устройство для высокочастотной сварки изделий из термопластичных материалов

Формула изобретения

Устройство для высокочастотной сварки изделий из термопластичных материалов, содержащее пресс, включающий верхнюю и нижнюю рабочие плиты и средства вертикального перемещения нижней плиты пресса, по меньшей мере один загрузочный стол и средства его горизонтального перемещения в рабочую зону пресса, защитный экран, состоящий из двух частей, образующих в горизонтальной плоскости разъемное соединение при помощи упругого элемента, установленного на верхней части экрана, при этом верхняя часть экрана охватывает верхнюю рабочую плиту пресса и неподвижно закреплена на его корпусе, а нижняя часть экрана соединена с загрузочным столом, образуя с ним контейнер для размещения электродов рабочего конденсатора со свариваемыми деталями, отличающееся тем, что контактная поверхность верхней рабочей плиты пресса расположена выше плоскости, в которой расположен нижний край упругого элемента верхней части экрана, на расстоянии, равном величине вертикального хода нижней части экрана, соответствующей необходимой для его электрического замыкания деформации упругого элемента, при этом глубина контейнера выбрана равной высоте электродов рабочего конденсатора со свариваемыми деталями.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сварке изделий из термопластичных материалов токами высокой частоты.

Известно устройство для высокочастотной сварки (ВЧС) изделий из термопластичных материалов, включающее пресс, содержащий верхнюю и нижнюю рабочие плиты, одна из которых является высокопотенциальной, другая - низкопотенциальной. Одна из рабочих плит также является прессовой (силовой), то есть снабжена силовым приводом заданной мощности, другая плита в процессе сварки остается неподвижной. Между рабочими плитами пресса размещается загрузочный стол, предназначенный для установки электродов рабочего конденсатора со свариваемыми деталями (технологическая оснастка), к которым подводится высокочастотная (ВЧ) энергия. Экранирование рабочего пространства пресса осуществляется при помощи экранирующего устройства (экрана), как правило, разъемного. Процесс сварки (подача ВЧ энергии на электроды рабочего конденсатора) может быть начат только при замкнутом экране. По крайней мере одна часть экрана устанавливается с возможностью перемещения, при этом перемещение подвижной части может осуществляться независимо или быть связанным с движением других частей элементов устройства (Федорова И. Г. Безменов Ф. В. Высокочастотная сварка пластмасс. Л. Машиностроение, 1980, с. 54).

Недостатком устройства с независимым приводом подвижной части экрана (с независимым перемещением подвижной части экрана) является, при прочих равных условиях, проигрыш в производительности, так как она зависит от времени срабатывания приводных устройств (машинного времени). В рассматриваемом случае часть машинного времени это время, необходимое для замыкания экрана, которое тем больше, чем больше ход подвижной части экрана, необходимый для его замыкания, то есть чем больше толщина свариваемых деталей (b) и размеры (высота l) рабочего конденсатора. Этот недостаток устраняется путем совмещения замыкания и размыкания экрана с движением других элементов пресса, что значительно упрощает конструкцию устройства.

Другим существенным фактором, влияющим на производительность, является время, затрачиваемое на сведение и разведение плит пресса. Поэтому для повышения производительности стремятся свести к минимуму необходимый ход силовой плиты пресса. В процессах с независимым замыканием экрана ход силовой плиты пресса не зависит от величин b и l, и поэтому такие прессы являются предпочтительными при сварке объемных (высоких) изделий.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для высокочастотной сварки изделий из термопластичных материалов, содержащее пресс, включающий верхнюю и нижнюю рабочие плиты, и средства вертикального перемещения нижней плиты пресса, по меньшей мере один загрузочный стол и средства его горизонтального перемещения в рабочую зону пресса, защитный экран, состоящий из двух частей, образующих в горизонтальной плоскости разъемное соединение при помощи упругого элемента, установленного на верхней части экрана, при этом верхняя часть экрана охватывает верхнюю рабочую плиту пресса и неподвижно закреплена на его корпусе, а нижняя часть экрана соединена с загрузочным столом, образуя с ним контейнер для размещения электродов рабочего конденсатора со свариваемыми деталями (Федорова И. Г. Безменов В. Ф. Высокочастотная сварка пластмасс. Л. Машиностроение, 1980, с. 65 77).

Разъемное соединение частей защитного экрана должно обеспечить при их сведении надежное электрическое замыкание, для чего недостаточно простого касания элементов разъема, а требуется некоторая определенная деформация его упругих элементов. Величина такой деформации, как правило, определяется экспериментально и фиксируется как соответствующая необходимая величина хода подвижной части экрана. Для того чтобы обеспечить возможность сварки изделий с разновысоким положением сварного шва, верхняя плита пресса устанавливается с возможностью регулировочных перемещений, диапазон которых равен заданному диапазону толщин (высот) свариваемых деталей. Исходное положение верхней плиты пресса при настройке для сварки деталей заданной высоты определяется тем, что при подаче нижней плиты пресса (нижней части экрана) в момент электрического замыкания экрана контактная поверхность верхней плиты должна занять положение, обеспечивающее прижим свариваемых деталей. Величина хода нижней части экрана при этом определяется величиной зазора, обеспечивающего беспрепятственное прохождение рабочего конденсатора и нижней кромки части экрана в рабочее пространство пресса, величиной разности между высотой нижней части экрана и высотой рабочего конденсатора со свариваемыми деталями (т. е. толщиной свариваемых деталей) и величиной хода, необходимого для электрического замыкания экрана.

Известное устройство имеет определенные преимущества, меньшее время технологического цикла, как правило, меньшее время хода подвижной части экрана, относительная простота, меньшая металлоемкость.

Однако в указанном устройстве необходима перестройка пресса при переходе к сварке изделий других размеров, то есть регулировка положения верхней плиты пресса при переходе к работе с изделиями другого размера. Кроме того, имеет место зависимость величины хода нижней части экрана, то есть нижней силовой плиты пресса от высоты рабочего конденсатора со свариваемыми деталями.

Необходимость обеспечения изменения положения плиты пресса (то есть ее подвижности, с целью регулировки) увеличивает металлоемкость конструкции. Этот процесс является дополнительной наладочной операцией, усложняющей эксплуатацию, и, как правило, требующей дополнительного контроля параллельности поверхности рабочих плит пресса после переналадки. Необходимость обеспечения достаточно большого хода силовой плиты также увеличивает металлоемкость конструкции. Кроме того, при сварке изделий большой высоты величина хода нижней части экрана будет достаточно большой, что снижает производительность.

Техническим результатом изобретения является обеспечение минимально возможного хода пресса независимо от высоты свариваемых деталей, уменьшение металлоемкости устройства.

Для достижения технического результата в устройстве для высокочастотной сварки изделий из термопластичных материалов, содержащем пресс, включающий верхнюю и нижнюю рабочие плиты и средства вертикального перемещения нижней плиты пресса, по меньшей мере один загрузочный стол и средства его горизонтального перемещения в рабочую зону пресса, защитный экран, состоящий из двух частей, образующих в горизонтальной плоскости разъемное соединение при помощи упругого элемента, установленного на верхней части экрана, при этом верхняя часть экрана охватывает верхнюю рабочую плиту пресса и неподвижно закреплена на его корпусе, а нижняя часть экрана соединена с загрузочным столом, образуя с ним контейнер для размещения электродов рабочего конденсатора со свариваемыми деталями, согласно изобретению контактная поверхность верхней рабочей плиты пресса расположена выше плоскости, в которой расположен нижний край упругого элемента верхней части экрана на расстоянии, равном величине вертикального хода нижней части экрана, соответствующей необходимой для его электрического замыкания деформации упругого элемента, при этом глубина контейнера выбрана равной высоте электродов рабочего конденсатора со свариваемыми деталями.

В данном устройстве отсутствует необходимость изменения положения верхней рабочей плиты пресса при переходе к работе с деталями другого размера, так как глубина контейнера соответствует высоте рабочего конденсатора, и величина хода силовой плиты пресса, необходимого для замыкания частей экрана, зависит только от величины зазора между краями упругого элемента и нижней части экрана плюс требуемая величина деформации упругого элемента.

Выбор величины упругой деформации обеспечивает достижение при замыкании экрана требуемого прижима свариваемых деталей, то есть при замыкании частей экрана контактная поверхность верхней рабочей плиты пресса занимает положение, необходимое для начала процесса сварки.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема устройства; на фиг. 2 узел 1 на фиг. 1.

Устройство для высокочастотной сварки изделий из термопластичных материалов содержит пресс, включающий корпус 1, верхнюю 2 и нижнюю 3 рабочие плиты, средства вертикального перемещения нижней плиты 3 в виде пневмоцилиндра 4, по меньшей мере один загрузочный стол со средствами его горизонтального перемещения в рабочую зону пресса в виде загрузочного устройства 5 и защитный экран. Защитный экран состоит из двух частей, при этом нижняя часть экрана соединена с загрузочным столом, образуя с ним контейнер 6. Верхняя часть 7 экрана охватывает верхнюю рабочую плиту 2 пресса и неподвижно закреплена на корпусе. Контейнер 6 служит для размещения электродов 8 и 9 рабочего конденсатора со свариваемыми деталями 10 и 11.

Глубина контейнера 6 равна высоте электродов со свариваемыми деталями. Части экрана образуют в горизонтальной плоскости разъемное соединение при помощи упругого элемента 12, установленного на верхней части 7 экрана. Контактная поверхность верхней рабочей плиты 2 пресса расположена выше плоскости, в которой расположен нижний край упругого элемента 12 на расстоянии d, равном величине вертикального хода нижней части 7 экрана, соответствующей необходимой для его электрического замыкания деформации упругого элемента 12.

Расстояние d определяется для каждого выбранного типа разъемного соединения экспериментально. Соответствие высоты рабочего конденсатора глубине контейнера обеспечивается либо при конструировании рабочего конденсатора (технологической оснастки) для конкретного типа изделий, либо использованием соответствующих прокладок. При конструировании устройства глубина контейнера выбирается достаточной для сварки изделий требуемой высоты. Таким образом, в данной конструкции контактная поверхность верхнего электрода рабочего конденсатора совпадает с плоскостью расположения верхнего края нижней части экрана, образующей с загрузочным столом контейнер. Зазор между обращенными друг к другу краями обеих частей экрана, необходимый для уверенного прохождения загрузочного контейнера в рабочее пространство пресса, определяется точностью изготовления и жесткостью конструкции в реальных конструкциях, может не превышать 5 мм. Из сказанного выше видно, что ход нижней плиты пресса в этом случае равен величине указанного зазора плюс величина d. Следовательно, величина хода нижней плиты пресса (нижней части экрана) не зависит от размеров свариваемых деталей.

Устройство работает следующим образом.

Части свариваемого изделия 10 и 11 помещаются между электродами 8 и 9 рабочего конденсатора, находящегося внутри загрузочного контейнера 6, установленного на загрузочном устройстве 5. Загрузочное устройство перемещает контейнер в рабочую зону пресса, находящуюся между верхней 2 и нижней 3 рабочими плитами пресса. При срабатывании пневмоцилиндра 4 нижняя силовая плита, упираясь в дно контейнера, перемещает контейнер вверх на величину хода h. По мере перемещения контейнера на величину хода h выбирается зазор a и далее верхний торец контейнера вступает в контакт с упругим металлическим элементом 12, закрепленным на нижнем торце верхней части экрана 7, деформируя упругий элемент на величину d. В момент окончания хода h верхний электрод вступает в контакт с верхней рабочей плитой. В этом состоянии устройство готово к осуществлению сварки.