УСТРОЙСТВО КАРУСЕЛЬНОГО ТИПА ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Техническое решение - полезная модель относится к отрасли производства изделий из термопластичных материалов, состоящих из отдельных заготовок изделий (деталей), соединяемых ультразвуковой сваркой.
В массовом производстве, для изготовления одинаковых деталей применяются устройства карусельного типа, позволяющие транспортировать исходные изделия, состоящие из нескольких отдельных деталей, подлежащих сварке, в зону энергетического воздействия на него устройствами, осуществляющими их сварку, с последующим сбросом соединенных изделий с узла перемещения для дальнейших производственных операций или упаковки.
Подавляющее большинство устройств работает на описанном выше принципе и представляют собой устройства карусельного типа для сборки изделий из термопластичных материалов, содержащие основание, узел установки свариваемых заготовок изделий, узел перемещения заготовок изделий в зону сварки и источник ультразвукового воздействия
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является устройство карусельного типа для ультразвуковой сварки изделий из термопластичных материалов [1], принятое за прототип и содержащее основание, узел установки заготовок свариваемых изделий, узел перемещения заготовок изделий в зону сварки и источник ультразвукового воздействия.
Устройство, принятое за прототип работает следующим образом. Заготовки свариваемого изделия укладываются в ложемент, после чего производится перемещение ложемента с деталями к излучающей поверхности источника ультразвуковых колебаний. После истечения времени необходимого для сварки, производится освобождение изделий из зоны сварки. Узел перемещения совершает поворот для подвода в зону сварки нового изделия. Поворот узла перемещения осуществляется мотор - редуктором, установленным на основании устройства, а освобожденная деталь изымается оператором.
Недостатком известного устройства является ее жесткая зависимость от формы и размеров заготовок изделия и низкая производительность. Обуславливается это тем, что внутренняя форма и размеры ложемента строго повторяют наружную форму и размеры свариваемого изделия, а наличие ручного труда оператора при разгрузке изделий значительно снижает производительность.
Предлагаемое техническое решение - полезная модель, направлено на устранение недостатков существующих устройств, а именно, на создание нового типа устройства карусельного типа для ультразвуковой сварки изделий из термопластичных материалов, способного обеспечить возможность сварки изделий различного размера и различной формы без существенного изменения конструкции устройства и повышение его производительности.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в известном устройстве карусельного типа для ультразвуковой сварки изделий из термопластичных материалов, содержащем основание, закрепленные на нем узел установки заготовок свариваемых изделий, узел перемещения заготовок изделий в зону сварки, узел прижима заготовок в зоне сварки и источник ультразвукового воздействия, узел установки снабжен двумя, обращенными друг у другу, опорными элементами, выполненными с возможностью вертикального перемещения и имеющими контактирующие с изделием поверхности центровки, узел перемещения заготовок свариваемых изделий снабжен механизмами их захвата, причем внутренняя поверхность захватов повторяет форму участка боковой поверхности заготовки, узел прижима заготовок в зоне сварки снабжен сварочной опорой, контактирующей с противоположной поверхностью заготовки свариваемого изделия и выполненной с возможностью вертикального перемещения, а источник ультразвукового воздействия выполнен подвижным с возможностью фиксации заготовок совместно с подвижной сварочной опорой, при этом форма рабочего окончания источника ультразвукового воздействия повторяет форму участка поверхности заготовки свариваемого изделия, на который осуществляется ультразвуковое воздействие, а форма контактирующей поверхности сварочной опоры повторяет форму участка поверхности упомянутой заготовки, противоположного участку, на который осуществляется ультразвуковое воздействие.
Таким образом, в предлагаемом техническом решении задача обеспечения возможности сварки изделий различного размера и различной формы и повышения производительности процесса решается за счет:
- обеспечения возможности вертикального перемещения опорных элементов, что позволяет устанавливать изделия различного размера;
- выполнения специальным образом поверхности опорных элементов, контактирующих с изделием, что позволяет зажимать различные по форме заготовки с ее одновременной центрировкой;
- выполнения сварочной опоры и источника ультразвукового воздействия с возможностью вертикального перемещения и фиксации заготовки в зоне сварки.
Устройство карусельного типа для ультразвуковой сварки изделий из термопластичных материалов схематично показано на фиг. 1 и фиг. 2, на которых приняты следующие обозначения: 1 - основание; 2 - диск системы перемещения; 3 - шаговый двигатель; 4 - приводной вал системы вращения; 5 - подшипниковый узел; 6 - свариваемые заготовки изделия; 7 - опорные установочные элементы; 8 - захваты; 9 - приемный лоток для готовых изделий; 10 - источник ультразвукового воздействия; 11 - пневмоцилиндр источника ультразвукового воздействия; 12 - пневматический схват; 13 - пассивная опора.
Устройство карусельного типа для ультразвуковой сварки изделий из термопластичных материалов работает следующим образом. Свариваемые заготовки 6 (например, две полусферы) вручную устанавливаются оператором между обращенными друг к другу опорными элементами 7.
Возможность вертикального перемещения опорных элементов при помощи пневмоцилиндров позволяет устанавливать изделия различного диаметра, а выполненная специальным образом поверхность опорных элементов, контактирующая с изделием, позволяет зажимать установленную заготовку с ее одновременной центрировкой. Далее, установленные заготовки сжимаются захватами 8 установленными на диске системы перемещения 2. Сжимание захватов производится за счет пружины, а разжимание за счет пневматических схватов 12. При этом внутренняя поверхность захватов выполнена формой, повторяющей форму участка боковой поверхности свариваемого изделия. После установки заготовок и отработки системы схватов механизм перемещения поворачивается на 90° при помощи шагового двигателя 3 и приводного вала 4 закрепленного в подшипниковых узлах 5 закрепленных на основании 1. Поворот диска системы перемещения предоставляет оператору возможность установить новые заготовки. После остановки системы перемещения свариваемые заготовки находясь в зоне сварки фиксируются между пассивной сварочной опорой 13, выполненной с возможностью вертикального перемещения при помощи пневмоцилиндра и источником ультразвукового воздействия 10. Источник ультразвукового воздействия так же выполнен подвижным за счет применения пневмоцилиндров 11, причем форма рабочего окончания источника ультразвукового воздействия повторяет форму участка поверхности заготовки свариваемого изделия.. Далее система схватов заготовок разжимается и включается ультразвуковое воздействие. После истечения времени необходимого для сварки, производится сжатие сваренной детали системой схватов, а сварочная опора и источник ультразвука отводятся от детали. Далее система перемещения совершает поворот на 90° в том же направлении. В момент остановки, система схватов разжимается и сваренные изделия, находясь в зоне разгрузки попадают в приемный лоток 9 для готовых изделий.
Разработанное устройство имеет следующие технические характеристики:
1. Технические характеристики устройства
1.1 Напряжение питающей сети частотой 50 Гц, В
220±22
1.2 Максимальная потребляемая мощность, Вт
600
1.3 Время непрерывной работы, ч, не более∗
8
с последующим перерывом, мин, не менее
30
1.4 Габаритные размеры, мм
850×850×1350
1.5 Масса, кг, не более
70,0
1.6 Условия эксплуатации:
- температура окружающего воздуха, C°
+10 - +30
- относительная влажность, %, не более
80
1.7 Давление сжатого воздуха питающей пневматической сети, МПа, не менее
0,5
1.8 Давление сжатого воздуха питающей пневматической сети, МПа, не более
0,7
1.9 Расход сжатого воздуха, л/мин, не менее
100
2. Технические характеристики источника ультразвукового
2.1 Принцип преобразования электрических колебаний в механические
пьезоэффект
2.2 Частота механических колебаний, кГц
22±1,65
2.3 Амплитуда продольных колебаний сварочного инструмента при максимальной мощности, мкм, не менее
40
2.4 Диапазон регулирования мощности, %
30-100
2.5 Система охлаждения
принудительная, воздушная
Внешний вид разработанного и изготовленного устройства показан на фиг. 3.
Устройство готовится для промышленного применения в условиях малого инновационного предприятия ООО «Центр ультразвуковых технологий».
Список литературы, использованной при составлении заявки
1. Хмелев, В.Н. Разработка технологии и оборудования для ультразвуковой сварки элементов картриджа для очистки воды [Текст] / В.Н. Хмелев [и др.] // Известия Тульского государственного университета. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2004.