CN109789592B - 用于切割由热塑性材料制成的管道的方法和设备 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于切割由热塑性材料制成的管道(2)的方法，组合地，该方法包括以下步骤：‑馈送由热塑性材料制成的连续管道(2)；‑使用加热单元(3)局部地并且周向地加热管道(2)的第一局部轴向部分(A1)预先确定的时间；‑使用切割单元(4)没有片屑移除地切割第一经加热的轴向部分(A1)，以获得管道(2)的一件(14)；‑局部并且周向地加热管道(2)的第二局部轴向部分(A2)预先确定的时间，第二轴向部分(A2)放置为距第一部分(A1)达预先确定的距离。

Description

用于切割由热塑性材料制成的管道的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于处理由热塑性材料制成的管道的方法和设备，更具体地是用于切割由热塑性材料制成的管道的方法和设备。

背景技术

由热塑性材料制成的管道例如用作刚性管道，用于卫生用途、用于户外雨水管、用于配水和排水。

由热塑性材料制成的管道在设备中通过挤压工艺生产，使用在缸内旋转的螺杆、通过具有合适的形状和尺寸的模具，该设备将材料推入到塑性状态。

管道生产设备、已知为挤压生产线，包括多个装备，每个针对特定的功能设计，并且在这些装备中同、通常位于生产线的末端有已知为“切割机”的设备，该设备设计为用于将管道切割为具有精确的且预先确定的长度的件。

该设备包括安装在可动的支架上的切割单元，该可动的支架与管道同步并且装备有夹持装置，该切割单元设计为用于在切割操作期间与管道联接。

参照处理工具相对于管道轴线的运动，存在两种不同类型的切割机装置:剪切式切割机设备和行星式切割机设备。

剪切式切割机机器的特征在于运动方向垂直于管道轴线的切割工具的工作运动，而行星式切割机的特征在于切割工具相对于管道轴线的圆周运动。

关于切割，存在没有材料移除的切割技术和带有材料移除的切割技术。

没有材料移除的切割技术主要仅用于较韧并且具有有限的硬度的材料，即特征在高抗动态应力和低抗切割工具穿透的材料，诸如像是PE、PP和PB热塑性塑料。

更具体地，这些材料可以用设计为刀片的切割工具进行切割，刀片具有一个或多个切割边缘或具有围绕相应的轴线自由旋转的圆盘刀片或具有切断刃。

应注意的是，这些切割技术可用于具有相对小的壁厚的管道；另一方面，对于具有相对大的壁厚的管道，同样的切割技术难以执行，因为切割工具(通常是呈圆盘的形状)会经受有利于变形的高水平的应力。

对于具有相对高的硬度和脆型力学性能的材料，上述没有材料移除的切割技术是不可行的，由于它们会容易导致在切割期间管道的失效(其中可能对损坏工具)，并且在任何情况下，切割会是不精确的；在该情况下，管道通常使用带有材料移除的切割技术进行切割。

用于这样的切割技术的切割设备包括金属圆锯，金属圆锯是多锯齿的或具有涂覆有研磨材料的表面。

应注意的是通过移除材料进行的切割会产生大量的片屑，其必须立刻从切割区域移除以避免切割机和/或位于附近的其它设备出故障。

此外，所产生的切屑对使用者是有害的，并且可能静电地充电和粘附到管道壁，使得对管道的后续处理是困难的。

应注意的是，带有材料移除的切割技术也产生有害的振动，其被传递到机器部件。

鉴于上文所述，感受到需要提出一种方法和设备，即便管道具有相对大的壁厚和/或管道具有相对高的硬度和脆性力学特性，该方法和设备仍能够没有材料移除地进行切割。

与本发明相同申请人的专利文献WO 2013/140208提出了一种用于切割由热塑性材料制成的管道的端部的方法和相关的设备，其能够相对于现有技术克服上述缺陷，并且回应本领域中感到的需求。

上述方法包括在切割管道之前在待切割的区域中对管道本身的在先局部加热。

所采用的方法教示了在沿管道的馈送方向可动的承载件上按顺序放置加热单元和在其下游的切割单元。

刚才所述的解决方案，尽管在切割管道方面是却对有效的，但是相对于其集成于其中的生产线的生产能力以及对于相关设备的总体尺寸未被视作是完全令人满意的。

此外，现有技术的切割解决方案并不总是在使用的多功能性方面被认为是令人满意的。

发明公开内容

本发明的目的因此是通过提出一种用于切割管道的方法和设备来满足上述需求，该方法和设备是有效的并且具有高水平的性能。

本发明的另一目的是允许对由具有任何长度、厚度和尺寸的热塑性材料制成的管道的切割获得高质量的成品。

本发明的还有一个目的是提出一种具有有限的总体尺寸的用于切割由热塑性材料制成的管道的设备。

附图简述

参照以上目的，在下面的权利要求书中清楚地描述本发明的技术特征，且参照附图从以下详细说明中其优点会更明了，附图举例示出了本发明的优选的、非限制性的实施例，在附图中：

-图1至图10示意性地示出了使用相关设备致动的、根据本发明的方法的对应的操作步骤；

-图11是根据本发明的设备的优选实施例的示意性立体图，其中横截面中的一些部分及其它被剖切。

本发明优选实施例具体描述

参照附图，标记1表示根据本发明用于切割由热塑性材料制成的管道2的设备的优选实施例。

表述“由热塑性材料制成的管道”用于表示由热塑性材料制成的任何管道、例如由PVC-U、PMMA、ABS(非晶形热塑性塑料)、PE|PP和PB(半结晶热塑性塑料)等。

设备1有利地插入在用于生产由热塑性材料制成的管道件的生产线中，该生产线包括在设备1上游的多个设备，设计为根据预先确定的基本直线的方向D将连续的由热塑性材料制成的管道2馈送到设备1。

参照附图，管道2具有平行于方向D的中心轴线X。

如图11所示，用于切割管道的设备1包括加热单元3和用于切割管道的切割单元4。

图11中示出的设备1的优选实施例也有利地包括用于对由切割单元4切割的管道2的边缘进行斜切的单元5。单元5有利地通过塑性变形执行管道2的端部的斜切。

切割单元4和斜切单元5有利地容纳在舱6内。

本说明书仅描述切割操作；斜切操作实际上对于本发明的目的是可选的。

如图11所示，基本已知的类型的加热单元3安装在相应的第一支架7上。

第一支架7可滑动地接合在相应的第一轨道8上。

切割单元4与包含其的相应的舱6一起由第二支架9支承。

第二支架9可滑动地接合在相应的第二轨道10上。

第一轨道8和第二轨道10相对于彼此纵向地、平行于上述预先确定的方向D地延伸。

第一轨道8和第二轨道10彼此分离。

参照图11，在每个加热单元3和切割单元4处识别了相应的加热和切割平面P1和P2。

加热和切割平面P1和P2垂直于预先确定的方向D，该预先确定的方向D如上所述和如图1至图10中示出地限定了馈送到设备1的、由塑性材料制成的管道2的延伸和馈送方向。

图1至图10示出加热和切割平面P1、P2相应的轨道。

设备1包括第一和第二致动器装置11、12，设计为分别使第一支架7和第二支架9沿着第一轨道8和第二轨道10根据上述预先确定的方向移动。该致动器装置可以是液压、气动或电气类型的。

有利地，第一和第二致动器装置11、12包括相应的、已知类型的电动马达，以及也是已知类型的并且未详细示出的、用于传递相应的第一支架7和第二支架9的运动的装置，诸如带齿形带等。

设备1也包括(未示出)用于马达装置(第一和第二致动器装置)11、12的指令和控制的单元，构造为使第一支架7和第二支架9(以及由它们支承的相应的加热单元3和切割单元4)独立地沿着上述预先确定的方向D、以下文中详细描述的方式移动。

上述加热单元3和切割单元4对设备1限定了用于加热和切割由热塑性材料制成的管道2的相应的装置。

附图中示意地示出的加热单元3优选地包括用于发射电磁波的装置13，构造为周向地、沿管道2的第一局部轴向部分A1和第二局部轴向部分A2的方向发射波。

更具体地，应注意的是，“局部轴向部分”(下文也没有区别的被称为“轴向部分”)表示具有有限的(优选地小于管道的直径)轴向延伸量的周向部分。

简而言之，仅随后将由切割单元4在其上执行管道的切割的部分被加热。

应注意的是，经加热的第一局部轴向部分A1和第二局部轴向部分A2具有根据管道2的(壁的)厚度和/或管道2的直径的轴向延伸量。

更具体地，根据这方面，第一局部轴向部分A1和第二局部轴向部分A2的轴向延伸量与管道2的直径和/或壁的厚度成比例。

在附图中、并且具体是图11中示出的加热单元3的实施例中，发射装置13有利地包括一对钨丝环形辐射装置，它们单独地标记为13a和13b。

附图中示意地示出的切割单元4优选地具有刀片工具。

替代地，工具的类型是切断工具。

然而，一般地说，该工具是切割工具，构造为用于在经加热的第一局部轴向部分A1和第二局部轴向部分A2处没有片屑移除地切割管道2，即仅使材料分离。

参照刀工具的工作运动，切割单元4有利地构造为该工具能以(径向)垂直于管道2的轴线的运动方向运动，并且同时使得工具具有相对于管道2的轴线X的圆周运动。

换言之，切割工具具有沿径向方向(在管道的厚度之内的)下沉和围绕管道2的轴线X旋转的运动。

优选地，切割管道的步骤所要求的用于加热管道2的步骤包括沿其两个第一局部轴向部分A1和第二局部轴向部分A2的方向发射电磁波的步骤。

因此，优选地，管道2的第一局部轴向部分A1和第二局部轴向部分A2由入射在第一局部轴向部分A1和第二局部轴向部分A2的外表面上电磁波加热。

应注意的是，电磁波穿过管道2的壁传播，用于在极短的时间内加热管道2的第一局部轴向部分A1和第二局部轴向部分A2的整个部分。

加热管道2的步骤目的在于达到热塑性材料对于切割最优的合适的热学和流变学状态。在预先确定的时间之后，达到最终的热学和流变学状态，在该预先确定的时间中致动了发射电磁波的步骤。

在预先确定的持续时间的该步骤中，已知类型且未示出的传感器装置测量极限操作温度的达到，并且使用合适的指令确定达到所述温度时电磁波的发射的终止，以及如果测得的温度落到极限温度以下则随后重启发射。

在使用中，如图1所示，加热单元3和切割单元4在相对的“0”位或行程起始中等待，而被挤出的管道2以恒定的速度沿着预先确定的方向D、沿箭头F的方向前进。

根据图2所示的操作构造，管道2的第一局部轴向部分A1到达加热单元3，切割要在该第一轴向部分处进行。

因此，借助相应的、上述的第一致动器装置11加热单元3使其移动加速，直到与第一局部轴向部分A1同步并且与其成一体地移动为止，加热开始。

明显的是，当说起加热单元3的运动时，参照相应的第一支架7的沿着相应的第一轨道8、沿方向D的移动，加热单元3与该第一支架成一体。

参照图3，加热单元3与管道2成一体地根据由箭头F表示的方向，继续其沿着方向D的运动，加热随后将被切割的上述第一局部轴向部分A1。切割单元4静止在其“0”位中。

如图4所示，在对管道2在其第一局部轴向部分A1处进行加热时，加热单元3达到最小允许距离，其中切割单元4仍基本静止。

参照图5，上述达到最小距离的状态导致切割单元4启动并且也以与管道2同步的方式移动，有利地维持相对于加热单元3的上述距离。

以类似于上文参照加热单元3所描述的，明显的是，当说到切割单元4时，参照相应的第二支架9沿着相应的第二轨道10、沿方向D的运动能，切割单元4集成到该第二支架9。

如图6所示，当完成了对于加热第一局部轴向部分A1的步骤的预先确定的时间，则加热单元3反转其运动(即，始终沿方向D，但是沿反方向，如由箭头F’表示的)，并且其寻找管道2上待加热的新区域、即第二局部轴向部分A2。

上述第一和第二第一局部轴向部分A1和第二局部轴向部分A2的间隔由上述且未示出的指令和控制单元确定，其根据相对于所要求的管道2的件的尺寸特征来支配支承加热单元3和切割单元4的第一支架7和第二支架9的随之发生的运动。

再次参照图6，管道2继续以恒定的速度馈送，并且同时切割单元4也逆转其方向(及，始终沿方向D但是以由箭头F’标示的方向)，并且其与管道2在第一局部轴向部分A1处同步，对第一局部轴向部分A1的加热刚结束。

如图7所示，定位在经加热第一局部轴向部分A1上的切割单元4再次逆转其运动并且与管道2沿箭头F的方向同步移动。在管道2和切割单元4的同步运动的该情况下，切割单元在第一局部轴向部分A1处执行管道2的切割。

如图8所示，在切割单元4在第一局部轴向部分A1处执行其切割动作时，加热单元3与待加热以供接着的切割的新区域、即第二局部轴向部分A2再同步。

在该情形期间，用于切割第一局部轴向部分A1和用于加热第二局部轴向部分A2的两个步骤同时执行。

在完成在第一局部轴向部分A1处的切割步骤之后，具有预先确定的第一长度L1的管道的第一件14从连续的管道2开始形成。

如图9所示，在完成在第一局部轴向部分A1处的切割程序之后，并对于所有目的和意图产生切割为具有长度L1的管道的第一件14，加热单元3继续加热第二局部轴向部分A2的步骤，而切割单元4已反转其运动并且朝向其“0”位置运动或在任何情况下朝向距加热单元3达最小距离的情况运动，如果其具在其与管道2成一体的运动方面已超过切割单元4的“0”位置。

如图10所示，切割单元4和加热单元3再次作为整体地与管道2一起沿箭头F的方向运动，而加热单元3正加热接着切割的区域，即，第二局部轴向部分A2。仅作为示例，以长度L2示出的第一局部轴向部分A1与第二局部轴向部分A2之间的距离大于L1，并且因此制备中的管道的第二件将会具有比第一件14的长度L1更大的长度L2。

随后，未示出的，图6至图10中已示出并且分别描述了的步骤被重复。

根据本发明的方法和设备实现了预设的目的并且具有重要的优点。

与本发明相连的第一个优点是具有对于切割管道件必需的显著减少的周期时间。实际上，由于两个加热和切割单元可能相对彼此独立地运动，能够至少部分地与对先前经加热的部分的切割同时地执行对管道的轴向部分的加热。

另一优点由对甚至具有小于两个单元之间的最小距离的长度的件进行切割的可能性给出，这对于现有技术设备是不可能的。

与本发明相联系的还有一优点是切割设备总体尺寸的减小。实际上，对于现有技术的切割设备，由于切割和加热单元刚性地连接到彼此，用于加热轴向部分的共用的支架的行程(沿着方向D)必须被加到用于切割的行程，以限定总行程和所导致的设备的总体尺寸。

然而，由于根据本发明的方法和设备，加热单元和切割单元的行程不用夹在一起，而是部分地叠置，由此减小了沿管道的馈送方向的设备的总体尺寸。

Claims (8)

1.一种用于切割由热塑性材料制成的管道(2)的方法，组合地，该方法包括以下步骤：

-馈送由热塑性材料制成的连续管道(2)；

-使用加热单元(3)对管道(2)的第一局部轴向部分(A1)局部并且周向地加热预先确定的时间；

-使用切割单元(4)对经加热的所述第一局部轴向部分(A1)没有片屑移除地进行切割，以获得所述管道(2)的一件(14)；

-对所述管道(2)的第二局部轴向部分(A2)局部并且周向地加热预先确定的时间，所述第二局部轴向部分(A2)放置为距所述第一局部轴向部分(A1)达预先确定的距离(L2)，特征在于，对所述第二局部轴向部分(A2)局部并且周向地加热的步骤至少部分地与切割所述第一局部轴向部分(A1)的步骤同时地致动。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述连续的管道沿预先确定的直线方向(D)馈送，特征在于，所述方法包括在所述管道(2)沿着预先确定的方向(D)连续运动的同时将所述加热单元(3)和所述切割单元(4)沿着预先确定的方向(D)相对于彼此运动的步骤。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述加热单元(3)和所述切割单元(4)沿着预先确定的方向(D)相对于彼此运动的步骤由相应的致动器装置致动，每个所述致动器装置作用在所述加热单元(3)和所述切割单元(4)的相应一个上，并且每个所述致动器装置能独立于彼此地被驱动。

4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，局部并且周向地加热所述第二局部轴向部分(A2)的步骤由已致动对所述第一局部轴向部分(A1)的加热的相同的加热单元(3)致动。

5.一种用于切割由热塑性材料制成的管道的设备，组合地包括：

-加热装置(3)，设计为用于在预先确定的操作温度下对所述管道(2)的局部轴向部分周向地加热；

-用于切割所述管道(2)的经加热的所述局部轴向部分的切割装置(4)，特征在于，所述加热装置(3)和切割装置(4)设置在第一支架(7)和第二支架(9)的两个相应支架上，所述第一支架(7)和所述第二支架(9)能沿着所述管道(2)的轴向延伸的预先确定的方向(D)轴向地运动，所述第一支架(7)和所述第二支架(9)能相对于彼此独立地移动。

6.如权利要求5所述的设备，包括用于所述第一支架(7)和所述第二支架(9)的滑动的相应的轨道，其特征在于，所述设备包括相应的致动器装置，设计为用于使所述第一支架(7)和第二支架(9)沿着所述轨道根据所述预先确定的方向(D)运动。

7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述设备包括所述致动器装置的指令和控制装置，设计为独立地使所述第一支架(7)和所述第二支架(9)沿着预先确定的方向运动，以允许所述加热装置(3)和所述切割装置(4)在所述管道(2)的分离的两个所述局部轴向部分上同时操作。

8.如权利要求6或7所述的设备，其特征在于，所述轨道，包括用于所述第一支架(7)的滑动的第一轨道(8)和用于所述第二支架(9)的滑动的第二轨道(10)，所述第一轨道(8)与所述第二轨道(10)分离。

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