PL243771B1 - Urządzenie do zautomatyzowanego zgrzewania doczołowego pasów cięgnowych - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do zautomatyzowanego zgrzewania pasów cięgnowych o konstrukcji modułowej, składające się z modułów dozowania (1) i łączenia (2) zabudowanych na modułowej ramie przestrzennej (3), przy czym moduły dozowania (1) i łączenia (2) są nieruchome względem ramy przestrzennej (3), a moduł łączenia (2) składa się z chwytaka nieprzesuwnego (2.1), chwytaka przesuwnego (2.2) oraz modułu grzewczego (2.3), przy czym chwytak nieprzesuwny (2.1) jest zamontowany nieruchomo względem ramy przestrzennej (3) za pomocą spoczynkowych połączeń rozłącznych, przy czym chwytak przesuwny (2.2) i moduł grzewczy (2.3) są zamontowane przesuwnie względem ramy przestrzennej urządzenia (3) i chwytaka nieprzesuwnego (2.1), za pomocą prowadnic liniowych, których szyny są zamontowane nieruchomo względem ramy przestrzennej urządzenia (3), za pomocą spoczynkowych połączeń rozłącznych, przy czym chwytak przesuwny (2.2) i moduł grzewczy (2.3) mogą się przesuwać w płaszczyźnie poziomej, w jednej osi.

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do zautomatyzowanego zgrzewania doczołowego pasów cięgnowych o przekroju kołowym i średnicy od kilku do kilkunastu milimetrów, stosowanych w układach napędowych i transportujących maszyn przemysłowych.

Pasy pasów cięgnowe o przekroju kołowym są zazwyczaj wykonane z elastycznych tworzyw sztucznych np. z poliuretanu lub poliestru, należących do grupy elastomerów termoplastycznych, podatnych na zgrzewanie. Charakteryzują się dużą elastycznością oraz względnie niewielką wytrzymałością, która znacząco maleje wraz ze wzrostem temperatury. W podwyższonej temperaturze, materiał ten podlega zjawisku plastycznego płynięcia, co umożliwia przeprowadzanie operacji technologicznej zgrzewania.

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 płyta urządzenia grzewczego. Końcówki pasa są do niej dociskane, 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 rozgrzane końcówki pasa są dociskane do siebie. Stan ten jest utrzymywany przez określony czas, aż do ochłodzenia złącza. W wyniku tego, na powierzchni kontaktu uplastycznionych zakończeń pasa, dociśniętych do siebie, zachodzą reakcje chemiczne i oddziaływania fizycznie pomiędzy makrocząsteczkami polimeru, które powodują utworzenie połączenia nierozłącznego.

Przebieg procesu technologicznego zgrzewania doczołowego może być kontrolowany na dwa sposoby. Częściej stosowanym rozwiązaniem (ze względu na względnie dużą popularność ręcznego zgrzewania) jest sterowanie siłowe. Polega ono na tym, że dociskanie pasa do gorącej płyty, a potem końcówek pasa do siebie, następuje z określoną i regulowaną siłą (np. siłą ręki operatora w zgrzewaniu ręcznym lub siłą wynikającą z ciśnienia powietrza w siłowniku pneumatycznym wywołującym docisk), która w rozwiązaniach automatycznych jest dodatkowo mierzona. Rozwiązanie to posiada istotną wadę, ponieważ w zależności od rodzaju materiału i wymiaru średnicy pasa (a nawet odchyłek wymiarowych), siła potrzebna do uplastycznienia materiału przyjmuje różne wartości. Przykładanie siły o stałej wartości przez określony czas, powoduje w takim przypadku różny stopień uplastycznienia materiału dla różnych próbek pasa, a w wyniku tego osiągane jest odmienne jego skrócenie. Dodatkowo, siła uplastycznienia przyjmuje również względnie niewielkie wartości, ze względu na to że materiał podlega plastycznemu płynięciu, a pasy charakteryzują się niewielkim polem przekroju poprzecznego, co utrudnia jej kontrolowanie, ponieważ w takim przypadku błędy i ewentualne zakłócenia pomiarowe odgrywają istotną rolę. Czynniki te nie sprzyjają osiągnięciu wysokiej dokładności wymiaru długości obwodu gotowego pasa, a także powtarzalności procesu zgrzewania.

Mniej popularnym rozwiązaniem jest sterowanie kinematyczne, polegające na regulowaniu prędkości i przemieszczenia końcówek pasa podczas zgrzewania, bez uwzględniania wartości sił. W tym przypadku, oprócz wyeliminowania najważniejszej wady regulacji siłowej, osiąga się niższe koszty produkcji urządzenia do zgrzewania, ze względu na względnie tańsze komponenty układu sterowania i mniej skomplikowaną strukturę. Należy jednak zauważyć, że rozwiązanie to jest możliwe do zastosowania, tylko w przypadku zautomatyzowanego zgrzewania, w związku z czym nie jest szeroko stosowane.

Rozwiązanie według wynalazku pozwala na przeprowadzenie procesu łączenia doczołowego pasów cięgnowych z wykorzystaniem metody gorącej płyty, o przekroju kołowym i średnicy od kilku do kilkunastu milimetrów. Umożliwia przeprowadzenie operacji technologicznej zgrzewania w sposób automatyczny, bez konieczności udziału operatora, przy czym nie jest wymagane dodatkowe przygotowywanie pasa cięgnowego do operacji łączenia. Dodatkowo, w efekcie zgrzewania, przy wykorzystaniu zaproponowanego urządzenia, uzyskuje się gotowe pasy cięgnowe o zamkniętym obwodzie, charakteryzujące się wysoką dokładnością i powtarzalnością wymiaru długości obwodu, ze względu na zastosowanie kinematycznego sterowania procesem zgrzewania, z kontrolą pozycji elementów roboczych kluczowych podzespołów.

Zaproponowane rozwiązanie konstrukcyjne zautomatyzowanego urządzenia do zgrzewania doczołowego pasów cięgnowych, pozwala na przeprowadzenie procesu zgrzewania pasów cięgnowych o przekroju kołowym i średnicy od kilku do kilkunastu milimetrów, wykonanych z elastomerów termoplastycznych, do postaci zamkniętej pętli, w sposób zautomatyzowany, bez udziału operatora. Dodatkowo, proces zgrzewania przeprowadzany za pomocą zaproponowanego oprzyrządowania, nie wymaga wcześniejszego przygotowywania pasa, poprzez np. ucinanie do pożądanej długości. Rozwiązanie konstrukcyjne wykorzystuje zaproponowaną 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: WO2011157563, WO2010060962, WO9632219, WO9615898, WO03070452, JP200118070, EP2397311, EP2098324, 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 grzejne oraz narzędzia pomocnicze umożliwiające przygotowanie pasa cięgnowego do zgrzewania. Zestaw ten jest przeznaczony do łączenia pasów klinowych i okrągłych. Tego typu przyrządy są powszechnie stosowane do przeprowadzania operacji zgrzewania w sposób ręczny. Wadą tego rozwiązania w aspekcie procesu produkcji pasów, który wymaga zgrzewania doczołowego, jest brak możliwości automatyzacji zgrzewania z wykorzystaniem tego rozwiązania. Dodatkowo, niekorzystnym jest brak precyzyjnej kontroli uplastyczniania pasa na gorącej płycie, ponieważ proces sterowany jest siłowo, siłą zadawaną ręcznie przez operatora.

Rozwiązanie z serii GF firmy Fischer, stanowi półautomatyczne urządzenie do zgrzewania rur, wykonanych z materiałów termoplastycznych. Jego działanie polega na dociskaniu zgrzewanego 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 grzejna jest ręcznie wyjmowana i zgrzewane elementy dociskane są do siebie. Podobnie jak w przypadku urządzenia VaR, proces ten jest sterowany siłowo. W związku z tym, podstawowe wady tego rozwiązania w aspekcie zgrzewania doczołowego pasów cięgnowych są takie same. Dodatkowo ze względu na specyficzne rozwiązanie konstrukcyjne uchwytów zgrzewanych elementów, urządzenie to nadaje się tylko do zgrzewania przedmiotów nie wrażliwych na wyboczenie.

Opisy patentowe rozwiązań: WO2011157563, WO2010060962, WO9615898, WO03070452, EP2397311, również wskazują na siłowy sposób sterowania procesem zgrzewania. Jak wykazano w przypadku przemysłowej aplikacji takiej metody sterowania, rozwiązanie to jest problematyczne i względnie kosztowne. Jego zastosowanie nie zapewnia zadowalającej dokładności wymiaru długości obwodu gotowego pasa, a także jego powtarzalności. Z tych względów, przedstawione w wyżej wymienionych opisach rozwiązania, nie mogą być zastosowane podczas zgrzewania doczołowego pasów cięgnowych metodą gorącej płyty, przeprowadzanego w sposób automatyczny.

W podobny sposób przedstawiane są wynalazki znane opisów patentowych: francuskiego EP114714 i polskiego PL171331. W tym przypadku jednak, twórcy nie wskazują na sposób sterowania procesem zgrzewania, a na ogólny sposób postępowania podczas zgrzewania i konstrukcję oprzyrządowania do jego wykonania. Wynalazki te charakteryzują się tym, że w obu przypadkach zgrzewanie jest wykonywane w sposób półautomatyczny, przy czym zaprezentowana metoda i oprzyrządowanie, dotyczy zgrzewania elementów o względnie dużej sztywności np. rur. Przedstawione rozwiązania nie mogą być zastosowane do zgrzewania doczołowego pasów cięgnowych, ze względu na małą ich sztywność i możliwe zjawisko wyboczenia. Dodatkowo rozwiązanie to jest kłopotliwe do zautomatyzowania.

Opisy patentowe WO9632219 oraz EP2098324 dostarczają informacji na temat rozwiązań doczołowego łączenia elementów wykonanych z tworzyw sztucznych, o różnym kształcie. W tym przypadku dostarczanie ciepła do obszaru zgrzewania nie następuje za pomocą płytowego źródła ciepła, a poprzez palnik, w formie skupionego strumienia. Metoda tak mogła by być zastosowana do zgrzewania pasów cięgnowych, jednakże nie jest ona właściwa ze względu na nierównomierność nagrzewania materiału. Dodatkowo automatyzacja takiego rozwiązania jest nieco bardziej problematyczna, niż rozwiązań z płytowym źródłem ciepła, ponieważ w tym przypadku należy uwzględnić dodatkowy ruch źródła ciepła w dwóch płaszczyznach.

Rozwiązanie znane z japońskiego opisu patentowego JP200118070 jest dostosowane do zgrzewania doczołowego elementów płytowych lub prętowych. Specyfika 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 powoduje, że makrocząsteczki polimeru łączą się ze sobą, w wyniku czego następuje zgrzewanie. Metoda ta oraz zaprezentowane w opisie oprzyrządowanie, mogłyby znaleźć 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 przemieszczania 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 elementy grzejne, przeznaczone osobno do nagrzewania obu łączonych powierzchni. Elementy te, wraz z uchwytami zgrzewanych przedmiotów, są zamontowane na wspólnych prowadnicach, co pozwala zachować wzajemne pozycjonowanie. Rozwiązanie to, w aspekcie zautomatyzowanego urządzenia zgrzewającego, jest bardzo skomplikowane konstrukcyjnie, co może pogorszyć jego niezawodność. W związku z tym nie zostało zastosowane do zgrzewania doczołowego pasów cięgnowych.

Półautomatyczne urządzenie do zgrzewania doczołowego, znane z opisu patentowego EP1068064, stanowi przesuwny uchwyt części łączonych oraz wychylne ramię z urządzeniem grzejnym, którego kąt wychylenia jest regulowany i mierzony. Istotą procesu zgrzewania przeprowadzanego za pomocą tego oprzyrządowania jest dociskanie części zamontowanej w kolumnie przesuwnej, do rozgrzanej płyty, a przez to dociskanie tej płyty również do drugiej zgrzewanej części, zamontowanej w sztywnym uchwycie. Układ sterowania, mierzy i reguluje kąt płyty grzewczej, przez co steruje również stopniem nadtopienia obu elementów. Tego typu rozwiązanie nie może zostać zastosowane do zautomatyzowanego zgrzewania pasów cięgnowych, ponieważ nie umożliwia łączenia pasów do zamkniętego obwodu. Dodatkowo, w rozważanym zastosowaniu nie ma potrzeby różnicowania stopnia nadtopienia obu zakończeń pasa.

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 byłoby zgrzewania pasów do postaci zamkniętego obwodu. Urządzenie to jest bardzo skomplikowane pod kątem konstrukcyjnym, co jest niekorzystne w aspekcie zastosowania do produkcji przemysłowej.

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.

Zastosowanie rozwiązania według wynalazku pozwala na wykonanie zgrzeiny doczołowej pasa cięgnowego, skutkującej powstaniem pasa o zamkniętym obwodzie, wysokiej dokładności wymiaru obwodu pasa oraz wysokiej powtarzalności przy produkcji seryjnej.

Rozwiązanie według wynalazku pozwala na przeprowadzenie procesu produkcyjnego pasa o zamkniętym obwodzie, wykorzystując kinematyczną metodę sterowania procesem zgrzewania, w sposób bezobsługowy, bez konieczności wcześniejszego przygotowywania pasa, polegające m.in. na jego ucięciu.

Istotą wynalazku jest urządzenie do zautomatyzowanego zgrzewania doczołowego pasów cięgnowych, wykorzystujące metodę zautomatyzowanego zgrzewania doczołowego pasów cięgnowych.

Urządzenie według wynalazku ma konstrukcję modułową i składa się z modułu dozowania elastycznego pasa o przekroju kołowym i modułu łączenia elastycznego pasa o przekroju kołowym. Moduły te zabudowane są na modułowej ramie przestrzennej, przy czym moduł łączenia doczołowego końcówek elastycznego pasa o przekroju kołowym składa się z: chwytaka nieprzesuwnego końcówki pasa nieprzesuwającej się podczas procesu zgrzewania względem modułowej ramy przestrzennej, chwytaka przesuwnego końcówki pasa przesuwającej się podczas procesu zgrzewania względem modułowej ramy przestrzennej a także modułu grzewczego. Chwytak nieprzesuwny jest zamontowany nieruchomo względem ramy przestrzennej, za pomocą spoczynkowych połączeń rozłącznych. Chwytak przesuwny i moduł grzewczy natomiast są zamontowane przesuwnie względem ramy przestrzennej urządzenia, a tym samym chwytaka nieprzesuwnego, dzięki zamocowaniu ich korpusów nieprzesuwnie i nieobrotowo do wózków prowadnic liniowych, które współpracują w sposób przesuwny, z możliwością ruchu tylko w jednej osi, z szynami prowadnic liniowych, które to są zamocowane nieruchomo względem ramy przestrzennej urządzenia, za pomocą spoczynkowych połączeń rozłącznych, w sposób równoległy względem siebie. W wyniku tego chwytak przesuwny i moduł grzewczy przesuwają się w płaszczyźnie poziomej w tym samym kierunku. Moduł dozowania natomiast, zbudowany jest z podajnika rolkowego oraz nożowego układu tnącego, przy czym podajnik i układ tnący są połączone ze sobą w sposób nieruchomy, za pomocą spoczynkowych połączeń rozłącznych. Jednocześnie moduł dozowania połączony jest w sposób nieruchomy, za pomocą spoczynkowych połączeń rozłącznych z ramą urządzenia. Modułowa rama przestrzenna zbudowana jest z wielu profili, połączonych ze sobą za pomocą spoczynkowych połączeń kształtowych, przy czym orientacja poszczególnych profili jest określona za pomocą trzech prostopadłych do siebie osi, w taki sposób że poszczególne profile modułowej ramy przestrzennej wraz z szynami prowadnic liniowych tworzą podstawę do prowadzenia lub utwierdzenia pozostałych elementów urządzenia, w szczególności chwytaka nieprzesuwnego, chwytaka przesuwnego oraz modułu grzewczego. Istotnym jest to, że w zespole chwytaka nieprzesuwnego i przesuwnego, zamontowane są pary obrotowych szczęk chwytających, stanowiące główny element roboczy chwytakó w, odpowiedzialne za chwytanie końcówek pasa, przy czym jednocześnie usytuowane są w strukturze konstrukcyjnej chwytaków w taki sposób, że stanowią najbardziej wysunięty element roboczy i są umieszczone na tej samej wysokości dla obu chwytaków. Osie obrotu szczęk chwytających oraz oś symetrii pasa po wyjściu z modułu dozującego leżą w jednej płaszczyźnie i są do siebie prostopadłe, przy czym oś symetrii pasa jest równoległa do kierunku przemieszczania się chwytaka przesuwnego i modułu grzewczego. Jednocześnie przy czym moduł grzewczy zawiera urządzenie grzewcze z elementem wykonawczym w postaci płaskiej nagrzewanej elektrycznie płyty, przy czym urządzenie grzewcze jest zamontowane nieruchomo w kierunku pionowym na wysokości szczęk chwytaków i ruchomo w kierunku poziomym, który jest prostopadły do kierunku przemieszczania się chwytaka przesuwnego oraz modułu grzewczego i tym samym do osi symetrii pasa, a także prostopadły do płaszczyzny utworzonej przez osie obrotu szczęk.

Moduł dozowania w tym wariacie odpowiedzialny jest za podawanie pasa cięgnowego do modułu łączenia w odpowiedniej ilości, a także za bezstratne ucinanie pasa do pożądanej długości, w etapie przygotowania pasa.

Moduł łączenia odpowiedzialny jest za przygotowanie pasa cięgnowego do zgrzewania, poprzez odpowiednie uchwycenie i zorientowanie jego końców, dzięki temu że w zespole chwytaka nieprzesuwnego i przesuwnego, zamontowane są pary szczęk chwytających, które mogą się obracać ruchem wahadłowym wokół własnej osi w zakresie kątowym od 0° do 180°. W następnym etapie procesu następuje dociśnięcie końcówek pasa do rozgrzanej płyty, dzięki czemu zachodzi proces nagrzewania pasa, a następnie za połączenie rozgrzanych końcówek pasa ze sobą, a także za usunięcie pasa po zgrzaniu ze strefy roboczej urządzenia.

Rozwiązanie według wynalazku przynosi następujące korzyści:

• umożliwia przeprowadzenie procesu zgrzewania doczołowego pasów cięgnowych, z wykorzystaniem metody gorącej płyty, w sposób automatyczny, bez udziału operatora, • umożliwia produkcję seryjną pasów, w trybie ciągłym bez konieczności ingerencji operatora, • umożliwia przeprowadzenie procesu, z kinematycznym sterowaniem przebiegiem zgrzewania, polegającym na zadawaniu i kontrolowaniu przemieszczenia i prędkości podczas uplastyczniania pasa na gorącej płycie i podczas wzajemnego docisku łączonych powierzchni, w wyniku czego proces zgrzewania nie jest wrażliwy na zmiany geometrii zgrzewanych pasów oraz na zmianę materiału, przy czym uzyskiwana jest wysoka dokładność wymiaru obwodu pasa po zgrzaniu i duża powtarzalność w produkcji seryjnej, • umożliwia przeprowadzenie procesu zgrzewania z kinematycznym sterowaniem przebiegu procesu, dzięki czemu uzyskano względnie niskie koszty oprzyrządowania i serwisu urządzenia, • umożliwia przeprowadzenie procesu zgrzewania pasów cięgnowych o dowolnej maksymalnej długości, przy minimalnej długości ograniczonej jedynie geometrią szczęk chwytających, • umożliwia zgrzewanie pasów cięgnowych do postaci zamkniętego obwodu, • umożliwia zgrzewania pasów cięgnowych bez konieczności wcześniejszego ich przygotowania.

Wynalazek w przykładzie realizacji przedstawiono na rysunku, gdzie: fig. 1 przedstawia uproszczony algorytm procesu zgrzewania, fig. 2 i 3 przedstawiają widok ogólny rozwiązania konstrukcyjnego, fig. 4 przedstawia widok urządzenia, podczas wydawania pasa na chwytak przesuwny, fig. 5 przedstawia widok urządzenia, podczas pobierania pasa, fig. 6 przedstawia widok urządzenia pod koniec etapu przygotowania pasa, fig. 7 przedstawia widok urządzenia podczas uplastyczniania pasa, fig. 8 przedstawia widok urządzenia podczas łączenia zakończeń pasa ze sobą, a fig. 9 przedstawia widok urządzenia podczas wydawania pasa o dużej długości, przekraczającej skok chwytaka przesuwnego.

Przykładowy proces zgrzewania składa się z trzech etapów, następujących bezpośrednio po sobie: przygotowania pasa A, właściwego zgrzewania B i wydania pasa C. Po zakończeniu etapu wydania pasa C, niezwłocznie, bez ingerencji człowieka można rozpocząć zgrzewanie kolejnego pasa P (fig. 1).

Urządzenie do zautomatyzowanego zgrzewania pasów cięgnowych ma konstrukcję modułową i składa się z modułu dozowania 1 i łączenia 2, zabudowanych na modułowej ramie przestrzennej 3, przy czym moduły dozowania 1 i łączenia 2 są połączone z ramą przestrzenną 3, w sposób nieruchomy. Moduł dozowania 1 składa się z podajnika 1.1 oraz układu tnącego 1.2, przy czym podajnik 1.1 i układ tnący 1.2 są ze sobą połączone w sposób nieruchomy. Moduł dozowania 1 odpowiedzialny jest za podawanie pasa cięgnowego P do modułu łączenia 2, w odpowiedniej ilości, a także za bezstratne ucinanie pasa P do pożądanej długości. Moduł łączenia 2 składa się z: chwytaka nieprzesuwnego 2.1, chwytaka przesuwnego 2.2 oraz modułu grzewczego 2.3. Chwytak nieprzesuwny 2.1 jest zamontowany nieruchomo, względem ramy 3 urządzenia, a chwytak przesuwny 2.2 i moduł grzewczy 2.3 są zamontowane przesuwnie względem ramy przestrzennej 3, za pomocą prowadnic liniowych 2.4. Chwytak przesuwny 2.2 i moduł grzewczy 2.3 mogą się przesuwać w płaszczyźnie poziomej, w jednej osi. W zespole chwytaka nieprzesuwnego 2.1 i przesuwnego 2.2, zamontowane są pary szczęk chwytających 2.1.1, 2.1.2, 2.2.1 oraz 2.2.2, które mogą się obracać ruchem wahadłowym wokół własnej osi, w zakresie kątowym od 0° do 180°. Moduł grzewczy 2.3 natomiast, zawiera urządzenie grzewcze 2.3.1, z elementem roboczym w postaci płaskiej nagrzewanej płyty 2.3.1.1, przy czym urządzenie grzewcze 2.3.1 może się przesuwać ruchem prostoliniowym, w kierunku prostopadłym do kierunku przemieszczania się chwytaka przesuwnego 2.2. Moduł łączenia 2 odpowiedzialny jest za: przygotowanie pasa cięgnowego P do zgrzewania, poprzez odpowiednie uchwycenie i zorientowanie jego końców Pi oraz P2, następnie dociśnięcie ich do rozgrzanej płyty 2.3.1.1, a następnie za połączenie rozgrzanych końcówek Pi i P2 pasa ze sobą, a także za usunięcie pasa P po zgrzewaniu ze strefy roboczej urządzenia (fig. 2 - fig. 8).

Zgrzewanie pasów polega na tym, że podczas etapu przygotowania A, pas P podawany jest przez niezamknięty chwytak nieprzesuwny 2.1, do chwytaka przesuwnego 2.2, który zamykając się zaciska jego zakończenie P2. Po tym, chwytak przesuwny 2.2 odsuwa się od chwytaka nieprzesuwnego 2.1, pobierając pas P z podajnika 1.1. Po pobraniu pasa P o założonej długości, która jest mierzona w podajniku 1.1, chwytak przesuwny 2.2 zatrzymuje się. W następnej kolejności chwytak nieprzesuwny 2.1 zamyka się, zaciskając drugą końcówkę pasa Pi, po czym następuje ucięcie pasa P przez układ tnący

1.2, zabudowany w module dozującym 1. Po wykonaniu tej czynności szczęki obu chwytaków 2.1.1, 2.1.2, 2.2.1 oraz 2.2.2. obracają się z zaciśniętymi końcówkami pasa Pi i P2 o 180°, co powoduje ustawienie płaskich powierzchni końcówek Pi i P2 naprzeciwko siebie. Po wykonaniu tej czynności, chwytak przesuwny 2.2 zaczyna się przesuwać i zbliża się do chwytaka nieprzesuwnego 2.1, po czym zatrzymuje się w założonej pozycji zapewniającej pewien dystans pomiędzy zakończeniami pasa Pi i P2, kończąc etap przygotowania pasa A (fig. 2 - fig. 8).

Następnie, bezzwłocznie rozpoczyna się etap właściwego zgrzewania B, który polega na tym, że po zatrzymaniu przemieszczania się zakończenia pasa P2 zaciśniętego w chwytaku przesuwnym 2.2, w zadanej odległości od zakończenia pasa Pi, urządzenie grzewcze 2.3.1, zakończone płaską, cienką płytą 2.3.1.1 rozgrzaną do temperatury roboczej, wysuwa się w kierunku prostopadłym do kierunku ruchu chwytaka przesuwnego 2.2, zatrzymując się pomiędzy powierzchniami końcowymi pasa cięgnowego Pi i P2. Następnie chwytak przesuwny 2.2 przesuwa się z pasem P2, w kierunku urządzenia grzewczego 2.3.1, przy czym w tym samym czasie urządzenie grzewcze 2.3.1 dosuwa się do końcówki pasa Pi zamontowanej w chwytaku nieprzesuwnym 2.1. W wyniku tego uzyskiwany jest kontakt zakończeń pasa Pi i P2 i docisk do gorącej płyty 2.3.1.1 z dwóch jej stron jednocześnie, w wyniku czego końcówki pasa Pi i P2 się nagrzewają i uplastyczniają. Po zakończeniu nagrzewania, gorąca płyta 2.3.1.1 jest wysuwana z pomiędzy końcówek pasa Pi i P2 i wraca w pierwotne położenie, a chwytak przesuwny 2.2 dosuwa zaciśniętą w nim końcówkę pasa P2 i dociska ją do zamontowanej w chwytaku nieprzesuwnym 2.1 drugiej końcówki pasa Pi. W ten sposób realizowane jest połączenie końcówek pasa Pi i P2 ze sobą. Etap właściwego zgrzewania B kończy się zatrzymaniem ruchu chwytaka przesuwnego 2.2 i określonym czasowo stanem bezruchu, podczas którego zachodzi chłodzenie złącza (fig. 2 - fig. 8).

Zakończenie procesu produkcji, polega na wydaniu pasa C, podczas którego, chwytak nieprzesuwny 2.1 otwiera się zwalniając pas P, a chwytak przesuwny 2.2 z zaciśniętym w szczękach 2.2.1 i 2.2.2 pasem P, przemieszcza się liniowo zgodnie odsuwając się od chwytaka nieprzesuwnego 2.i. Następnie chwytak przesuwny 2.2 się otwiera zwalniając pas P, przy czym po jego otwarciu szczęki obu chwytaków 2.1.1,2.1.2, 2.2.1 oraz 2.2.2 wykonują kilkukrotny ruch wahadłowy, obracając się w swoim zakresie pracy od 0° do 180° wyrzucają pas P z obszaru chwytania. Ruch ten kończy się zorientowaniem szczęk 2.1.1,2.1.2, 2.2.1 oraz 2.2.2 w pozycji wyjściowej (fig. 2 - fig. 8).

W przypadku zgrzewania pasów P, o długości większej niż skok chwytaka przesuwnego 2.2, wynikający z długości szyn 2.4.i prowadnic liniowych 2.4, w etapie przygotowania pasa A podczas jego pobierania, po uzyskaniu przez chwytak przesuwny 2.2 skrajnego położenia, chwytak ten 2.2 zatrzymuje się, ale pas P jest w dalszym ciągu podawany przez moduł dozowania 1 i odkłada się w przestrzeni pomiędzy chwytakami 2.1 i 2.2, przy czym dalsze etapy B i C pozostają w niezmienionej formie (fig. 2 fig. 8).

Ważną zaletą procesu zgrzewania wykonywanego przy użyciu wynalazku, jest to że podczas wszystkich cykli ruchu chwytaka przesuwnego 2.2 i modułu grzewczego 2.3 z gorącą płytą 2.3.1.1, a w szczególności podczas nagrzewania pasa P na gorącej płycie 2.3.1.1 i łączenia końcówek pasa ze sobą Pi i P2, zadawanymi, a także jednocześnie mierzonymi parametrami są prędkość ruchu oraz przemieszczenie, a parametry technologiczne zgrzewania są opisane w oparciu o: prędkość dociskania pasa P do płyty grzejnej 2.3.1.1 i końcówek pasa Pi i P2 do siebie oraz przemieszczenie się chwytaka przesuwnego 2.2 (fig. 2 - fig. 8).

Dodatkowo, moduł grzewczy 2.3 wraz z płytą grzewczą 2.3.1.1 ma ruch zsynchronizowany z ruchem chwytaka przesuwnego 2.2, w taki sposób, że prędkość przemieszczenia urządzenia grzewczego 2.3.1 ma zawsze ten sam zwrot jak chwytak przesuwny 2.2, ale dwukrotnie mniejsza wartość (fig. i).

W przypadku zgrzewania pasów cięgnowych o dużej długości, przekraczającej skok roboczy chwytaka przesuwnego 2.2, wynikający z długości szyn prowadnic liniowych 2.4.1, po uzyskaniu przez chwytak przesuwny 2.2 skrajnego położenia, chwytak ten zatrzymuje się, ale pas jest w dalszym ciągu podawany przez moduł dozowania i odkłada się pomiędzy chwytakami, przy czym dalsze etapy zgrzewania pozostają w niezmienionej formie.

Podczas wszystkich cykli ruchu chwytaka przesuwnego 2.2 i modułu grzewczego 2.3, a w szczególności podczas nagrzewania pasa na gorącej płycie i łączenia końcówek pasa ze sobą, zadawanymi, a jednocześnie mierzonymi w procesie parametrami mogą być prędkość ruchu oraz przemieszczenie, a parametry technologiczne zgrzewania są opisane w oparciu o: prędkość dociskania pasa do płyty grzejnej i końcówek pasa do siebie oraz przemieszczenie się chwytaka przesuwnego 2.2, w wyniku czego urządzenie nie wymaga względnie kosztownych komponentów układu sterowania, a także utrzymywana jest: duża dokładność i powtarzalność długości obwodu pasa po zgrzewaniu.

Sposób przygotowania pasa i sposób jego zgrzewania, umożliwia zgrzewanie pasów o minimalnej długości ograniczonej wymiarami szczęk chwytaków, przy dowolnie dużej maksymalnej długości.

Claims (1)

1. i. Urządzenie do zautomatyzowanego zgrzewania pasów cięgnowych, znamienne tym, że ma konstrukcję modułową i składa się z modułu dozowania (1) elastycznego pasa o przekroju kołowym (P) i modułu łączenia (2) elastycznego pasa o przekroju kołowym (P) zabudowanych na modułowej ramie przestrzennej (3), przy czym moduł łączenia (2) doczołowego końcówek elastycznego pasa o przekroju kołowym (P) składa się z chwytaka nieprzesuwnego (2.1) końcówki pasa (Pi) nieprzesuwającej się podczas procesu zgrzewania (A, B i C) względem modułowej ramy przestrzennej (3), chwytaka przesuwnego (2.2) końcówki pasa (P2) przesuwającej się podczas procesu zgrzewania (A, B i C) względem modułowej ramy przestrzennej (3) oraz modułu grzewczego (2.3), przy czym chwytak nieprzesuwny (2.1) jest zamontowany nieruchomo względem ramy przestrzennej (3), za pomocą spoczynkowych połączeń rozłącznych, przy czym chwytak przesuwny (2.2) i moduł grzewczy (2.3) są zamontowane przesuwnie względem ramy przestrzennej urządzenia (3), a tym samym chwytaka nieprzesuwnego (2.1), poprzez zamocowanie ich (2.2 i 2.3) korpusów nieprzesuwnie i nieobrotowo do wózków prowadnic liniowych (2.4), które współpracują w sposób przesuwny, z możliwością ruchu tylko w jednej osi, z szynami prowadnic liniowych (2.4.1), które są zamocowane nieruchomo względem ramy przestrzennej urządzenia (3), za pomocą spoczynkowych połączeń rozłącznych równolegle względem siebie, w wyniku czego chwytak przesuwny (2.2) i moduł grzewczy (2.3) przesuwają się w płaszczyźnie poziomej w tym samym kierunku, przy czym moduł dozowania (1) zbudowany jest z podajnika rolkowego (1.1) oraz nożowego układu tnącego (1.2), przy czym podajnik (1.1) i układ tnący (1.2) są połączone ze sobą w sposób nieruchomy, za pomocą spoczynkowych połączeń rozłącznych, przy czym moduł dozowania (1) połączony jest w sposób nieruchomy, za pomocą spoczynkowych połączeń rozłącznych z ramą urządzenia (3), przy czym modułowa rama przestrzenna (3) zbudowana jest z wielu profili, połączonych ze sobą za pomocą spoczynkowych połączeń kształtowych, przy czym orientacja poszczególnych profili jest określona za pomocą trzech prostopadłych do siebie osi, w taki sposób że poszczególne profile modułowej ramy przestrzennej (3) wraz z szynami prowadnic liniowych (2.4.1) tworzą podstawę do prowadzenia lub utwierdzenia pozostałych elementów urządzenia, w szczególności chwytaka nieprzesuwnego (2.1), chwytaka przesuwnego (2.2) oraz modułu grzewczego (2.3), przy czym w zespole chwytaka nieprzesuwnego (2.1) i przesuwnego (2.2), zamontowane są pary obrotowych szczęk chwytających (2.1.1,2.1.2, 2.2.1 oraz 2.2.2), stanowiące główny element roboczy chwytaków (2.1 i 2.2), chwytające końcówki pasa (P1 i P2) i jednocześnie usytuowane w strukturze konstrukcyjnej chwytaków (2.1 i 2.2) w taki sposób, że stanowią najbardziej wysunięty element roboczy i są umieszczone na tej samej wysokości dla obu chwytaków (2.1 i 2.2), przy czym osie obrotu szczęk chwytających (2.1.1,2.1.2, 2.2.1 oraz 2.2.2) oraz oś symetrii pasa (P) po wyjściu z modułu dozującego (1) leżą w jednej płaszczyźnie i są do siebie prostopadłe, przy czym oś symetrii pasa (P) jest równoległa do kierunku przemieszczania się chwytaka przesuwnego (2.2) i modułu grzewczego (2.3), przy czym moduł grzewczy (2.3) zawiera urządzenie grzewcze (2.3.1) z elementem wykonawczym w postaci płaskiej nagrzewanej elektrycznie płyty (2.3.1.1), przy czym urządzenie grzewcze (2.3.1) jest zamontowane nieruchomo w kierunku pionowym na wysokości szczęk chwytaków (2.1.1, 2.1.2, 2.2.1 oraz 2.2.2) i ruchomo w kierunku poziomym, który jest prostopadły do kierunku przemieszczania się chwytaka przesuwnego (2.2) oraz modułu grzewczego (2.2) i tym samym do osi symetrii pasa (P), a także prostopadły do płaszczyzny utworzonej przez osie obrotu szczęk (2.1.1,2.1.2, 2.2.1 oraz 2.2.2).