PL243770B1 - Moduł łączenia pasów cięgnowych jako element urządzenia do zautomatyzowanego zgrzewania doczołowego pasów cięgnowych - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest moduł łączenia urządzenia do zautomatyzowanego zgrzewania doczołowego pasów cięgnowych. Moduł ten składa się z: chwytaka nieprzesuwnego (1), chwytaka przesuwnego (2) oraz zespołu grzewczego (3). Chwytak nieprzesuwny (1) jest zamontowany nieruchomo względem ramy urządzenia (4), za pomocą połączeń śrubowych, a chwytak przesuwny (2) zamontowany jest przesuwnie względem ramy (4), poprzez prowadnice liniowe z dwoma wózkami (5) i dwiema szynami profilowymi (8 i 9). Zespół grzewczy (3) jest zamontowany przesuwnie względem ramy (4), za pomocą prowadnic liniowych z trzema wózkami (5 i 7) i trzema szynami profilowymi (8, 9 i 10), przy czym dwa z wózków (5), korzystają z tych samych szyn profilowych (8 i 9), do których zamontowany jest chwytak przesuwny (2).

Description

Przedmiotem wynalazku jest moduł łączenia pasów cięgnowych, wchodzący w skład urządzenia do zautomatyzowanego zgrzewania doczołowego pasów cięgnowych, w szczególności o przekroju kołowym i średnicy od kilku do kilkunastu milimetrów, stosowanych w układach napędowych i transportujących maszyn przemysłowych.

Pasy cięgnowe są zazwyczaj wykonane z elastycznych tworzyw sztucznych np. z poliuretanu lub poliestru, należących do grupy elastomerów termoplastycznych, podatnych na zgrzewanie. Ze względu na zastosowanie, wymaganym jest aby pasy cięgnowe wytwarzane były w formie zamkniętej pętli, o określonym obwodzie. W związku z tym, proces ich wytwarzania wymaga przeprowadzenia operacji trwałego łączenia ich końców, co jest zazwyczaj realizowane poprzez zgrzewanie doczołowe. W technice znanych jest kilka metod zgrzewania doczołowego tworzyw sztucznych, m .in.: laserowe, wibracyjne, ultradźwiękowe, a także z wykorzystaniem gorącej płyty. Z racji tego, że ostatnia z wymienionych metod jest najłatwiejsza w realizacji i wymaga najtańszego oprzyrządowania, jest powszechnie stosowana. Należy jednak zauważyć, że zgrzewanie to zazwyczaj przeprowadzane jest ręcznie, przy użyciu prostych narzędzi.

Zgrzewanie doczołowe pasów cięgnowych metodą gorącej płyty, polega na przyłożeniu płaskich zakończeń pasa, przyciętego do odpowiedniej długości (uwzględniającej naddatek na nadtopienie materiału), do rozgrzanej powierzchni, którą zazwyczaj stanowi płaska, rozgrzana płyta urządzenia grzewczego. Końcówki pasa są do niej dociskane z pewną siłą, co powoduje nagrzewanie materiału, prowadzące do jego uplastycznienia, które skutkuje skróceniem pasa. Po nagrzewaniu przez ściśle określony czas, rozgrzana płyta jest usuwana z obszaru roboczego, a nagrzane końcówki pasa są dociskane do siebie z określoną siłą. Stan ten jest utrzymywany przez określony czas, aż do ochłodzenia złącza. W wyniku tego działania, na uplastycznionych zakończeniach pasa, dociśniętych do siebie, zachodzą reakcje chemiczne i oddziaływania fizyczne pomiędzy makrocząsteczkami polimeru, które powodują utworzenie połączenia nierozłącznego.

Przebieg procesu technologicznego zgrzewania doczołowego może być sterowany na dwa sposoby: metodą siłową lub kinematyczną. W automatycznych urządzeniach do bezobsługowej, seryjnej produkcji pasów cięgnowych, bardziej optymalne wydaje się sterowanie kinematyczne, polegające na regulacji prędkości i przemieszczenia końcówki pasa podczas uplastyczniania i łączenia zakończeń pasa. Ten rodzaj kontroli procesu zgrzewania zapewnia lepszą i bardziej powtarzalną jakość finalnego produktu, a także możliwość zastosowania tańszego rozwiązania układu sterowania urządzenia.

Zaproponowane rozwiązanie konstrukcyjne modułu łączenia zastosowanego do zautomatyzowanego urządzenia do zgrzewania doczołowego pasów cięgnowych, pozwala na przeprowadzenie procesu zgrzewania pasów cięgnowych o przekroju kołowym lub klinowym, wykonanych z elastomerów termoplastycznych, w sposób zautomatyzowany, bez udziału operatora. Oprzyrządowanie umożliwia uchwycenie zakończeń pasa, wykonanie nimi odpowiedniej manipulacji i zgrzanie pasa do postaci zamkniętej pętli. Rozwiązanie konstrukcyjne wykorzystuje efektywną - kinematyczną metodę sterowania procesem zgrzewania.

Istnieje wiele metod i rozwiązań konstrukcyjnych oprzyrządowania do zgrzewania doczołowego elementów wykonanych z tworzyw sztucznych. Znane są między innymi rozwiązania VaR firmy Volta oraz serii GF firmy Fischer, a także rozwiązania znane z opisów patentowych: JP200118070, EP0965439, EP0198709, EP1068064, PL171331, EP1110702, EP1114714.

Oprzyrządowanie z serii VaR firmy Volta, stanowi zestaw narzędzi ręcznych do zgrzewania pasów cięgnowych, w skład którego wchodzą m.in. uchwyty do zgrzewania, urządzenie grzewcze oraz narzędzia pomocnicze umożliwiające przygotowanie pasa cięgnowego do zgrzewania. Zestaw ten jest przeznaczony do łączenia pasów klinowych i okrągłych. Tego typu zestawy są powszechnie stosowane do przeprowadzania tej operacji technologicznej, w sposób ręczny. Wadą oprzyrządowania niezbędnego do łączenia końcówek pasów według tego rozwiązania, jest brak możliwości automatyzacji procesu. Dodatkowo, niekorzystnym jest brak możliwości realizacji kinematycznego sterowania zgrzewaniem.

Rozwiązanie z serii GF firmy Fischer, jest półautomatycznym urządzeniem do zgrzewania rur, wykonanych z materiałów termoplastycznych. Jego działanie polega na dociskaniu zgrzewan ego elementu do gorącej płyty, zamocowanej przesuwnie. W wyniku oddziaływania siły docisku, jest ona przesuwana i dociskana do powierzchni drugiego zgrzewanego elementu. Po uzyskaniu dostatecznego uplastycznienia, płyta grzewcza jest ręcznie wyjmowana i zgrzewane elementy są do siebie dociskane. Takie rozwiązanie konstrukcyjne oprzyrządowania odpowiedzialnego za łączenie zakończeń pasa, w aspekcie zautomatyzowanej produkcji pasów cięgnowych, jest niekorzystne ponieważ nie uwzględnia manipulacji zakończeniami pasa w celu wykonania ich połączenia, w taki sposób aby uzyskać pas cięgnowy o zamkniętym obwodzie.

Rozwiązania znane z opisów patentowych: francuskiego EP114714 i polskiego PL171331, obejmują m.in. oprzyrządowanie do przeprowadzenia procesu zgrzewania doczołowego elementów wykonanych z tworzyw sztucznych, w sposób półautomatyczny. Przedstawione w opisach patentowych oprzyrządowanie, odpowiedzialne za łączenie zakończeń zgrzewanych elementów ze sobą, charakteryzuje się tym, że jest dostosowane do zgrzewania elementów o względnie dużej sztywności, ze względu na dużą odległość pomiędzy punktem uchwycenia, a gorącą płytą. Dodatkowo, rozwiązanie to nie uwzględnia możliwości wykonania manipulacji zakończeniami pasa, w celu odpowiedniego ich zorientowania względem siebie do procesu zgrzewania. W związku z tym, nie może być wykorzystane do rozpatrywanego zastosowania.

Rozwiązanie znane z japońskiego opisu patentowego JP200118070 jest dostosowane do zgrzewania doczołowego elementów płytowych lub prętowych. Specyfi ka tej metody polega na dostarczaniu ciepła za pomocą strumienia gorącego powietrza, w obszar dociśniętych do siebie powierzchni. W wyniku tego, następuje stopniowe uplastycznianie obu elementów, a siła docisku oddziałująca na nie powoduje, że makrocząsteczki polimeru łączą się ze sobą, w wyniku czego następuje zgrzewanie. Zaproponowane w tym opisie oprzyrządowanie, mogłyby mieć zastosowanie w zgrzewaniu doczołowym pasów cięgnowych. Należy zwrócić jednak uwagę, że zaprezentowany w tym opisie sposób dostarczania ciepła nie jest efektywny, ani z punktu widzenia technologiczności zgrzewania i efektywności nagrzewania, ani z punktu widzenia optymalizacji rozwiązania konstrukcyjnego, co wynika z konieczności zastosowania dodatkowego mechanizmu do przemieszczani a dyszy oraz regulacji natężenia przepływu.

Rozwiązanie znane z opisu patentowego EP1110702 stanowi głowicę zgrzewającą przeznaczoną do wykonywania połączeń metodą zgrzewania doczołowego, z wykorzystaniem gorącej płyty. Charakteryzuje się ona tym, że ma dwa podzespoły grzewcze, przeznaczone osobno do nagrzewania obu łączonych powierzchni. Elementy te wraz z uchwytami zgrzewanych przedmiotów, są zamontowane na wspólnych elementach prowadzących. Należy jednak zauważyć, że rozwiązanie to jest skomplikowane konstrukcyjnie, co jest niekorzystne w aspekcie zastosowania w zautomatyzowanym urządzeniu produkcyjnym. W związku z tym, rozwiązanie to nie może być zastosowane w urządzeniu, realizującym proces w sposób automatyczny.

Półautomatyczne urządzenie do zgrzewania doczołowego, znane z opisu patentowego EP1068064, wykorzystuje przesuwny uchwyt części łączonych oraz wychylne ramię z urządzeniem grzewczym, którego kąt wychylenia jest regulowany i mierzony. Istotą procesu zgrzewania przeprowadzanego za pomocą tego urządzenia, jest dociskanie elementu zamontowanego w kolumnie przesuwnej, do rozgrzanej płyty, a przez to dociskanie tej płyty również do drugiej zgrzewanej części zamontowanej w uchwycie, znajdującym się poniżej wychylnej płyty. Z układu sterowania, poprzez kontrolę i regulację kąta wychylenia układu grzewczego, sterowany jest stopień nadtopienia obu elementów. Tego typu rozwiązanie nie może zostać zastosowane do zautomatyzowanego zgrzewania pasów, ponieważ nie umożliwia zgrzewania pasów do zamkniętego obwodu.

Rozwiązanie znane z opisu patentowego EP0198709 stanowi automatyczne urządzenie zgrzewające. Charakteryzuje się ono tym, że jest wyposażone w uchwyty zgrzewanych części i urządzenie grzewcze, zamontowane na wspólnej osi. Przemieszczenie tych podzespołów realizowane jest za pomocą jednego siłownika pneumatycznego i złożonego układu dźwigniowego. Rozwiązanie to w swoim założeniu mogłoby być zastosowane do zgrzewania doczołowego pasów cięgnowych, jednakże problematycznym byłby demontaż pasa o zamkniętym obwodzie po zgrzaniu. Urządzenie to jest bardzo skomplikowane pod kątem konstrukcyjnym, co jest niekorzystne w aspekcie zautomatyzowania tego procesu produkcyjnego.

Rozwiązanie znane z opisu patentowego EP0965439 stanowi półautomatyczne urządzenie do zgrzewania rur. W tym przypadku, według opisu patentowego, proces zgrzewania sterowany jest kinematycznie, przy czym elementami zgrzewanymi są zazwyczaj sztywne rury. Ideą rozwiązania konstrukcyjnego wynalazku jest przesuwający się uchwyt, w którym zamontowany jest jeden ze zgrzewanych przedmiotów. Rozwiązanie to nie uwzględnia jednak w żaden sposób obecności, ani kinematyki urządzenia grzewczego. Dodatkowo metodyka ta nie uwzględnia faktu, że zgrzewany pas jest zgrzewany do postaci zamkniętego obwodu, w związku z tym podczas takiego procesu technologicznego, jego zakończenia muszą być odpowiednio zorientowane względem siebie.

Znane w stanie techniki rozwiązania stosowane do zgrzewania doczołowego pasów cięgnowych nie pozwalają na przeprowadzenie tego procesu w sposób w pełni automatyczny, w produkcji przemysłowej pasów, z kinematyczną metodą sterowania zapewniającą zadowalającą jakość produktu.

Nadto znane rozwiązania, nie zapewniają możliwości zgrzewania pasów cięgnowych do postaci zamkniętego obwodu, a także nie uwzględniają niskiej sztywności zgrzewanego elementu. W związku z tym oddziaływanie elementów roboczych takich urządzeń na pas, może powodować powstanie efektu wyboczenia, co uniemożliwi wykonanie poprawnej zgrzeiny.

Dodatkowo, we wszystkich przypadkach konieczność manipulacji zakończeniami pasa, wynikająca z potrzeby ich odpowiedniego zorientowania względem siebie, nie jest uwzględniona.

Rozwiązanie konstrukcyjne modułu łączenia do urządzenia do zautomatyzowanego zgrzewania doczołowego pasów cięgnowych, pozwala na przeprowadzenie procesu produkcyjnego pasa o zamkniętym obwodzie, wysokiej dokładności wymiaru obwodu oraz wysokiej powtarzalności podczas produkcji seryjnej. Rozwiązanie umożliwia zastosowanie efektywnej kinematycznej metody sterowania procesem zgrzewania. Przedstawione rozwiązanie modułu łączenia, umożliwia odpowiednie przygotowanie pasa i wykonanie operacji zgrzewania, w sposób bezobsługowy.

Istotą wynalazku jest moduł łączenia pasów cięgnowych jako element urządzenia do zautomatyzowanego zgrzewania doczołowego pasów cięgnowych. Moduł składa się z chwytaka nieprzesuwnego, chwytaka przesuwnego oraz zespołu grzewczego, przy czym chwytak nieprzesuwny jest zamontowany nieruchomo względem ramy urządzenia, za pomocą połączeń śrubowych. Chwytak przesuwny natomiast zamontowany jest przesuwnie względem ramy, poprzez prowadnice liniowe z dwoma wózkami i dwiema szynami profilowymi, co daje dwa punkty prowadzenia, przy czym zespół grzewczy jest zamontowany przesuwnie względem ramy, za pomocą prowadnic liniowych z trzema wózkami i trzema szynami profilowymi, co daje trzy punkty prowadzenia, przy czym dwa z nich korzystają z tych samych szyn profilowych, do których zamontowany jest chwytak przesuwny. Chwytak nieprzesuwny jest wyposażony w płytę dolną stanowiącą ostoję zespołu i płytę górną przesuwną, przy czym płyta górna prowadzona jest na prowadnicach liniowych, z łożyskami tocznymi liniowymi i słupami, zamontowanymi w płycie dolnej. Ruch płyty górnej w kierunku pionowym, wymuszony jest za pomocą siłownika pneumatycznego dwustronnego działania, przykręconego do płyty dolnej, a w płycie dolnej zamontowany jest trzpień obrotowy dolny, łożyskowany na dwóch łożyskach skośnych, do którego przykręcona jest szczęka dolna chwytaka nieprzesuwnego. Nadto w płycie górnej, zamontowany jest trzpień obrotowy górny, łożyskowany na dwóch łożyskach skośnych, do którego przykręcona jest szczęka górna chwytaka nieprzesuwnego. Oba trzpienie obrotowe ze szczękami są współosiowe, przy czym na trzpieniu obrotowym górnym zamontowane jest koło pasowe, na które poprzez pasek zębaty przekazywany jest moment obrotowy od wahadłowego siłownika pneumatycznego dwustronnego działania, o zakresie ruchu od 0° do 180°, co wymusza ruch obrotowy trzpienia górnego, ze szczęką górną. Siłownik wahadłowy, zamontowany jest za pomocą płyty napinacza do płyty górnej, w związku z czym ruch pionowy płyty górnej i ruch obrotowy szczęki górnej, są niezależne. Dodatkowo, chwytak przesuwny wyposażony jest w płytę dolną, przykręconą do ramy przestrzennej chwytaka, połączoną poprzez uchwyt z nakrętką toczną. Chwytak przesuwny w takim wariancie jest również wyposażony w płytę górną przesuwną, przy czym płyta górna prowadzona jest na prowadnicach liniowych, z łożyskami tocznymi liniowymi i słupami prowadzącymi, zamontowanymi w płycie dolnej. Ruch płyty górnej w kierunku pionowym, wymuszony jest za pomocą siłownika pneumatycznego dwustronnego działania, przykręconego do płyty dolnej. W płycie dolnej zamontowany jest trzpień obrotowy dolny, łożyskowany na dwóch łożyskach skośnych, do którego przykręcona jest szczęka dolna chwytaka przesuwnego. W płycie górnej natomiast zamontowany jest trzpień obrotowy górny, łożyskowany na dwóch łożyskach skośnych, do którego przykręcona jest szczęka górna chwytaka przesuwnego. Oba trzpienie obrotowe ze szczękami są współosiowe. Na trzpieniu obrotowym górnym zamontowane jest koło pasowe, na które poprzez pasek zębaty przekazywany jest moment obrotowy od wahadłowego siłownika pneumatycznego dwustronnego działania, o zakresie ruchu od 0° do 180°, co wymusza ruch obrotowy trzpienia górnego ze szczęką górną. Siłownik wahadłowy, zamontowany jest za pomocą płyty napinacza do płyty górnej, w związku z czym ruch pionowy płyty górnej i ruch obrotowy szczęki górnej, są niezależne. Zespół grzewczy natomiast, zbudowany jest z płyty górnej i płyty dolnej, przykręconych do wózków prowadnic liniowych, przy czym do płyty dolnej, poprzez uchwyt nakrętki tocznej, przykręcona jest obudowa nakrętki tocznej, przy czym płyta górna i dolna połączone są prętami, na których za pomocą połączenia ciernego zamontowana jest płyta pośrednia, której pionowe położenie może być regulowane, przy czym elementy te pełnią rolę ostoi zespołu grzewczego i zapewniają pewne prowadzenie. Do płyty pośredniej zespołu grzewczego natomiast, zamocowane jest urządzenie grzewcze z rozgrzewaną płytą, w sposób suwliwy, za pomocą prowadnicy liniowej tocznej z dwoma wózkami i szyną, przy czym szyna prowadnicy przykręcona jest do płyty pośredniej, przy czym ruch wysuwania urządzenia grzewczego wymusza siłownik pneumatyczny dwustronnego działania, przykręcony do płyty pośredniej, który poprzez popychacz oddziałuje na oprawkę, powodując przemieszczanie się urządzenia grzewczego, wzdłuż szyny prowadnicy liniowej.

Korzystnie, moduł wyposażony jest w elektryczny silnik o ruchu obrotowym, wyposażony w układ pomiaru położenia kątowego, zamontowany nieruchomo do ramy urządzenia, napędzający poprzez sprzęgło podatne śrubę toczną chwytaka przesuwnego, łożyskowaną za pomocą pary łożysk tocznych w ramie, przy czym śruba ta współpracuje z nakrętką, zamontowaną nieprzesuwnie do chwytaka przesuwnego, za pomocą połączeń śrubowych, poprzez element pośredniczący w formie uchwytu prowadzącego.

Korzystnie moduł wyposażony jest w śrubę toczną zespołu grzewczego, łożyskowaną za pomocą pary łożysk tocznych w ramie, przy czym śruba ta jest napędzana za pomocą sprzęgła podatnego, przez współosiowo zamontowaną śrubę toczną chwytaka przesuwnego, przy czym śruba zespołu grzewczego współpracuje z nakrętką, zamontowaną nieprzesuwnie do zespołu grzewczego, za pomocą połączeń śrubowych, poprzez element pośredniczący w postaci uchwytu prowadzącego.

W takim wariancie ruch obrotowy silnika powoduje synchroniczny obrót obu śrub tocznych, co powoduje jednoczesne przemieszczenie liniowe chwytaka przesuwnego oraz zespołu grzewczego, przy czym obie śruby toczne mają ten sam kierunek zwojów, korzystnie zaś śruba toczna chwytaka przesuwnego ma dwukrotnie większy skok od śruby tocznej zespołu grzewczego, w związku z czym przemieszczenie zespołu grzewczego ma zawsze taki sam zwrot, jak chwytaka przesuwnego, ale zespół grzewczy uzyskuje dwukrotnie mniejszą prędkość i osiąga dwukrotnie mniejsze przemieszczenie niż chwytak przesuwny.

Korzystnie szczęka górna chwytaka nieprzesuwnego, jest sprzężona obrotowo ze szczęką dolną chwytaka nieprzesuwnego, za pomocą płytki ślizgowej, która jest przykręcona do szczęki górnej i współpracuje z wycięciem w szczęce dolnej, ale jest możliwe jej przemieszczanie się w kierunku pionowym względem szczęki dolnej, w wyniku czego wymuszenie ruchu obrotowego szczęki górnej pochodzące od siłownika wahadłowego, powoduje synchroniczny obrót obu szczęk, który jest niezależny od przemieszczenia pionowego szczęki górnej, wywołanego siłownikiem pneumatycznym liniowym, oddziałującym na płytę górną.

Korzystnie też szczęka górna chwytaka nieprzesuwnego może posiadać wypust, na szerokości mniejszej niż połowa średnicy szczęki, w kształcie dwuściętego prostopadłościanu, przy czym szczęka dolna chwytaka nieprzesuwnego, na całej swej szerokości ma zagłębienie pryzmatyczne, przy czym wypust szczęki górnej i zagłębienie szczęki dolnej mają takie same kąty szczytowe, co skutkuje tym, że zaciskany między nimi pas cięgnowy o przekroju kołowym lub klinowym, jest pozycjonowany dokładnie w środku geometrycznym obu szczęk, a układ tych szczęk nie jest wrażliwy na zmianę rozmiaru pasa, przy czym względnie mała długość wypustu, zapewnia mały promień zginania pasa podczas obrotu jego zakończenia, co pozwala zgrzewać pasy o względnie niewielkiej minimalnej długości.

Korzystnie szczęka górna chwytaka przesuwnego, jest sprzężona obrotowo ze szczęką dolną chwytaka przesuwnego, za pomocą płytki ślizgowej, która jest przykręcona do szczęki górnej i współpracuje z wycięciem w szczęce dolnej, ale jest możliwe jej przemieszczanie się w kierunku pionowym względem szczęki dolnej, w wyniku czego wymuszenie ruchu obrotowego szczęki górnej pochodzące od siłownika wahadłowego, powoduje synchroniczny obrót obu szczęk, który jest niezależny od przemieszczenia pionowego szczęki górnej, wywołanego siłownikiem pneumatycznym liniowym, oddziałującym na płytę górną.

Korzystnie też, szczęka górna chwytaka przesuwnego ma wypust, na szerokości mniejszej niż połowa średnicy szczęki, w kształcie dwuściętego prostopadłościanu. Szczęka dolna chwytaka przesuwnego natomiast na całej swej szerokości ma zagłębienie pryzmatyczne, przy czym wypust szczęki górnej i zagłębienie szczęki dolnej mają takie same kąty szczytowe, co skutkuje tym, że zaciskany między nimi pas cięgnowy o przekroju kołowym lub klinowym, jest pozycjonowany dokładnie w środku geometrycznym obu szczęk, a układ tych szczęk nie jest wrażliwy na zmianę rozmiaru pasa, przy czym względnie mała długość wypustu, zapewnia mniejszy promień zginania pasa podczas obrotu jego zakończenia, co pozwala zgrzewać pasy o względnie niewielkiej minimalnej długości.

Rozwiązanie konstrukcyjne modułu łączenia urządzenia do zautomatyzowanego zgrzewania doczołowego pasów cięgnowych według wynalazku, przynosi następujące korzyści, w porównaniu do rozwiązań znanych w technice:

• umożliwia przeprowadzenie procesu zgrzewania doczołowego pasów cięgnowych, z wykorzystaniem metody gorącej płyty, w sposób automatyczny bez udziału operatora, dzięki możliwości wykonania manipulacji zakończeniem pasa cięgnowego, niezbędnych do realizacji procesu zgrzewania, • umożliwia zgrzewanie pasów cięgnowych do postaci zamkniętego obwodu, • umożliwia zgrzewanie pasów cięgnowych bez konieczności ich ręcznego pozycjonowania, • umożliwia zastosowanie kinematycznej kontroli procesu zgrzewania, która jest korzystniejsza ze względu na jakość uzyskiwanego produktu oraz stopień skomplikowania oprzyrządowania maszyny.

Wynalazek w przykładzie realizacji przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 i fig. 2 pokazują widok ogólny rozwiązania konstrukcyjnego urządzenia, fig. 3 przedstawia przekrój chwytaka nieprzesuwnego, fig. 4 przedstawia widok z góry na chwytak nieprzesuwny, fig. 5 przedstawia przekrój chwytaka przesuwnego, fig. 6 przedstawia widok z góry, z dodatkowym przekrojem chwytaka przesuwnego, a fig. 7 przedstawia widok ogólny zespołu grzewczego.

Moduł łączenia pasów cięgnowych jako element urządzenia do zautomatyzowanego zgrzewania doczołowego pasów cięgnowych zbudowany jest z: chwytaka nieprzesuwnego 1, chwytaka przesuwnego 2 oraz zespołu grzewczego 3. Chwytak nieprzesuwny 1 jest zamontowany nieruchomo względem ramy urządzenia 4, a chwytak przesuwny 2 i moduł grzewczy 3, są zamontowane przesuwnie, za pomocą prowadnic liniowych z wózkami 5a, 5b, 6a, 6b i 7 oraz szynami profilowymi 8, 9 i 10 (fig. 1 i fig. 2).

Silnik elektryczny 11, zamontowany do ramy 4, napędza poprzez sprzęgło podatne 12 łożyskowaną śrubę toczną 13. Śruba ta wprawia w ruch nakrętkę 15, zamocowaną do chwytaka przesuwnego 2. Dodatkowo śruba 13, poprzez sprzęgło podatne 18 napędza drugą śrubę toczną 16, współpracującą z nakrętką 19 zespołu grzewczego 3. Należy zauważyć, że ruch obrotowy silnika 11 z układem pomiaru kąta obrotu wału wyjściowego, powoduje synchroniczny obrót obu śrub tocznych 13 i 16, co powoduje jednoczesne przemieszczenie liniowe chwytaka przesuwnego 2 oraz zespołu grzewczego 3. Istotnym jest fakt, że obie śruby toczne 13 i 16 mają ten sam kierunek zwojów, ale śruba toczna 13 ma dwukrotnie większy skok od śruby 16, w związku z czym przemieszczenie zespołu grzewczego 3 ma zawsze taki sam zwrot, jak chwytaka przesuwnego 2, ale zespół grzewczy 3 uzyskuje dwukrotnie mniejszą prędkość i osiąga dwukrotnie mniejsze przemieszczenie niż chwytak przesuwny 2 (fig. 1 i fig. 2).

Chwytak nieprzesuwny 1 wyposażony jest w nieruchomą płytę dolną 20 i płytę górną przesuwną 21, prowadzoną w kierunku pionowym na prowadnicach liniowych 20 i 23. Jej ruch jest wymuszony za pomocą siłownika pneumatycznego dwustronnego działania 24, przykręconego do płyty dolnej 20. W płytach 20 i 21, są zamontowane odpowiednio: trzpień obrotowy dolny 25 i trzpień obrotowy górny 28, łożyskowane na parach łożysk skośnych 26 i 29. Do trzpieni 25 i 28, przykręcone są szczęki kształtowe, odpowiednio: dolna 27 i górna 30, w taki sposób, że są ze sobą współosiowe. Do trzpienia obrotowego górnego 28, zamontowane jest koło pasowe 31, współpracujące z paskiem zębatym 32, przenoszącym moment obrotowy z wahadłowego siłownika pneumatycznego dwustronnego działania 33 o zakresie ruchu od 0° do 180°, który wymusza ruch obrotowy trzpienia górnego 28 ze szczęką 30. Ruch obrotowy szczęki 30 jest niezależny od ruchu liniowego wymuszonego za pomocą siłownika 24. Szczęka górna 30 jest sprzężona obrotowo ze szczęką dolną 27, za pomocą płytki ślizgowej 35, która jest przykręcona do szczęki górnej 30. Uniemożliwia ona obrót szczęk względem siebie, ale umożliwia ich wzajemny przesuw liniowy w kierunku pionowym, co pozwala na zamykanie chwytaka przez siłownik 24, poprzez opuszczenie szczęki górnej niezależnie od ich obrotu, wywołanego siłownikiem wahadłowym 33. Szczęka górna 30 ma wypust A, na szerokości mniejszej niż połowa jej średnicy, w kształcie dwuściętego prostopadłościanu. Jednocześnie szczęka dolna 27, na całej swej szerokości ma zagłębienie pryzmatyczne B, przy czym wypust A i zagłębienie B mają takie same kąty szczytowe α. Skutkuje to tym, że zaciskany między nimi pas cięgnowy o przekroju kołowym lub klinowym, jest pozycjonowany dokładnie w środku geometrycznym obu szczęk (fig. 3 i fig. 4).

Chwytak przesuwny 2 wyposażony jest w nieruchomą płytę dolną 36, przykręconą do ramy przestrzennej chwytaka 37, połączoną poprzez uchwyt 38 z nakrętką toczną 15, przez którą wymuszany jest jego ruch liniowy. Chwytak przesuwny 2 posiada płytę górną przesuwną 39, prowadzoną w kierunku pionowym na prowadnicach liniowych 40 i 41. Jej ruch jest wymuszony za pomocą siłownika pneumatycznego dwustronnego działania 42, przykręconego do płyty dolnej 36. W płyt ach 36 i 39, są zamontowane odpowiednio: trzpień obrotowy dolny 43 i trzpień obrotowy górny 46, łożyskowane na parach łożysk skośnych 44 i 47. Do trzpieni 43 i 46, przykręcone są szczęki kształtowe, odpowiednio: dolna 45 i górna 48, w taki sposób, że są ze sobą współosiowe. Do trzpienia obrotowego górnego 46 natomiast, zamontowane jest koło pasowe 49, współpracujące z paskiem zębatym 50, przenoszącym moment obrotowy z wahadłowego siłownika pneumatycznego dwustronnego działania 51 o zakresie ruchu od 0° do 180°, który wymusza ruch obrotowy trzpienia górnego 46 ze szczęką 48. Ruch obrotowy szczęki 48 jest niezależny od ruchu liniowego wymuszonego za pomocą siłownika 42. Szczęka górna 48 jest sprzężona obrotowo ze szczęką dolną 45, za pomocą płytki ślizgowej 5 3, która jest przykręcona do szczęki górnej 48. Blokuje ona obrót szczęk względem siebie, ale umożliwia ich wzajemny przesuw liniowy w kierunku pionowym, co umożliwia zamykanie chwytaka przez siłownik 42, niezależnie od obrotu szczęk wywołanego siłownikiem wahadłowym 51. Szczęka górna 48 ma wypust C, na szerokości mniejszej niż połowa jej średnicy, w kształcie dwuściętego prostopadłościanu. Jednocześnie szczęka dolna 45, na całej swej szerokości ma zagłębienie pryzmatyczne D, przy czym wypust C i zagłębienie D mają takie same kąty szczytowe β. Skutkuje to tym, że zaciskany między nimi pas cięgnowy o przekroju kołowym lub klinowym, jest pozycjonowany dokładnie w środku geometrycznym obu szczęk (fig. 5 i fig. 6).

Zespół grzewczy 3 natomiast, zbudowany jest z płyty górnej 54 i płyty dolnej 55 przykręconych do wózków 5b, 6b i 7 prowadnic liniowych, przy czym do płyty dolnej 55 przykręcona jest obudowa nakrętki tocznej 19 poprzez uchwyt 56, dzięki czemu możliwe jest przesuwanie zespołu grzewczego wzdłuż szyn prowadnic 8, 9 i 10. Płyta górna 54 i dolna 55 połączone są prętami 57, na których zamontowana jest płyta pośrednia 58, co stanowi ostoję zespołu grzewczego 3. Pionowe położenie płyty pośredniej może być regulowane. Elementy robocze zespołu grzewczego, stanowią zamontowane w sposób przesuwny do płyty pośredniej 58: urządzenie grzewcze 59 z gorącą płytą 60. Urządzenie grzewcze 59 jest zamontowane za pomocą oprawek 65 do wózków 61 prowadnicy liniowej, współpracującej suwliwie z szyną 63, przykręconą do płyty pośredniej 58. Wysuwanie lub wsuwanie urządzenia grzewczego 59 z gorącą płytą 60, umożliwia siłownik pneumatyczny dwustronnego działania 63, który poprzez popychacz 64, oddziałuje na urządzenie grzewcze (fig. 7).

Działanie modułu łączenia pasów cięgnowych jako element urządzenia do zautomatyzowanego zgrzewania doczołowego pasów cięgnowych, polega na wykonaniu odpowiedniej manipulacji zgrzewanym pasem, w taki sposób aby jego płaskie powierzchnie końcowe były odpowiednio zorientowane. Moduł łączenia pasów cięgnowych umożliwia przeprowadzenie kinematycznie sterowanego procesu zgrzewania pasów do postaci zamkniętej pętli. W tym celu zakończenia pasa są zaciskane w szczękach 27, 30, 45 i 48 chwytaka przesuwnego 2 i nieprzesuwnego 1, poprzez opuszczenie płyt górnych 21 i 39 chwytaków 1 i 2, za pomocą siłowników pneumatycznych liniowych 24 i 42. W wyniku tego, szczęki 27, 30, 45 i 48 chwytaków 1 i 2 zbliżają się do siebie, przy czym płaskie powierzchnie występów A i C szczęk górnych 30 i 48, dociskają pas do pryzmatycznej powierzchni zagłębień B i D. Zapewnia to pewne uchwycenie i pozycjonowanie zakończeń pasa. Zamknięte szczęki 27, 30, 45 i 48 chwytaków 1 i 2, są obracane o 180°, przez siłowniki wahadłowe 33 i 51, oddziałujące na trzpienie obrotowe górne 28 i 46, poprzez przekładnie pasowe z pasem zębatym 32 i 50. W wyniku tego, zakończenia pasów są zorientowane równolegle do siebie w określonej odległości, co kończy przygotowanie pasa do zgrzewania.

Zgrzewanie pasa jest możliwe dzięki wysunięciu urządzenia grzewczego 59 z gorącą płytą 60 przez siłownik 63, co powoduje, że płyta 60 znajduje się pomiędzy zakończeniami pasa. Odpowiednie sprzężenie kinematyczne, pomiędzy zespołem grzewczym 3, a chwytakiem przesuwnym 2, uzyskane dzięki zastosowanej konfiguracji napędzanych za pomocą jednego silnika 11, dwóch śrub tocznych 13 i 16 o różnych skokach, umożliwia jednoczesne dociśnięcie obu końcówek pasa do gorącej płyty 60. Końcówka pasa zamontowana w chwytaku przesuwnym 2 zbliża się i jest dociskana do gorącej płyty 60 z określoną prędkością, przy czym gorąca płyta 60 w tym samym czasie, przemieszcza się z prędkością o połowę mniejszą w kierunku końcówki pasa zamontowanej w chwytaku nieprzesuwnym 1. W wyniku tego docisk z obu stron gorącej płyty jest jednakowy. Dodatkowo, podczas łączenia końcówek pasa ze sobą, tuż po ich nagrzaniu i uplastycznieniu, gorąca płyta 60 wsuwa się w położenie spoczynkowe, w wyniku działania siłownika 63, po czym chwytak przesuwny 2 może swobodnie przemieszczać się w kierunku chwytaka nieprzesuwnego 1, dzięki czemu końcówki pasa mogą być do siebie dociśnięte, co umożliwia zrealizowanie połączenia.

Spis oznaczeń rysunków:

Mocowanie modułu łączenia:

- chwytak nieprzesuwny

- chwytak przesuwny

- zespół grzewczy

- rama urządzenia zgrzewającego

- wózek prawy prowadnicy liniowej

- wózek lewy prowadnicy liniowej

- wózek górny prowadnicy liniowej

- szyna profilowa prawa

- szyna profilowa lewa

- szyna profilowa górna

- silnik elektryczny z układem pomiaru położenia kątowego

- sprzęgło podatne śruby napędowej chwytaka

- śruba toczna napędu chwytaka przesuwnego

- łożyska toczne śruby napędowej chwytaka

- nakrętka toczna napędu chwytaka

- śruba toczna napędu zespołu grzewczego

- łożyska toczne śruby zespołu grzewczego

- sprzęgło podatne śruby zespołu grzewczego

- nakrętka toczna napędu zespołu grzewczego

Zespół chwytaka nieprzesuwnego:

- wypust szczęki górnej

- zagłębienie w szczęce dolnej

- kąt szczytowy wypustu i zagłębienia

- płyta dolna

- płyta górna przesuwna

- łożyska toczne liniowe

- słupy prowadzące

- liniowy siłownik pneumatyczny

- trzpień obrotowy dolny

- łożyska skośne trzpienia dolnego

- szczęka dolna chwytaka nieprzesuwnego

- trzpień obrotowy górny

- łożyska skośne trzpienia górnego

- szczęka górna chwytaka nieprzesuwnego

- koło pasowe chwytaka nieprzesuwnego

- pasek zębaty chwytaka nieprzesuwnego

- wahadłowy siłownik pneumatyczny

- płyta napinacza

- płyta ślizgowa szczęk

Zespół chwytaka przesuwnego:

- wypust szczęki górnej

- zagłębienie w szczęce dolnej

- kąt szczytowy wypustu i zagłębienia

- płyta dolna

- rama przestrzenna chwytaka przesuwnego

- uchwyt prowadzący

- płyta górna przesuwna

- łożyska toczne liniowe

- słupy prowadzące

- liniowy siłownik pneumatyczny

- trzpień obrotowy dolny

- łożyska skośne trzpienia dolnego

- szczęka dolna chwytaka przesuwnego

- trzpień obrotowy górny

- łożyska skośne trzpienia górnego

- szczęka górna chwytaka przesuwnego

- koło pasowe chwytaka przesuwnego

- pasek zębaty chwytaka przesuwnego

- wahadłowy siłownik pneumatyczny

- płyta napinacza

- płyta ślizgowa szczęk

Zespół grzewczy:

- płyta górna zespołu grzewczego

- płyta dolna zespołu grzewczego

- uchwyt prowadzący

- pręty łączące płyty dolną i górną

- płyta pośrednia zespołu grzewczego

- urządzenie grzewcze

- nagrzewana płyta

- wózki prowadnicy urządzenia grzewczego

- szyna prowadnicy urządzenia grzewczego

- siłownik pneumatyczny wysuwu urządzenia grzewczego

- popychacz urządzenia grzewczego

- oprawka urządzenia grzewczego

Claims (8)

1. Moduł łączenia pasów cięgnowych jako element urządzenia do zautomatyzowanego zgrzewania doczołowego pasów cięgnowych, znamienny tym, że składa się z: chwytaka nieprzesuwnego (1), chwytaka przesuwnego (2) oraz zespołu grzewczego (3), przy czym chwytak nieprzesuwny (1) jest zamontowany nieruchomo względem ramy urządzenia (4), a chwytak przesuwny (2) i zespół grzewczy (3) zamontowane są przesuwnie względem ramy urządzenia (4), przy czym chwytak nieprzesuwny (1) wyposażony jest w płytę dolną (20) stanowiącą ostoję zespołu (1), zamocowaną nieruchomo względem ramy (4) za pomocą połączeń śrubowych i płytę górną przesuwną (21), przy czym płyta górna (21) prowadzona jest na prowadnicach liniowych, z łożyskami tocznymi liniowymi (22) i słupami prowadzącymi (23), zamontowanymi w płycie dolnej (20), a ruch płyty górnej (21) w kierunku pionowym, wymuszony jest za pomocą siłownika pneumatycznego dwustronnego działania (24), przykręconego do płyty dolnej (20), w której to również zamontowany jest trzpień obrotowy dolny (25), łożyskowany na dwóch łożyskach skośnych (26), do którego przykręcona jest szczęka dolna (27) chwytaka nieprzesuwnego (1), nadto w płycie górnej (21), zamontowany jest trzpień obrotowy górny (28), łożyskowany na dwóch łożyskach skośnych (29), do którego przykręcona jest szczęka górna (30) chwytaka nieprzesuwnego (1), a oba trzpienie obrotowe (25 i 28) ze szczękami (27 i 30) są współosiowe, przy czym na trzpieniu obrotowym górnym (28) zamontowane jest koło pasowe (31), na które poprzez pasek zębaty (32) łączy się z wahadłowym siłownikiem pneumatycznym dwustronnego działania (33) o zakresie ruchu od 0° do 180°, a siłownik wahadłowy (33), zamontowany jest za pomocą płyty napinacza (34) do płyty górnej (21), w związku z czym ruch pionowy płyty górnej (21) i ruch o brotowy szczęki górnej (30) są niezależne, przy czym chwytak przesuwny (2) wyposażony jest ramę przestrzenną (37) zamocowaną za pomocą połączeń śrubowych nieprzesuwnie do dwóch wózków prowadnicy liniowej (5a i 6a), współpracujących przesuwnie z dwiema szyn ami profilowymi (8 i 9) równoległymi względem siebie i zamocowanymi za pomocą połączeń śrubowych w sposób nieruchomy do ramy urządzenia (4), nadto do ramy chwytaka (37) zamocowany w sposób nieprzesuwny jest uchwyt prowadzący (38), nadto chwytak przesuwny (2) wyposażony jest w płytę dolną (36), zamontowaną w sposób nieprzesuwny za pomocą połączeń śrubowych do ramy przestrzennej (37), a także w płytę górną przesuwną (39), przy czym płyta górna (39) prowadzona jest na prowadnicach liniowych, z łożyskami toczny mi liniowymi (40) i słupami prowadzącymi (41), zamontowanymi w płycie dolnej (36), przy czym ruch płyty górnej (39) w kierunku pionowym wymuszony jest za pomocą siłownika pneumatycznego dwustronnego działania (42), przykręconego do płyty dolnej (36), a w płycie dolnej (36) zamontowany jest trzpień obrotowy dolny (43), łożyskowany na dwóch łożyskach skośnych (44), do którego przykręcona jest szczęka dolna (45) chwytaka przesuwnego (2), nadto w płycie górnej (39) zamontowany jest trzpień obrotowy górny (46), łożyskowany na dwóch łożyskach skośnych (47), do którego przykręcona jest szczęka górna (48) chwytaka przesuwnego (2), a oba trzpienie obrotowe (43 i 46) ze szczękami (45 i 48) są współosiowe, przy czym na trzpieniu obrotowym górnym (46) zamontowane jest koło pasowe (49) połączone poprzez pasek zębaty (50) z wahadłowym siłownikiem pneumatycznym dwustronnego działania (51) o zakresie ruchu od 0° do 180°, a siłownik wahadłowy (51), zamontowany jest za pomocą płyty napinacza (52) do płyty górnej (39), w związk u z czym ruch pionowy płyty górnej (39) i ruch obrotowy szczęki górnej (48) są niezależne, przy czym zespół grzewczy (3) zbudowany jest z płyty dolnej (55) przykręconej do dwóch wózków (5b i 6b) prowadnic liniowych, o takiej samej geometrii jak wózki chwyt aka przesuwnego (5a i 6a), współpracujących przesuwnie z dwiema szynami profilowymi (8 i 9), tymi samymi, z którymi współpracują wózki (5a i 6a) chwytaka przesuwnego (2), przy czym do płyty dolnej (55), zamocowany w sposób nieprzesuwny jest uchwyt prowadzący (56), nadto do płyty dolnej (55) zamocowana jest płyta górna (54), przy czym płyta górna (54) i dolna (55) połączone są prętami (57), na których za pomocą połączenia ciernego zamontowana jest płyta pośrednia (58), której pionowe położenie może być regulowane, przy czym do płyty pośredniej (58) zespołu grzewczego (3) zamocowana jest oprawka urządzenia grzewczego (65) w sposób suwliwy, z wykorzystaniem przykręconej w sposób nieruchomy do płyty (58) szyny prowadnicy liniowej (62), z którą w sposób suwliwy współpracują dwa wózki prowadnicy (61), do których w sposób nieprzesuwny zamontowana jest oprawka (65), przy czym w oprawce (65) w sposób nieprzesuwny osadzone jest urządzenie grzewcze (59) z elektrycznie nagrzewaną płytą (60), przy czym oprawka (65) współpracuje z tłoczyskiem siłownika pneumatycznego dwustronnego działania (63), którego korpus jest przykręconym do płyty pośredniej (58), a tłoczysko poprzez popychacz (64) wywołuje przemieszczenie liniowe oprawki (65), przy czym w celu usztywnienia zespołu grzewczego (3) płyta górna (54) zamocowana jest nieprzesuwnie do górnego wózka prowadnicy liniowej (7), współpracującego przesuwnie z górną szyną profilową (10), zamocowaną nieprzesuwnie za pomocą połączeń śrubowych do ramy urządzenia (4) w górnej jej części, w taki sposób, że wszystkie 3 szyny (8, 9 i 10) zamocowane do ramy urządzenia (4), prowadzące zespół grzewczy (3) i chwytak przesuwny (2) są do siebie równoległe.

2. Moduł według zastrz. 1, znamienny tym, że posiada elektryczny silnik o ruchu obrotowym (11) wyposażony w układ pomiaru położenia kątowego, zamontowany nieruchomo do ramy urządzenia (4), napędzający poprzez sprzęgło podatne (12) śrubę toczną (13), łożyskowaną za pomocą pary łożysk tocznych (14) w ramie (4), przy czym śruba ta (13) współpracuje w sposób obrotowo-przesuwny z nakrętką (15), zamontowaną do chwytaka przesuwnego (2) poprzez uchwyt prowadzący (38), połączony za pomocą złącz śrubowych z nakrętką (15) oraz ramą przestrzenną chwytaka przesuwnego (37).

3. Moduł według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że posiada śrubę toczną (16) zespołu grzewczego (3), łożyskowaną za pomocą pary łożysk tocznych (17) w ramie (4), przy czym śruba ta (16) jest napędzana za pomocą sprzęgła podatnego (18), przez współosiowo zamontowaną śrubę toczną (13) chwytaka przesuwnego (2), przy czym śruba ta (16) współpracuje w sposób obrotowo-przesuwny z nakrętką (19) zamontowaną do zespołu grzewczego (3) poprzez uchwyt prowadzący (56), połączony za pomocą złącz śrubowych z nakrętką (19) oraz płytą dolną (55) zespołu grzewczego (3).

4. Moduł według zastrz. 3, znamienny tym, że obie śruby toczne (13 i 16) mają ten sam kierunek zwojów, przy czym śruba toczna (13) chwytaka przesuwnego (2) ma dwukrotnie większy skok od śruby tocznej (16) zespołu grzewczego (3).

5. Moduł według zastrz. 1, znamienny tym, że szczęka górna (30) chwytaka nieprzesuwnego (1), jest sprzężona obrotowo ze szczęką dolną (27) chwytaka nieprzesuwnego (1), za pomocą płytki ślizgowej (35), która jest przykręcona do szczęki górnej (30) i współpracuje z wybraniem w szczęce dolnej (27), umożliwiając także jej (30) przemieszczanie się w kierunku pionowym względem szczęki dolnej (27).

6. Moduł według zastrz. 1 albo 5, znamienny tym, że szczęka górna (30) chwytaka nieprzesuwnego (1) ma wypust (A), na szerokości mniejszej niż połowa średnicy szczęki (30), w kształcie dwuściętego prostopadłościanu, przy czym szczęka dolna (27) chwytaka nieprzesuwnego (1), na całej swej szerokości ma zagłębienie pryzmatyczne (B), przy czym wypust (A) szczęki górnej (30) i zagłębienie (B) szczęki dolnej (27) mają takie same kąty szczytowe (α).

7. Moduł według zastrz. 1, znamienny tym, że szczęka górna (48) chwytaka przesuwnego (2), jest sprzężona obrotowo ze szczęką dolną (45) chwytaka przesuwnego (2), za pomocą płytki ślizgowej (53), która jest przykręcona do szczęki górnej (48) i współpracuje z wybraniem w szczęce dolnej (45), umożliwiając także jej (48) przemieszczenie się w kierunku pionowym względem szczęki dolnej (45).

8. Moduł według zastrz. 1 albo 7, znamienny tym, że szczęka górna (48) chwytaka przesuwnego (2) ma wypust (C), na szerokości mniejszej niż połowa średnicy szczęki (48), w kształcie dwuściętego prostopadłościanu, a szczęka dolna (45) chwytaka przesuwnego (2) na całej swej szerokości ma zagłębienie pryzmatyczne (D), przy czym wypust (C) szczęki górnej (48) i zagłębienie (D) szczęki dolnej (45) mają takie same kąty szczytowe (β).