Станок для гибки термопластических профилей с металлическим армированием

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована для изгибания термопластических профилей с внутренним армированием, предназначенных для сборки пластиковых окон и дверей.
Известны трехроликовые станки и машины для гибки полых профилей различной формы, содержащие нажимные и опорные ролики, установленные с возможностью вращения на валах с дополнительными сложными оправками и устранением образования гофр (см., например, авторские свидетельства СССР №940908, B21D 5/06, опубл. 07.07.1982 г. и №1098609, B21D 7/03, опубл. 23.06.1984). Указанные станки предназначены для гнутья преимущественно металлических профилей и из-за искажения поперечной формы профиля не позволяют получать из них должного качества изготовления деталей.
Аналогична по конструкции и назначению трехроликовая машина для гибки профильных заготовок путем их обкатки нажимными и опорными роликами, но она сложна в изготовлении дополнительной оправки цилиндрического ролика, поскольку в расчетной формуле его диаметра использованы в неравенстве много исходных факторов (см. патент РФ №2238163, B21D 7/03, опубл. 20.10.2004 г.).
В настоящее время широкое распространение для гибки термопластических профилей с внутренним армированием получило изготовление арочных конструкций из профилей поливинилхлорида (ПВХ) с установленным во внутренней плоскости металлическим армирующим профилем, повышающим жесткость конструкции.
Известен комплект оборудования для гибки термопластических профилей, включающий в свой состав печь с камерой нагрева, монтажный стол, на котором имеются формообразующие пластины, вакуумные присоски с замками, упругий жгут, копирующий поверхность профиля, и пульт управления. Наличие внутренних эластичных вкладышей позволяет сохранить геометрию профиля при гибке (см. свидетельство на полезную модель РФ №23904, E06B 3/26, B29D 22/00, опубл. 20.07.2002. г.). Основной недостаток данного комплекта оборудования состоит в том, что он не позволяет гнуть ПВХ профиль с установленным во внутренней полости металлическим армирующим профилем. Для изгибания такого профиля требуется большое усилие, которое оператор не сможет создать вручную на монтажном столе.
Наиболее близким по технической сущности, решаемой задаче и достигнутому результату является известный ТИМ-станок для гибки алюминиевого и ПВХ профиля.
Данный станок выступает в качестве прототипа (см. Интернет-сайт: http://www.tim-ing.com/m/stanki-dlya-gibki/pul). ТИМ-станок содержит корпус с горизонтальной станиной, на которой установлены стационарно два боковых опорных и центральный прижимной ролики. Центральный прижимной ролик перемещается относительно боковых роликов с помощью имеющего привод ползуна, на котором установлено лазерное устройство с энкодером, следящее за конечным положением дуги раскатки профиля. Лазерное устройство с энкодером установлено по центру профиля, выдавая запрограммированные параметры раскатываемой арки на электроприводы. Указанные параметры на разных типах профиля надо пересчитывать и корректировать. По обе стороны от боковых опорных роликов по плите установлены фены для подогрева раскатываемого профиля, а также компьютер-программатор. В нижней части станка размещены три электропривода, которые обеспечивают реверсивное вращение роликов и горизонтальное перемещение ползуна центрального прижимного ролика.
ТИМ-станок работает следующим образом. Оператор вставляет армирование в полость профиля и засыпает ее песком, затем с помощью рулетки находит его середину, наносит в это место фломастером черную метку и устанавливает профиль на станок, меткой к лазерному устройству. После чего на компьютере задается программа для электроприводов, на какую величину от центра надо раскатывать профиль, и включается станок. Профиль зажимается между опорными боковыми роликами и центральным прижимным роликом и протягивается влево от центральной черной метки на запрограммированную величину, после чего включается реверс и профиль перемещается вправо. В процессе раскатки профиля на каждом цикле центральный ролик поджимает профиль к боковым опорным роликам, плавно изгибая профиль до нужного радиуса. Процесс гибки останавливает оператор, как только обнаружит, что заданный радиус гибки достигнут.
К числу недостатков данного станка следует отнести в первую очередь его конструктивную сложность, а также сложность в программной настройке и следящей лазерной системы, требующих повышенной квалификации обслуживающего персонала, а наличие в его составе лазерной следящей системы, средств программирования, компьютера значительно удорожают его стоимость.
Задача по устранению недостатков прототипа решается путем переформатирования кинетической схемы станка таким образом, чтобы обеспечить упрощение конструкции с соответствующим удешевлением его стоимости и сохранением качества полученных гнутых профилей. Технический результат - упрощение конструкции станка обеспечивается тем, что базовая плита расположена относительно станины вертикально, а следящая за раскаткой профиля система выполнена в виде двух диффузионных оптических датчиков, установленных на подвижном ползуне симметрично по бокам от центрального вращательного прижимного ролика посредством имеющих возможность качания коромысел, при этом станок снабжен закрепленными на базовой плите копирами, контактирующими своими поверхностями с имеющими возможность качания коромыслами и отклоняющими упомянутые коромысла с упомянутыми датчиками от вертикали для управления реверсом вращения опорных профильных роликов, контактным датчиком нижнего положения центрального вращающегося прижимного ролика, установленным на стойке подвижного ползуна, измерительной линейкой с подвижным относительно нее упором, размещенным на базовой плите и взаимодействующим с контактным датчиком нижнего положения центрального вращающегося прижимного ролика, натяжным качающимся роликом и контактирующим с ним фигурным копиром, закрепленным на подвижном ползуне, при этом опорные и прижимной ролики оснащены одним приводом и связаны через цепную передачу с натяжным качающимся роликом.
Полезная модель обладает новизной, так как совокупность признаков ее формулы не выявлены из источников технической и патентной информации (см. информацию, принятую во внимание при оформлении заявки).
Опытный образец станка уже изготовлен, проведены его испытания, получены положительные результаты: гофры на раскатанной поверхности арки отсутствуют, точность раскатки по радиусу арки составляет в пределах (+, -) 1,0 мм. Время раскатки одной арки от 3 до 8 минут в зависимости от длинны раскатываемого профиля.
Упрощение конструкции станка обеспечивается за счет замены дорогостоящей и сложной в настройке лазерной следящей системы и средств программного обеспечения вместе с аналитическим контроллером лишь двумя диффузионными оптическими датчиками и измененной в связи с этим оригинально выполненной несложной кинематической схемой станка с сохранением высокого качества раскатки профиля без гофр и времени раскатки, не превышающего времени раскатки станка-прототипа, составляющего 7-8 минут.
Достигнутый технический результат полезной модели позволяет сделать вывод о промышленной его применяемости, и более того, по своим техническим характеристикам, значительной дешевизне, он может успешно заменить существующий на российском и зарубежном рынках станок-прототип «TIM-MACHINE» аналогичного назначения. Станок может гнуть термопластические профили как с металлическим армированием, так и без него.
Полезная модель проиллюстрирована чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид станка, спереди, на фиг. 2 изображен вид сбоку по стрелке А, на фиг. 3 отражен вид сзади со снятым кожухом по стрелке Б, на фиг. 4 по стрелке В показан вид сверху на раскатываемый профиль с черными метками, а на фиг. 5 - разрез профиля с установленным армирующим профилем по Г-Г на фиг. 4
Станок для гибки термопластических профилей с металлическим армированием содержит станину 1 с вертикальной базовой плитой 2, на которой смонтированы на валах 3 с электроприводом 4 вращения опорные профильные ролики 5 и 6, а между ними на перемещающемся в вертикальной плоскости ползуне 7 установлен центральный прижимной ролик 8. Все три ролика 5, 6 и 8 приводные и вращаются синхронно с реверсом от общего электропривода 4 через цепную передачу 9. Перемещение в вертикальной плоскости ползуна 7 с установленным на нем прижимным роликом 8 осуществляется через шестерню 10, передачу винт 11 - гайка 12 с помощью дополнительного электропривода 13. Следящая за раскаткой профиля 14 система 15 выполнена в виде двух диффузионных оптических датчиков 16, установленных на подвижном ползуне 7 симметрично по бокам от центрального прижимного ролика 8 на имеющих возможность качания коромыслах 17, контактирующих с поверхностью 18 копиров 19, закрепленных на базовой плите 2 и которые отклоняют эти коромысла 17 с упомянутыми датчиками 16 от вертикали, управляя переключением реверса вращения роликов 5, 6 и 8, в зависимости от положения черных меток 20 и 21, нанесенных любым известным методом на поверхность профиля 14 при ходе прижимного ролика вниз. Кроме диффузионных оптических датчиков 16, реагирующих на черные метки 20 и 21, на ползуне 7 на стойке расположен контактный датчик 22 нижнего положения центрального прижимного ролика 8, который взаимодействует с подвижным относительно измерительной линейки 23 упором 24, размещенным на базовой плите 2 и который отключает электропривод 4 при окончании гибки арки до нужного радиуса.
Для компенсации провисания цепи 25 при ходе прижимного ролика 8 вверх-вниз на подвижном ползуне 7 установлен фигурный копир 26, который постоянно контактирует с натяжным качающимся роликом 27, что обусловливает постоянный натяг цепной передачи 9, а для обеспечения жесткости опорные ролики 5 и 6 стационарно установлены в шпиндельных корпусах 28. В случае необходимости, в нижней части станины, в области прижимного центрального ролика 8, может быть установлен фен 29 для подогрева до температуры 60-70 C° термопластического профиля 14 с установленным в его полости металлическим армирующим профилем 30. Включение станка осуществляется с помощью кнопок 31 на пульте управления 32.
Станок работает следующим образом. Во внутреннюю полость подготовленного на гибку ПВХ профиля 14 вставляется металлический армирующий профиль 30, засыпается с утрамбовкой песок и устанавливаются с торцов заглушки, затем профиль 14 тщательно очищается от пыли, на верхнюю поверхность наносятся черные метки 20 и 21, ограничивающие длину раскатки профиля 14, который устанавливается на опорные ролики 5 и 6 так, чтобы черные метки 20 и 21 располагались по обе стороны от прижимного центрального ролика 8 и оптических диффузионных датчиков 16. По центральной линейке 23 устанавливают упор 24, ограничивающий глубину раскатки арки 4. Нажатием кнопки 31 с пульта управления 30 включают станок и далее цикл гибки производится полностью в автоматическом режиме. После включения станка электропривод обеспечивает через цепную передачу 9 вращение роликов 5, 6 и 8, которые перемещают профиль 14 влево. Как только правая черная метка 21 переместится до зоны контакта с правым оптическим датчиком 16, включается реверс на электроприводе 4 и одновременно дается импульс на электропривод 13, который опускает через шестерню 10 и передачу винт 11-гайка 12 центральный прижимной ролик 8 на 1,0 мм вниз. После включения реверса ПВХ профиль 14 перемещается вправо. Как только черная левая метка 20 дойдет до зоны контакта с левым диффузионным оптическим датчиком 16, включается реверс на электроприводе 4 и одновременно подается импульс на электропривод 13, который снова опускает прижимной ролик 8 на 1,0 мм вниз. Цикл раскатки будет продолжаться до тех пор, пока подвижный ползун 7 с прижимным роликом 8 и контактный датчик 22 нижнего положения этого ролика не опустятся до упора 24, который при контакте с датчиком 22 отключит станок от электропитания. При гибке обеспечивается плавный переход от прямого участка к радиусу, так как при опускании ползуна 7 установленные на нем на коромыслах 17 диффузионные оптические датчики 16 при контакте с копирами 19 отклоняются в сторону, навстречу черным меткам 20 и 21, встречают их на каждом цикле на 1,0 мм раньше и переключают реверс электропривода при раскатке не в одной крайней точке раскатываемого участка профиля 14, а при плавном перемещении этой точки от крайнего положения к центру дуги раскатки. Длина участка раскатки регулируется углом наклона копира 19.
Таким образом, производится раскатка дуги и плавный прогиб профиля да заданного радиуса. Предлагаемый станок ввиду простоты его обслуживания и значительной дешевизны найдет широкое применение на предприятиях малого и среднего бизнеса и решит проблему импортозамещения по оборудованию аналогичного назначения, поскольку по качеству готовых изделий и по производительности он не уступает подобным зарубежным станкам.
Источники информации
1. Полезная модель РФ№20045, B21D 7/02, опубл. 20.10.2001 г.
2. Патент РФ №2333066, B21D7/02, опубл. 10.09.2008 г.
3. Патент РФ №2561937, B21D 7/08, опубл. 10.9.2015 г.
4. Патент РФ №2095174, B21D 7/12 опубл. 10.11.1997 г.
5. Патент РФ №2443972, B5/2B, B21D 7/14, опубл. 27.02.2012 г.
6. Патент РФ №2410183, B21D 11/20, B21D 7/00, опубл. 07.01.2011 г.
7. Авторское свидетельство СССР №262602, B21D 11/06, опубл. 01.01.1970 г.
8. Патент РФ №2259250, B21D 11/20, опубл. 27.08.2000 г.
9. Патент на ПМ №153047, B21D 7/00, опубл. 27.06.2015 г.
10. Авт. св. СССР №1098609, B21D 7/03, опубл. 23.06.1984 г.
11. Пат. РФ №2238163 B21D 7/03, опубл. 20.1022004 г.
12. Патент США №6092407, B21D 7/08, опубл. 25.07.2000 г.
13. Пат. EP №0093685, B21D7/00, опубл. 10.05.1984 г.
14. Патент США №6173598 B21D 28/24 опубл. 21.03.1950 г.