Ультразвуковой станок

Полезная модель относится к устройствам для формирования рукавов на нетканом материале и может быть использована, в частности, для изготовления покрытия парников.
Из уровня техники известно покрытие парника, выполненное из защитного нетканого материала, содержащего рукава, прошитые швами вдоль всей длины (RU 156315, дата публикации 10.11.2015). Существенным недостатком такого покрытия для парника, выполненного из нетканого материала, является выполнение швов на его рукавах, прошитых нитками. В процессе эксплуатации покрытия с таким материалом при возникновении сырости и повышенной влажности воздуха нитки загнивают и швы расходятся, что нарушает микроклимат внутри парника и приводит к недолговечности покрытия. Кроме того, такое выполнение швов обеспечивает высокую трудоемкость и большое количество времени, затраченного на изготовление укрывного материала, поскольку такую прошивку нитками при изготовлении покрытия осуществляют вручную.
Известно устройство формирования рулонного материала в рукав в составе упаковочной машины, состоящее из формующего приспособления, выполненного в виде патрубка прямоугольного сечения и направляющего приспособления, выполненного в виде воротника из двух крыльев: левого крыла и правого крыла. Передняя стенка патрубка выполнена из двух отдельных частей, к краям которых присоединены пластины, расположенные одна на другой с зазором для прохода пленки и образования стыка внахлест. Воротник соединен с верхними торцами стенок патрубка, но не всех, а только боковых стенок и передней стенки. По существу, воротник представляет собой две плоскости, каждая охватывает боковую стенку и одну часть передней стенки патрубка. Таким образом, с одной стороны патрубка образовано крыло, а с другой - крыло, и каждое крыло имеет переднюю плоскость и свободный конец. Ребра, образующиеся от пересечения вышеуказанных плоскостей воротника и стенок патрубка, определяют такие размеры, как ширину и глубину упаковочного пакета. При работе машины рулонный материал подают на верхние ребра крыльев, натягивая его между ними. При этом часть рулонного материала облегает боковые плоскости крыльев, а также пластины передних частей патрубка, одну - с внутренней стороны, а другую - с внешней стороны. При протяжке рулонного материала между внутренней поверхностью патрубка и продуктовой трубой происходит преобразование плоской пленки в прямоугольный рукав. Предпочтительно использование изобретения в фасовочно-упаковочных машинах вертикального типа, предназначенных для фасовки и упаковки продуктов в термосвариваемую полимерную пленку. При этом могут быть использованы любые упаковочные термосвариваемые материалы, например полипропилен, полиэтилен высокого и низкого давления, бумага ламинированная, фольга ламинированая, лавсан, полиамид. Устройство формирования рулонного материала в рукав (RU 2287460, дата публикации 20.11.2006).
Известно устройство поперечной сварки, содержащее прижимаемые друг к другу сварочные элементы, которые сжимают рукав в поперечном направлении и образуют при этом шов. Машина автоматически совершает следующие операции: подающий транспортер подает упаковываемое изделие к узлу формирования пакета, пленка разматывается из рулона через систему роликов, проходя через узел формирования пакетов, образует «трубу», в которую толкатели транспортера досылают упаковываемое изделие, находясь в трубе, изделие следует через устройство протяжки и сварки продольного шва, где сваривается продольный шов пакета, затем изделие проходит через устройство поперечной сварки, которое сваривает и обрезает ее с постоянным шагом, создавая упаковку изделия, затем отводящий транспортер перемещает упакованное изделие для его складирования (RU 35784, дата публикации 10.02.2004).
Известно устройство ультразвуковой обработки, включающее плиту-основание, по крайней мере одну стойку, вертикально установленную на плите-основании, горизонтальную платформу, закрепленную на стойке параллельно плите-основанию, и блок пневмосистемы, содержащий пневмоцилиндр и ультразвуковую колебательную систему с рабочим инструментом, причем устройство дополнительно содержит по крайней мере два направляющих стержня, неподвижно вертикально закрепленных на горизонтальной платформе, направляющий корпус, имеющий симметричные относительно своей оси сквозные вертикальные каналы, через которые проходят направляющие стержни, при этом корпус пневмоцилиндра вертикально, неподвижно прикреплен к направляющему корпусу симметрично его оси, внешний нижний конец штока пневмоцилиндра неподвижно закреплен на горизонтальной платформе, а ультразвуковая колебательная система с рабочим инструментом закреплена на внешней стороне направляющего корпуса, который установлен с возможностью свободного перемещения по вертикали на ход штока пневмоцилиндра. После установки свариваемого изделия на плите-основании машины в пневмоцилиндр подается воздух, в движение приводится пневмоцилиндр и корпус. Перемещается рабочий инструмент, который подводится к свариваемому изделию, и осуществляется ультразвуковая обработка изделий (RU 36299, дата публикации 10.03.2004).
Известно устройство для формирования рукава из упаковочной пленки на вертикальном формовочно-фасовочно-укупорочном автомате, содержащем направляющую трубу с раздвижной частью, которая способна перемещаться между выдвинутым положением и втянутым положением; гибочное устройство для сгибания нижнего поперечного уплотнения вблизи дна упаковки для создания пары клапанов, и пару боковых гибочных элементов, каждый из которых фиксирует каждый клапан ниже упомянутого дна упаковки (RU 2476323, дата публикации 27.02.2013).
Недостатками известных устройств является сложность конструкции, а также низкое качество швов, образующих рукава на материале, и невозможность применения данного устройства для запаивания трубы в материал.
Технической проблемой заявленной полезной модели является расширение арсенала средств, которая решается путем создания ультразвукового станка для изготовления рукавов на нетканом материале с одновременным запаиванием в него трубы для изготовления покрытия парников.
Техническим результатом заявленной полезной модели является расширения арсенала ультразвукового станка для изготовления рукавов на нетканом материале за счет обеспечения возможности запаивания в нетканом материале трубы для изготовления покрытия парников, а также сокращение времени и повышение надежности при изготовлении рукавов на материале покрытия.
Указанный технический результат достигается в ультразвуковом станке для изготовления рукавов на нетканом материале для изготовления покрытия парников, характеризующийся тем, что содержит рабочий стол с закрепленным блоком подачи нетканого материала, имеющим направляющую для подачи материала на рабочий стол, снабженный блоком захвата материала для подачи его в зону зажима нетканого материала, блоком отреза нетканого материала, блоком подачи трубы, содержащим два штока с возможностью захода в трубу из кассеты и подачи трубы с нетканым материалом в блок запайки для размещения трубы с нетканым материалом, имеющим паз для запайки посредством ультразвукового сварочного инструмента нетканого материала вместе с трубой с образованием рукава, блоком управления, подающим команды устройствам для приведения в действие указанных блоков, и ультразвуковым сварочным инструментом, при этом снизу кассеты закреплены трубы.
Блок запайки для размещения трубы с нетканым материалом содержит ползунок, выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль паза для запайки посредством ультразвукового сварочного инструмента нетканого материала вместе с трубой с образованием рукава.
Ультразвуковой сварочный инструмент закреплен к ползунку, выполненному с возможностью перемещения по направляющей в виде рельса, расположенной вдоль края паза для запайки посредством ультразвукового сварочного инструмента нетканого материала вместе с трубой с образованием рукава.
Блок подачи нетканого материала состоит из каркаса для надежного закрепления на нем рулона нетканого материала, на котором установлены валы для подачи материала на рабочий стол.
Блок подачи трубы в зону запайки нетканого материала с трубой выполнен с возможностью вывода запаянного рукава и перемещения его в блок готовой продукции.
Каждое устройство для приведения в действие блоков представляет собой пневмоцилиндр, или гидропривод, или штоковый электропривод.
Рабочий стол выполнен в виде рамы.
Блок размещения трубы с нетканым материалом выполнен в виде зажима, имеющего внутреннее пространство для расположения трубы в складке нетканого материала и паз для запайки посредством ультразвукового сварочного инструмента нетканого материала вместе с трубой с образованием рукава.
Направляющая для подачи нетканого материала представляет собой металлический швеллер, выполненный с возможностью зажима и вытягивания из рулона нетканого материала и перемещения при помощи ползунка по направляющей, расположенной на раме рабочего стола.
Дополнительно содержит второй ультразвуковой сварочный инструмент, закрепленный на дополнительном ползунке, выполненном с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль паза для запайки посредством ультразвукового сварочного инструмента нетканого материала вместе с трубой с образованием рукава.
Дополнительный ползунок выполнен с возможностью перемещения по направляющей в виде рельса, расположенной вдоль края паза для запайки посредством ультразвукового сварочного инструмента нетканого материала вместе с трубой с образованием рукава.
При отключенных блоке захвата материала и блоке отреза нетканого материала вытягивание и отрезание нетканого материала осуществляют в ручном режиме посредством оператора.
Обработка нетканого материала ультразвуковым сварочным аппаратом исключает чрезмерное расплавление материала. Принцип действия ультразвукового аппарата основан на использовании свойств ультразвуковых колебаний высокой интенсивности, ускоряющих диффузионные процессы. Отличительной особенностью ультразвукового аппарата является электронное преобразование электрических колебаний (энергии промышленной электрической сети) в механические ультразвуковые колебания излучающей поверхности рабочего инструмента за счет пьезоэлектрического эффекта. При этом осуществляется расплавление только части материала, непосредственно примыкающей к шву, что приводит к экономии материала. Все это обеспечивает прочность и высокое качество самого сварного шва рукава, за счет чего повышается надежность при изготовлении рукавов посредством заявленной конструкции станка.
Способ фиксации нетканого материала спайкой ультразвуковым сварочным аппаратом обладает неоспоримыми преимуществами перед сваркой под высокой температурой: поверхность нетканого материала остается ровной и однородной, снижается количество брака и повреждений. Спаянные поверхности надежно фиксируются, упрочняясь в месте соединения. При температурном же воздействии, наоборот, происходит ослабление прочности материала, образуются разрывы, перепайки и недопайки. Кроме того, ультразвуковая технология спаивания является безопасной, поскольку место спайки не нагревается в работе.
За счет заявленной конструкции полезной модели обеспечивается расширение арсенала средств для изготовления рукавов на нетканом материале с одновременным запаиванием в него трубы для изготовления покрытия парников, при этом весь процесс изготовления покрытия парников автоматизирован, что приводит к сокращению трудозатрат и времени изготовления рукавов на нетканом материале.
Далее решение поясняется ссылками на фигуры, на которых изображено следующее.
На фиг. 1 - общий вид ультразвукового станка для изготовления рукавов на нетканом материале для изготовления покрытия парников;
На фиг. 2 - вид снизу ультразвукового станка для изготовления рукавов на нетканом материале для изготовления покрытия парников.
Ультразвуковой станок для изготовления рукавов на нетканом материале для изготовления покрытия парников содержит рабочий стол, выполненный в виде рамы 1 (рамной конструкции, станины), с одной стороны которой прикреплен блок подачи нетканого материала, состоящий из каркаса 2 для надежного закрепления на нем рулона 3 нетканого материала и установленных на каркасе 2 валов и блока захвата (направляющей) 4 для подачи материала в зону рабочего стола. Блок захвата 4 для подачи нетканого материала представляет собой металлический швеллер, который зажимает и вытягивает из рулона 3 нетканый материал. Блок захвата 4 перемещается посредством ползунка по рельсам, расположенным на раме 1 рабочего стола.
На раме 1 рабочего стола установлены/закреплены с образованием единой конструкции 6 блок 4 захвата материала для подачи его из блока 5 отреза нетканого материала на рабочем столе в зону 7 запайки нетканого материала с трубой; кассета 8 с трубой для подачи трубы в зону 7 запайки нетканого материала с трубой; блок 9 подачи трубы с нетканым материалом, а также устройства для приведения в действие указанных блоков, например пневмоцилиндры 12, или гидроприводы, или штоковые электроприводы.
Каждый блок индивидуален и работает при помощи запрограммированного микропроцессор, и после выполнения своих функций возвращается на свое место для следующего цикла. В каждый новый цикл подается новая труба, которая остается в запаянном рукаве, и выходит из станка готовая продукция - покрытие для парника с каркасом из дуг. После готовности продукции материал в блоке 5 отрезается и начинаются новые циклы.
Все блоки закреплены в одну раму станка и перемещаются по нему при помощи, например, пневмоцилиндров либо по специальным рельсам при помощи электропривода.
Блок 9 запайки выполнен в виде зажима, имеющего внутреннее пространство для расположения трубы в складке нетканого материала и паз 11 для запайки посредством ультразвукового сварочного инструмента нетканого материала вместе с трубой с образованием рукава, и содержащего ползунок, совершающий возвратно-поступательное движение по направляющей в виде рельса, расположенной вдоль края паза 11. Ультразвуковой сварочный инструмент закреплен к ползунку и вместе с ним совершает возвратно-поступательное движение вдоль края паза 11. Оптимально для более высокой производительности могут использоваться два ультразвуковых сварочных инструмента, которые от центра к краю запаивают материал по всей длине вдоль паза 11. Второй ультразвуковой сварочный инструмент аналогично закреплен на дополнительном ползунке, имеющем аналогичные функции и соединение, как у ползунка, описанном выше.
Снизу кассеты 8 закреплены трубы 10 и блок 9 подачи трубы подает трубу 10 в зону 7 запайки нетканого материала с трубой, блок 9 также является блоком вывода запаянного рукава с расположенной в нем трубой и перемещает его в блок 13 готовой продукции, все действие приводится, например, пневмоцилиндрами. Блок 8 расположен над зоной 7 запайки нетканого материала с трубой рабочего стола и представляет собой плоский держатель ряда труб 10, расположенных в направляющих кронштейнах.
В блоке 9 подачи трубы содержатся два штока, которые входят в трубу 10.
В частности, станок может быть оснащен блоком управления, который размещается отдельно от станка, и содержащий все программируемые контроллеры и кнопки запуска и аварийная кнопка СТОП.
Заявленный станок заменяет работу 15-20 человек при производстве, при одинаковом производительном объеме. Станок обеспечивает высокую скорость производства материала с рукавами, что приводит к экономии электроэнергии при изготовлении рукавов. Кроме того, станок выполнен с возможностью круглосуточной обработки материала.
Эксплуатацию станка в частном случае реализации полезной модели осуществляют следующим образом.
Нетканый материал из рулона посредством направляющих подается на рабочий стол, где блок захвата материала посредством ездящих по рельсам швеллерных направляющих подает его в зону зажима нетканого материала, и с блока подачи трубы, посредством ее захвата с двух сторон штоками пневмоцилиндров, которые заходят внутрь трубы, труба задвигается вместе с материалом в блок запайки, где происходит окончательное формирование рукава из складки нетканого материала с размещенной в ней трубой посредством одного или двух ультразвуковых сварочных инструментов, которые от центра к краю запаивают складку нетканого материала с трубой по всей длине вдоль паза, образованного зажимом блока размещения трубы с нетканым материалом. Паз зажимается при помощи пневмоцилиндров, которые зажимают материал с трубой, когда она туда поступает, и после запайки разжимается. Основание складки запаивается ультразвуковым сварочным инструментом до расплавления примыкающих друг к другу краев материала и соединения их частей, в результате чего получают сварной шов в основании складки. После запайки паз отпускается, и обработанный материал с рукавом и трубой вытягивается тем же блоком подачи трубы, то есть происходит вывод запаянного рукава с расположенной в нем трубой в блок приема готовой продукции. После определенного количества запайки рукавов с трубой, нужной для продукции, в зоне отреза нетканого материала (блоке отреза) отрезается материал и начинается новый цикл. Отрез нетканого материала может производиться вручную оператором станка или же посредством двухстороннего ножа-бегунка по направляющей, который в движение приводится при помощи электродвигателя и отрезает материал как в одну строну, так и в другую.
Если отключить блок захвата материала и блок отреза (отрезки) нетканого материала, работа по вытягиванию и отрезанию нетканого материала ведется оператором вручную, а станок становится полуавтоматическим, поскольку функции по запайке, подаче трубы и все остальные станок делает сам.
Затем циклы обработки могут повторяться для выполнения по длине одного листа материала нескольких таких рукавов (один, два или более), то есть до получения нужного размера готовой продукции - парника.
Пример 1
2
Используют материал, предназначенный для покрытия парника, выполненного из нетканого материала - спанбонда, с добавлением ультрафиолетового стабилизатора, обеспечивающего дополнительную защиту растений от ультрафиолета. Плотность материала составляет 42 г/м. Материал размещен в рулоне, который может весить 45, 120, 250, 320 кг. Максимальный диаметр рулона - 80 см.
На станке закреплен ультразвуковой сварочный инструмент с частотой механических колебаний 22±1,65 кГц и максимальной потребляемой мощностью - 400 Вт, что исключает чрезмерное расплавление материала.
Сварное соединение может быть выполнено методом точечной или сплошной сварки, что обеспечивает прочность и долговечность шва рукава.
Покрытие может содержать один, два три или более рукавов в зависимости от необходимых размеров парника, где такое покрытие будет использовано. Расстояние между рукавами в нетканом материале может составлять 1 м ±15%.
Готовое покрытие из нетканого материала могут использовать в составе парника. Элементы каркаса могут быть выполнены в виде полимерных дугообразных трубчатых элементов. Дугообразные элементы вставлены в рукава нетканого материала покрытия, полученного при обработке на заявленном станке.