放的位置，以便将包扎元件环15释放离开密封单元10。

类似于上述的操作顺序的操作顺序可以被用来将金属线形式的包扎元件3以环形固定于围绕一个或多个物体。在后面的情况下，第二包扎元件区段7b被引导到与第一包扎元件区段7a平行且位于第一包扎元件区段7a的侧边，而挤压构件23被夹钳构件所代替，该夹钳构件被配置为用来在激光被引导到第一和第二包扎元件区段7a、7b之间的界面上时，可保持第一和第二包扎元件区段7a、7b处于彼此靠近的固定位置上。

本发明当然不以任何方式被局限于上述的实施例。相反地，对于本领域的一般技术人员而言，在不脱离权利要求范围所界定的本发明的基本思想的情况下，许多可能的修改是显而易见的。根据本发明的包扎机例如可以被设计为与压紧机协作以便捆绑由压紧机压紧的线圈。在后一种情况下，数个密封单元被安装到压紧机上且同时被使用，以便在压紧的线圈周围的不同位置处施加包扎元件环，其中各个包扎元件环沿着穿过其中心轴开口的线圈内部并沿着线圈的外部延伸。