СВАРОЧНЫЙ УЗЕЛ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАГОТОВОК ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ МЕШКОВ ДЛЯ ПЫЛЕСОСОВ

Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения, касается сварочного узла для изготовления заготовок термопластичных мешков для пылесосов, который может быть реализован в станке-полуавтомате для сварки продольных и поперечных швов, а также для прожига отверстий на одной из сторон заготовок термопластичных мешков для пылесосов.
Известно устройство для изготовления пакетов из термопластичной пленки (авт.св. N 1654007, кл. B29C 65/02, опубл. 07.06.91 г.), в котором на входе устройства установлен механизм продольной сварки, выдающей рукавной полуфабрикат, сваренный из двух полиэтиленовых полотнищ.
Недостатком данного устройства являются ограниченные возможности переналадки для изготовления пакетов, разных по длине и ширине. Размеры пакетов имеют относительно большой допуск по длине из-за инерционности протяженной кинематической цепи управляющего воздействия от механизма отмеривания на исполнительный рычаг-прерыватель подачи. Неудовлетворительное качество сварного соединения, т.к., во-первых, сварка осуществляется односторонним нагревом, а не сплавлением в общей для обеих пленок рукава в сварочной ванне, во-вторых, технологией не гарантируется качество и равномерность шва без короблений пленки, которая не зафиксирована в узле сварки, возникают сварочные напряжения из-за градиента температур при резком охлаждении.
Известно техническое решение электрода для сварки термопластичных материалов, а именно применение электрического провода во фторопластовой изоляции в качестве электрода для сварки и резки термопластичных материалов (авт.св. №1344619, кл. B29C 65/18, B29C 65/22, опубл. 15.10.1987 г.). Использование одного этого решения не позволяет решить задачу изготовления мешков для пылесосов, поскольку обеспечивает выполнение только одной функции устройства - сварки и резки слоев пленки, уже соединенных между собой.
Наиболее близким из известных технических решений сварочных устройств, используемых для изготовления мешков из термопластичных материалов является сварочный узел, описанный заявке на изобретение №94017315, кл. B29C 65/02, B29C 65/22, опубл. 10.07.1996 г. «Устройство для изготовления пакетов из термопластичного материала». Сущность его заключается в том, что узел сварки включает траверсу, несущую электронагреватель, и вертикально подвижный прижим, установленный аксиально над опорой, при этом в сообщающихся посредством штуцеров с магистралью подачи хладагента полых опоре и прижиме узла сварки выполнены продольные пазы под электронагреватель, закрепленный на траверсе посредством пружинного компенсатора, причем прижим за фланцы штуцеров свободно подвешен на траверсе, снабженной регулируемым упором, на штанге узла размотки, нож установлен с возможностью перемещения, а подпружиненный нож выполнен в виде разделителя.
Данное устройство для изготовления пакетов из термопластичного материала не обеспечивает выполнение всех требуемых функций (в нем не прожигаются отверстия, мешки получаются однослойными). К его техническим недостаткам можно отнести достаточно высокую сложность и высокое энергопотребление устройства вследствие большого количества механических узлов и деталей.
Также использование системы подачи хладагента в сообщающихся посредством штуцеров с магистралью полых опоре и прижиме узла сварки являются избыточными при использовании в заявляемом устройстве.
В задачу полезной модели положено усовершенствование сварочного узла для изготовления заготовок термопластичных мешков для пылесосов, легко перенастраиваемого под изготовление мешков разных типоразмеров.
Техническим результатом от использования предлагаемой полезной модели является повышение качества сварных швов и качества прожженных отверстий в заготовках термопластичных мешков пылесосов с отверстием на одной из сторон, снижение потребления электроэнергии.
узел
Это достигается тем, что сварочный  для изготовления заготовок термопластичных мешков для пылесосов содержит раму, на которой закреплены нихромовые нагревательные элементы, формирующие края заготовок, и нихромовые кольца, прожигающие отверстия на одной из сторон заготовок, столешницу, на которой закреплен разделитель заготовки на верхний и нижний слои и установлена ответная часть рамы, блок управления, таймер, источник питания, транспортный узел, перемещающий раму с нагревательными элементами между верхней и нижней точками по сигналам, поступающим от блока управления, при этом на разделителе заготовки на верхний и нижний слои закреплены колечки из фторoпласт-силиконовой резины с желобками, на ответной части рамы закреплены полоски из фторoпласт-силиконовой резины с желобками, нихромовые нагревательные элементы, формирующие края заготовок, выполнены в виде поперечной нихромовой струны и продольных нихромовых струн, коммутируемых с источником питания через таймер по сигналам, поступающим с блока управления, причем рама с нихромовыми нагревательными элементами аксиально установлена над разделителем заготовки на верхний и нижний слои и над ответной частью рамы таким образом, что нихромовые кольца аксиально установлены над желобками колечек из фторопласт-силиконовой резины, а нихромовые струны аксиально установлены над желобками полосок из фторопласт-силиконовой резины; в пространстве столешница, разделитель заготовки на верхний и нижний слои и ответная часть рамы, предпочтительно располагаются горизонтально и на одном уровне; разделитель заготовки на верхний и нижний слои прикреплен к столешнице посредством опоры; нихромовые нагревательные элементы выполнены в виде поперечной нихромовой струны и нихромовых рамок; на ответной части рамы закреплены рамки из фторопласт-силиконовой резины с желобками, причем нихромовые рамки аксиально установлены над желобками рамок из фторопласт-силиконовой резины; транспортный узел содержит пневмоприводы с электромагнитными клапанами, концевик, имеющий подвижную часть, перемещающуюся вместе с рамой, и неподвижные части, установленные в верхнем и нижнем положениях рамы, по состоянию сигналов которых выполняется перемещение рамы с нагревательными элементами вверх или вниз; таймер определяет время начала коммутации после опускания рамы с нагревательными элементами на ответную часть рамы и время коммутации нагревательных элементов с источником питания.
На фиг. 1 представлен общий вид сварочного узла для изготовления заготовок термопластичных мешков для пылесосов.
На фиг. 2 представлена рама с нихромовыми нагревательными элементами сварочного узла для изготовления заготовок термопластичных мешков для пылесосов, где: а - рама с нихромовыми струнами; б - рама с нихромовыми рамками.
На фиг. 3 представлены колечки и полоски из фтор-силиконовой резины сварочного узла для изготовления заготовок термопластичных мешков для пылесосов.
На фиг. 4 представлена функциональная схема сварочного узла для изготовления заготовок термопластичных мешков для пылесосов.
Конструктивно устройство для изготовления заготовок мешков для пылесоса из термопластичных материалов на фиг. 1-4 содержит:
1 - раму,
2 - столешницу,
3 - опору,
4 - разделитель заготовки на верхний и нижний слои,
5 - колечки из фторопласт-силиконовой резины,
6 - желобки,
7 - ответную часть рамы,
8 - полоски из фторопласт-силиконовой резины,
9 - желобки,
10 - нихромовые нагревательные элементы,
11 - поперечную нихромовую струну,
12(I-V) - продольные нихромовые струны,
13(I-V) - нихромовые рамки,
14(I-V) - нихромовые кольца,
15 - блок управления,
16 - таймер,
17 - источник питания,
18 - транспортный узел,
19 - верхняя точка,
20 - нижняя точка,
21 - линии связи между блоком управления и источником питания,
22 - пневмоприводы,
23 - электромагнитные клапаны,
24 - подвижную часть концевика,
25 - неподвижную часть концевика в верхней точке,
26 - неподвижную часть концевика в нижней точке,
27 - электрическая линия связи между блоком управления и контактом концевика, установленного в верхней точке,
28 - электрическая линия связи между блоком управления и контактом концевика, установленного в нижней точке,
29 - электрическая линия связи между блоком управления и электромагнитными клапанами пневмоприводов,
30 - электрическая линия связи между блоком управления и нагревательными элементами и нихромовыми кольцами.
На раме 1 закреплены нихромовые нагревательные элементы 10, формирующие края мешка, и нихромовые кольца 14, прожигающие отверстия на одной из сторон изготавливаемых заготовок мешков.
Нихромовые нагревательные элементы 10, формирующие края мешка, выполнены в виде поперечной струны 11 и продольных струн 12.
Нихромовые нагревательные элементы 10, формирующие края мешка, могут быть выполнены в виде поперечной струны 11 и нихромовых рамок 13.
На столешнице 2 закреплен разделитель заготовки на верхний и нижний слои 4, а также установлена ответная часть рамы 7.
Нихромовая поперечная струна 11 размещена над столешницей 2 между разделителем полотна на верхний и нижний слои 4 и ответной частью рамы 7.
Разделитель заготовки на верхний и нижний слои 4 может быть закреплен на столешнице 2 посредством опоры 3.
В пространстве столешница 2, разделитель заготовки на верхний и нижний слои 4 и ответная часть рамы 7, предпочтительно, располагаются горизонтально и на одном уровне.
На разделителе заготовки на верхний и нижний слои 4 установлены колечки из фторопласт-силиконовой резины 5, выполненные с желобками 6.
На ответной части рамы 7 установлены полоски из фторопласт-силиконовой резины 8, выполненные с желобками 9.
На ответной части рамы 7 могут быть установлены рамки из фторопласт-силиконовой резины с желобками.
Рама 1 с нихромовыми нагревательными элементами 10 аксиально установлена над разделителем заготовки на верхний и нижний слои 4 и над ответной частью рамы 7 таким образом, что нихромовые кольца 14 аксиально установлены над желобками 6 колечек из фторопласт-силиконовой резины 5, а нихромовые нагревательные элементы 10, формирующие края заготовок, аксиально установлены над желобками 9 полосок из фторопласт-силиконовой резины 8 на ответной части рамы 7.
В случае, когда используются нихромовые нагревательные элементы 10, формирующие края заготовок, в виде рамок, то они аксиально установлены над желобками рамок из фторопласт-силиконовой резины на ответной части рамы 7.
Нихромовые нагревательные элементы 10 и нихромовые кольца 14 коммутируются с источником питания 17 по сигналам, поступающим по линиям связи 21 с блока управления 15.
Рама 1 с нихромовыми нагревательными элементами 10 выполнена перемещаемой по вертикали между верхней 19 и нижней 20 точками посредством транспортного узла 18.
Транспортный узел 18 может содержать пневмоприводы 22 с электромагнитными клапанами 23, концевик, имеющий подвижную часть 24, перемещающуюся вместе с рамкой с нагревательными элементами 1, и неподвижные части концевиков в верхней и нижней точках 25 и 26 в виде контактов, установленных в верхней 19 и нижней 20 точках, по состоянию сигналов с которых, передаваемых по линиям связи 27 и 28 выполняется перемещение рамки с нагревательными элементами 1 вверх или вниз.
Блок управления 15 может иметь в своем составе таймер 16, определяющий время коммутации нихромовых нагревательных элементов 10 с источником питания 17 на основании совокупности сигналов, поступающих от неподвижной части концевика в верхней точке 29 и сигнала от неподвижной части концевика в нижней точке 30. Предлагаемая полезная модель работает следующим образом.
Сначала подготавливают устройство к работе. На раме 1 закрепляют нихромовые нагревательные элементы 10, формирующие края заготовок мешков (либо нихромовые струны - поперечную 11 и продольные 12(I-V), либо нихромовую поперечную струну 11 и нихромовые рамки 13(I-V)).
Слои воздухопроницаемого термопластичного материала подают на и под разделитель заготовки на верхний и нижний слои 4 и затем все слои - и верхний и нижний укладывают на ответную часть рамы 7.
На разделителе заготовки на верхний и нижний слои 4 формируют верхний слой заготовки мешка, состоящий из 1-3 слоев термопластичного материала (в зависимости от типа изготавливаемого мешка).
К блоку управления 15 с контактов неподвижных частей концевика в верхней и нижней точках 25 и 26 через электрические связи 27 и 28 поступают сигналы.
По совокупности этих сигналов на выходе блока управления 15 формируются управляющие сигналы, поступающие, соответственно, на электромагнитные клапаны 23 пневмоприводов 24 транспортного узла 18, приводящие в движение раму 1 с нагревательными элементами 10 и участвующие в формировании сигналов, коммутирующих с источником питания 17 нихромовые нагревательные элементы 10 и нихромовые кольца 14(I-V).
В начальный момент работы рама 1 с нагревательными элементами 10 с установленной на ней подвижной частью концевика 24 находится в верхней точке 19. При этом подвижная часть концевика 24, контактирует с неподвижной частью (контактом) 25 концевика в верхней точке 19. На электрической линии связи 27 при этом формируется активный сигнал, который передается по ней на блок управления 15.
В ответ на этот сигнал формируется сигнал, поступающий на электромагнитный клапан 23. В результате рама 1 с нагревательными элементами 10 из верхнего положения 19 опускается вниз до нижнего положения 20, при этом размыкаются контакты между неподвижной частью концевика в верхней точке 25 и рама 1 с нагревательными элементами 10 с прикрепленной к ней подвижной частью концевика 24 опускается до нижней точки 20, при этом замыкаются контакты неподвижной части концевика в нижней точке 26 и подвижной части концевика 24, о чем по электрической линии связи 28 между блоком управления 15 и контактом концевика, установленного в нижней точке, формируется активный сигнал.
При этом рама 1 с нагревательными элементами 10 опускается на ответную часть рамы 7 и на разделитель заготовки на верхний и нижний слои 4. Нихромовые нагревательные элементы 10 опускаются в желобки 9 на полосках из фторопласт-силиконовой резины 8. Нихромовые кольца 14(I-V) опускаются в желобки 6 на колечках из фторопласт-силиконовой резины 5. При этом нихромовые нагревательные элементы 10 плотно прижимают слои свариваемого термопластичного материала к ответной части рамы 7 и к разделителю заготовки на верхний и нижний слои 4, на котором оно лежит.
По совокупности сигналов на блоке управления 15 запускается таймер 16, выполняющий отсрочку коммутации нагревательных элементов 10 (поперечной нихромовой струны 11 и продольных нихромовых струн 12(I-V), либо нихромовые рамок 13(I-V)) и нихромовых колец 14(I-V) с источником питания 17 на 0,5-1,5 сек.
Далее источник питания 17 подключается к нихромовым струнам 11, 12(I-V), или к нихромовым рамкам 13(I-V) и к кольцам 14(I-V) на время, определяемое таймером 16, и для этого подает активный сигнал по электрической линии связи между блоком управления и нагревательными элементами и нихромовыми кольцами 30. Таймер 16 в течение 0,2÷3 секунд коммутирует источник питания 17 с нихромовыми струнами 11, 12(I-V), или с нихромовой струной 11 и нихромовыми рамками 13(I-V), и с нихромовыми кольцами 14(I-V). При этом на нагревательные элементы подается постоянный электрический ток напряжением 9-12 вольт. За счет этого нихромовые кольца 14(I-V) прожигают отверстия в верхнем слое заготовок мешков, равномерно оплавляя края, нихромовые струны 12(I-V), или рамки 13(I-V) сваривают продольные швы, поперечная нихромовая струна 11 сваривает поперечный шов.
После выполнения операции сварки по прошествии заданного времени на вход электромагнитного клапана 23 по электрической линии связи между блоком управления и электромагнитными клапанами электроприводов 29 подается сигнал, по которому они открываются и пневмоприводы 22 возвращают раму 1 с нагревательными элементами 10 в исходное верхнее положение (к верхней точке 19).
Далее цикл повторяют.
Получают заготовки термопластичных мешков для пылесосов с гладкими (без зазубрин) сварными швами и кромками отверстий округлой формы, толщиной 0,6-0,7 мм, прочностью 2-5 кг/см.
Выполнение ответных частей (колечек 5 и полосок 8) нихромовых нагревательных элементов 10 из фторопласт-силиконовой резины обеспечивает повышение качества сварных швов и кромок прожигаемых отверстий за счет лучшего поверхностного натяжения расплава термопластичного мтериала в желобках 6, 9. Повышению качества сварных швов и кромок прожигаемых отверстий способствует оптимальное время нагрева нихромовых нагревательных элементов 10, выдерживаемое таймером 16 в блоке управления 15, в течение которого выполняется коммутация источника питания с нагревательными элементами. Использование для нагрева нихромовых нагревательных элементов 10 таймера 16 и электрического тока напряжением 9-12 вольт способствует снижению потребления электроэнергии.
Пример.
Предлагаемая полезная модель решение может быть реализована в полуавтоматическом станке, на котором изготавливаются заготовки мешков для пылесосов.
В устройстве использованы пневмоцилиндры двухстороннего действия диаметром 50 мм, различной длины от 350 мм до 850 мм.
В качестве концевиков использованы магнитные датчики (устанавливаются на цилиндре (по меткам, которые получены опытным путем).
Для изготовления командного узла использованы микросхемы К555ТМ7, К155ТМ7, КР1533ТМ7, SN74ALS75 (аналог КР1533ТМ7), SN74LS75 (аналог К555ТМ7), SN7475 (аналог К155ТМ7).
На станке можно изготовить, например, следующие варианты мешков:
- двухслойные пылезадерживающие мешки для бытовых и промышленных пылесосов размером 600×300 мм, 600×450 мм;
- трехслойные пылезадерживающие мешки для бытовых и промышленных пылесосов размером 600×300 мм, 600×450 мм.
Для изготовления двухслойного мешка используют 4 слоя материала: спанлейт мельтблаун спанбонд (CMC) - спанлейт спанбонд (СС) - спанлейт спанбонд (СС) - спанлейт мельтблаун спанбонд (CMC). Спанлейт мельтблаун спанбонд (CMC) применяют в качестве армирующе-фильтрующего слоя, удерживающего частицы до 20 мкм. Спанлейт спанбонд (СС) применяют в качестве фильтра грубой очистки и как защитный слой для снижения кинетической энергии прилетающих тяжелых частиц до 100 мкм, для предотвращения повреждения мешка. Толщина шва и толщина двухслойного мешка равны 0,6 мм, прочность на разрыв - 29,41Н-68,64Н на 1 см шва.
Для изготовления трехслойного мешка используют 6 слоев материала: спанлейт мельтблаун спанбонд (CMC) - мельтблаун (М) - спанлейт спанбонд (СС) - спанлейт спанбонд (СС) - мельтблаун (М) - спанлейт мельтблаун спанбонд (CMC). Спанлейт мельтблаун спанбонд (CMC) применяют в качестве армирующе-фильтрующего слоя, удерживающего частицы до 20 мкм. Мельтблаун (М) используют в качестве фильтра тонкой очистки, удерживающего частицы до 1 мкм. Спанлейт спанбонд (СС) применяют в качестве фильтра грубой очистки и как защитный слой для снижения кинетической энергии прилетающих тяжелых частиц до 100 мкм, для предотвращения повреждения мешка. Толщина шва и толщина трехслойного мешка равны 0,7 мм, прочность на разрыв - 29,41Н-68,64Н на 1 см шва. Толщина шва и толщина трехслойного мешка равны 0,7 мм, прочность на рызрыв - 29,41Н-68,64Н на 1 см шва.