Рабочий орган станка для формирования фигурного сварного шва на отвороте термопластичной синтетической плёнки с расположенной внутри отворота упруго-эластичной тесьмой

Полезная модель относится к станкостроению и представляет собою сваривающий узел станка, который предназначен для производства изделий, изготовленных из пленочного термопластичной синтетической пленки, в крайнем отвороте которых расположена упруго-эластичная тесьма, таких, например, как удерживающие манжеты для гигиенической спецодежды и медицинских бахил, разнообразные чехлы, например, для хранения одежды, лыж, лодочных моторов, мотоциклов, автомобилей и т.п.
Известно устройство для поперечной сварки, используемое в упаковочной машине для изготовления, наполнения и запечатывания упаковки из полиэтиленовой пленки, содержащее две щеки, перемещаемые по направляющим во встречном направлении из исходного положения в положение сварки и прижимаемые друг к другу через зажимные колодки, выполненные по всей длине плоскими, термонагреватели для обогрева колодок, которые снабжены термопарами, отрезной нож, перемещаемый из исходного положения к месту отрезания готовой упаковки (описание полезной модели к патенту RU №110720, опубл. 27.11.2011, бюл. №33). Данное устройство может быть использовано при сварке слоев полотна термопластичной синтетической пленки, однако, оно не позволяет решить задачу, на решение которой направлено патентуемое техническое решение, а именно выполнение фигурного сварного шва на отвороте такого полотна, с расположенной внутри воздушных карманов этого отворота упруго-эластичной тесьмой.
За прототип патентуемой полезной модели принимается устройство для термического гофрирования многослойной полиэтиленовой пленки (описание полезной модели к патенту RU №168283, публикация от 26.01.2017 г., бюлл. №3). Устройство-прототип, в части сходных с заявленным решением существенных признаков, содержит протяжные валы, в том числе два нагретых. Поверхность нагретых валов имеет равномерно чередующиеся продольные или поперечные канавки шириной и глубиной 1-15 мм и выступы шириной 1-15 мм. В валах выполнены продольные отверстия для установки термоэлектрических нагревателей и они снабжены вращающимися контактными устройствами для питания указанных нагревателей. При всех несомненных достоинствах прототипа, он, также как и другие аналоги, не позволяет решить задачу, на решение которой направлено патентуемое техническое решение.
Задачей, на решение которой направлено патентуемое техническое решение, является создание сваривающего узла для высокопроизводительного технологического оборудования, предназначенного для производства изделий, конструктивные особенности которых защищены патентом на изобретение RU №2753919 от 24.08.2021 г. и патентом на полезную модель RU №203091 от 22.03.2021 г. Патентуемое решение предназначено для использования в конструкции станка, формирующего защищенный указанными патентами фигурный сварной шов на отвороте полотна термопластичной синтетической пленки, с расположенной внутри этого отворота упруго-эластичной тесьмой.
Решение данной задачи является техническим результатом патентуемой полезной модели.
Заявленный технический результат достигается тем, что рабочий орган станка для формирования фигурного сварного шва на отвороте термопластичной синтетической пленки, с расположенной внутри отворота упруго-эластичной тесьмой, представляющий собою совокупность соединенного с электроприводом протяжного вала и сваривающего вала, с возможностью их смыкания и размыкания, притом, что оси валов параллельны, рабочая поверхность протяжного вала снабжена термостойким эластичным покрытием, а сваривающий вал оборудован термоэлектрическим нагревателем, датчиком температуры, электрически соединен с системой контроля нагрева и установлен с возможностью свободного вращения, причем на рабочей поверхности сваривающего вала имеются канавки и выступы. От известных из уровня техники аналогов заявленное техническое решение отличается следующими существенными признаками:
- сваривающий вал по своей длине сегментирован на идентичные сваривающие диски, в количестве не менее одного;
- на внешней цилиндрической поверхности каждого сваривающего диска выполнен кольцевой фигурный выступ, образованный кольцевым выступом-спинкой и шлицевыми выступами, которые плавно сопрягаются с кольцевым выступом-спинкой.
Целесообразные частные конструктивные решения патентуемого рабочего органа, отвечающие обозначенной выше сущности и способствующие достижению заявленного технического результата, предусматривают конструктивные особенности, которые заключаются в следующем:
- линия сопряжения шлицевых выступов с выступом-спинкой является полуокружностью.
- шлицевые выступы выполнены как прямобочные.
- наружные поверхности шлицевых выступов и наружная поверхность кольцевого выступа-спинки образуют единую цилиндрическую поверхность кольцевого фигурного выступа, контактирующую при работе с протяжным валом.
- ширина Υ кольцевого выступа-спинки и ширина X шлицевых выступов соотносятся между собою как
- ширина Ζ шлицевых пазов и ширина X шлицевых выступов соотносятся между собою как
- длина Η шлицевых пазов и ширина X шлицевых выступов соотносятся между собою как
- глубина h шлицевых пазов и ширина X шлицевых выступов соотносятся между собою как:
- диаметр D внешней цилиндрической поверхности кольцевого фигурного выступа и общая его ширина В соотносятся между собою как:
- рабочий орган станка образован совокупностью соединенного с электроприводом одного протяжного вала и двух сваривающих дисков;
- расстояние между сваривающими дисками L и общая ширина В кольцевого фигурного выступа сваривающего диска соотносятся между собою как
Сущность заявленного как полезная модель технического решения поясняется чертежами.
На Фиг. 1 схематично изображен общий вид рабочего органа станка для формирования фигурного сварного шва.
На Фиг. 2 схематично изображен фрагмент сваривающего диска, на внешней цилиндрической поверхности которого показан кольцевой фигурный выступ.
На Фиг. 3 схематично показана горизонтальная проекция расположения отворота пленки относительно сваривающего диска, с расположенной внутри отворота упруго-эластичной тесьмой.
На Фиг. 4 схематично изображен разрез фрагмента рабочего органа станка и заправленный в него отворот пленки, с расположенной внутри отворота упруго-эластичной тесьмой.
На Фиг. 5 схематично изображен результирующий фигурный сварной шов в том состоянии, в котором осуществляется сварка, т.е. когда сегменты упруго-эластичной тесьмы растянуты до предела.
На Фиг. 6 схематично изображен результирующий фигурный сварной шов в состоянии после сварки, т.е. когда сегменты упруго-эластичной тесьмы не растянуты.
Рабочий орган станка для формирования фигурного сварного шва на отвороте полотна термопластичной синтетической пленки, с расположенной внутри отворота упруго-эластичной тесьмой включает в свой состав протяжной вал (1), наружная рабочая поверхность которого выполнена в виде слоя (2) эластичного термостойкого материала, например, резины на основе силоксанового каучука (информация о таких материалах в обзоре Е.В. Алифанов, А.М. Чайкун, И.С. Наумов, О.А. Елисеев «Эластомерные материалы повышенной теплостойкости» на ресурсе http://viam-works.ru/ru/articles?art_id=1067V Протяжной вал (1) соединен с электроприводом станка (на чертежах не показан). Сваривающий вал, которому придана форма диска (3), ось которого параллельна оси вала (1), выполнен из металла, за исключением слоя (2) его наружной рабочей поверхности и оборудован термоэлектрическим нагревателем, датчиком температуры и через вращающееся контактное устройство электрически соединен с системой контроля нагрева, которая входит в состав станка (на чертежах не показаны). Станок также содержит в своем составе привод смыкания/размыкания (на чертежах не показан), который позволяет смыкать (приводить во взаимный контакт) протяжной вал (1) и сваривающий диск (3) для осуществления рабочего цикла получения результирующего фигурного сварного шва (4) и позволяет, также размыкать протяжной вал (1) и сваривающий диск (3), что необходимо для заправки в образовавшийся между ними зазор отворота (5) свариваемой пленки, с расположенной внутри отворота упруго-эластичной тесьмой (6). Сваривающих дисков (3) может быть несколько, при этом все они расположены на одной оси и их можно рассматривать как сегменты единого сваривающего вала, характерного также и для устройств-аналогов. Решение с применением в одном станке нескольких сваривающих дисков (3) целесообразно для повышения производительности станка. Например, если использованы два сваривающих диска (3), то это целесообразно при отсутствии автоматизации операций заправки и съема изделий со станка, т.к. позволяет обслуживать двум рабочим две линии сварки при размещении рабочих по обе стороны от одного станка, а при наличии автоматизации станка, позволяет кратно увеличить его производительность. На внешней цилиндрической поверхности сваривающего диска (3) выполнен кольцевой фигурный выступ (7), образованный кольцевым выступом-спинкой (8) и прямобочными шлицевыми выступами (9), с единой внешней цилиндрической поверхностью, которая контактирует при работе с поверхностью протяжного вала (1). При этом шлицевые пазы (10) сопрягаются с кольцевым выступом-спинкой (8) по полуокружностям (11), что целесообразно, как с точки зрения технологии изготовления сваривающего диска (3), так и точки зрения формирования эстетичного и функционального результирующего фигурного сварного шва (4). Натурные эксперименты позволили установить разумные размерные диапазоны для элементов кольцевого фигурного выступа (7). В границах указанных размеров, результирующий фигурный шов (4) может быть выполнен для изделий всех возможных типов и размеров, начиная от гигиенических защитных бахил и заканчивая чехлами и тентами для легковых автомобилей. Вне указанных границ заявленный технический результат также может быть, в принципе, достигнут, но с невысоким качеством, которое сводит к минимуму все достоинства фигурного шва, защищенного патентами RU №2753919 и RU №203091. Поэтому заявитель полагает достаточным ограничить объем истребованных им патентных прав следующими диапазонами размеров для элементов кольцевого фигурного выступа (7):
- ширина X шлицевых выступов (9) и ширина Υ кольцевого выступа-спинки (8) соотносятся между собою как:
- ширина Ζ шлицевых пазов (10) и ширина X шлицевых выступов (9) соотносятся между собою как:
- длина Η шлицевых пазов (10) и ширина X шлицевых выступов (9) соотносятся между собою как:
- глубина h шлицевых пазов (10) и ширина X шлицевых выступов (9) соотносятся между собою как:
- диаметр D внешней цилиндрической поверхности кольцевого фигурного выступа (7) и общая его ширина В соотносятся между собою как:
- расстояние L между сваривающими дисками (3) и общая ширина В кольцевого фигурного выступа (7) соотносятся между собою как
Патентуемый рабочий орган станка для формирования фигурного сварного шва функционирует следующим образом. В исходном состоянии протяжной вал (1) вращается, а сваривающий диск (3) нагрет до температуры 200±20°С, при этом сваривающий диск (3) и протяжной вал (1) разомкнуты, т.е. не контактируют между собой и между ними имеется зазор, в который заправляют отворот (5) свариваемой пленки с размещенной в нем упруго-эластичной тесьмой (6), которая при этом находится в растянутом до предела состоянии (см. Фиг. 1, Фиг. 4). Устройство натяжения тесьмы (6) является отдельным устройством станка, и его конструкция в рамках данной заявки не уточняется. Далее, при помощи привода смыкания/размыкания, сваривающий диск (3) и протяжной вал (1) приводят в контакт между собою, при этом кольцевой фигурный выступ (7) с усилием углубляется в упругий слой (2) покрытия протяжного вала (1), затягивая в углубление отворот (5) свариваемой пленки, т.е. оба ее полотна, с расположенной внутри отворота растянутой до предела упруго-эластичной тесьмой (6). В зоне контакта сваривающего диска (3) и протяжного вала (1) происходит интенсивное сжатие, разогрев и плавление материала свариваемой пленки, а также ее поступательное движение между протяжным валом (1) и сваривающим диском (3), в результате чего образуется результирующий сварной фигурный шов (4), изображенный на Фиг. 5, который после выхода из устройства натяжения и снятия натяжения приобретает вид, соответствующий изображенному на Фиг. 6.
Заявленное как полезная модель техническое решение является промышленно применимым, поскольку все составляющие его элементы и материалы известны из уровня техники, а производство заявленного устройства может быть основано на известных современных технологиях и осуществлено на промышленных предприятиях соответствующего профиля.