PL220115B1 - Sposób wytwarzania okien z tworzywa sztucznego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Niniejszy wynalazek dotyczy okien z tworzywa sztucznego.

Ościeżnice okien z tworzywa sztucznego, przykładowo PVC, zawierają ramę składająca się z czterech ramiaków, których końce przycięte są pod kątem 45° i zgrzane ze sobą. W ościeżnicach okien wieloskrzydłowych, pomiędzy skrzydłami mocowane są słupki zawierające odpowiednie okucia dla skrzydeł. Jedną z najbardziej istotnych kwestii przy wytwarzaniu tego typu ościeżnic jest zachowanie dużej precyzji wymiarowej podczas montażu, co przekłada się na końcową precyzję wykonania całego okna.

Proces zgrzewania ramiaków ościeżnicy polega na tym, że końcówki ramiaków są rozgrzewane, co powoduje ich roztopienie, a następnie dociskane do siebie. W wyniku tego procesu wytapia się część krawędzi ramiaka, zwykle od 2,5 do 3 mm, co powoduje jego skrócenie. I tak, do wytworzenia ościeżnicy o szerokości 1000 mm wykorzystuje się ramiaki o długości przykładowo 1006 mm, które ulegają stopieniu o 6 mm. Ze względu na trudności w kontroli procesu topienia ramiaków w większości zgrzewarek, niektóre ramiaki topią się równomiernie, przykładowo po 3 mm z każdej strony, a niektóre nierównomiernie, przykładowo 1 mm z jednej strony i 5 mm z drugiej strony.

W znanych procesach wytwarzania ościeżnic okiennych, z długich profili docina się ramiaki o pożądanej długości, a następnie w ramiakach nawierca się otwory montażowe, przykładowo pod montaż zawiasów czy słupków. Ramiaki z nawierconymi otworami przekazuje się następnie do zgrzewarki, w której formuje się z nich ramę ościeżnicy. Jeśli jednak ramiaki zostaną zgrzane ze sobą w sposób nierównomierny, to spowoduje to przesunięcie otworów montażowych względem ich pożądanego położenia. Może to spowodować przesunięcie położenia zawiasów lub słupka o kilka mm, co obniża szereg jego właściwości, przykładowo szczelność, a w skrajnych przypadkach może uniemożliwić montaż skrzydeł okiennych w ramiaku. Przedstawiony problem powoduje więc nieszczelność okna ze względu na odchylenia okna od wzorca w głównej płaszczyźnie okna.

Ponadto, podczas zgrzewania profili, w miejscu ich łączenia nadmiar stopionego plastiku wypływa się na zewnątrz, tworząc tak zwaną wypływkę lub nadlewkę. Wypływka stanowi element nieatrakcyjny wizualnie. Ponadto, w miejscu w którym do ramy przyłączone są uszczelki, wypływka powoduje uniesienie się uszczelki ku górze, co może spowodować jej późniejsze oddzielanie się od ramy. Ponadto, odstające w narożnikach ramy od powierzchni głównej ramy krawędzie wypływki powodują że rama skrzydła nie przylega dokładnie do ościeżnicy. Przedstawiony problem powoduje więc nieszczelność okna ze względu na odchylenia okna od wzorca w płaszczyźnie prostopadłej do głównej płaszczyzny okna.

Znane są technologie wytwarzania okien, w których po zgrzaniu okna usuwa się wypływkę.

Z europejskiego zgłoszenia patentowego EP1430996 znane jest urządzenie do wygładzania narożników ram okiennych zawierające frez tarczowy o płaszczyźnie skrawania ustawionej równolegle do wypływki. Frez taki umożliwia wygładzanie jedynie narożników o stosunkowo dużych krzywiznach, to znaczy krzywiznach o promieniu mniejszym od średnicy frezu.

Z amerykańskiego zgłoszenia patentowego US2005/0141974 znane jest urządzenie do wygładzania narożników ram okiennych zawierające frez tarczowy o płaszczyźnie skrawania ustawionej prostopadle do wypływki. Frez posiada profil skrawania dopasowany do profilu zewnętrznej krawędzi ramy, tak, aby za jednym przebiegiem wygładzić cały profil zewnętrzny. Frez ten umożliwia wygładzanie jedynie ram o profilu dokładnie odpowiadającym krawędzi skrawania frezu.

Z opisu polskiego zgłoszenia patentowego P.388985 znane jest urządzenie do wygładzania narożników ram okiennych, zawierające narzędzie do usuwania nadlewki, które zawiera pierwszy strug, drugi strug, oraz co najmniej jeden obrotowy frez. Wadą powyższych rozwiązań jest to, że pozwalają na nałożenie uszczelki na okno dopiero po zgrzaniu elementów jego ramy, albo że umożliwiają frezowanie ramy z uszczelką jedynie poza miejscami, w których zamocowana jest uszczelka.

Z publikacji niemieckiego zgłoszenia patentowego DE 19907848 znany jest sposób wytwarzania ram okien lub drzwi z tworzywa sztucznego w ten sposób, że przed zgrzaniem ramiaków z nałożoną uszczelką odcina się z nich fragment uszczelki. Zapobiega to tworzeniu się wypływki na uszczelce, lecz nie zapobiega tworzeniu się wypływki w materiale samego ramiaka, a więc może powodować unoszenie się uszczelki ponad ramiak po zgrzaniu.

Z publikacji niemieckiego zgłoszenia patentowego DE 10148265 znany jest sposób zgrzewania ramiaków ram drzwi lub okien z tworzywa sztucznego, w którym docięte ramiaki dosuwa się do siebie płaszczyznami skośnymi. Pomiędzy ramiaki wprowadza się frez, który wykonuje jednocześnie wybranie

PL 220 115 B1 w obydwu ramiakach. Frez porusza się w kierunku równoległym do płaszczyzny głównej ramiaków, co może powodować nierównomierne odkształcenia uszczelki. Ponadto, rozwiązanie takie wymaga dużej dokładności wymiarowej ramiaków i ich precyzyjnego wycentrowania względem frezu, aby zachować równe szerokości wybrania w obydwu ramiakach.

Z publikacji niemieckiego zgłoszenia patentowego DE 3920462 znane jest urządzenie do nawiercania otworów na okucia w ramach, w którym pozycję otworów ustala się na podstawie punktu referencyjnego umieszczonego na zewnątrz ramy. Rozwiązanie takie wymaga ram wykonanych z dużą dokładnością wymiarową gdyż przy większej tolerancji wymiarowej otwory wykonywane w naprzeciwległych ramiakach mogą być ustawione skośnie względem siebie.

Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania ościeżnic okiennych z tworzywa sztucznego, który zapewni lepszą precyzję wykonania okna, która pozwoli na uniknięcie odchyłek od wzorca zarówno w płaszczyźnie głównej okna, jak i płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny głównej okna.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania okien z tworzywa sztucznego, w którym do profili z tworzywa sztucznego przykleja się uszczelkę, przycina się profile z uszczelką pod kątem 45° uzyskując ramiaki zakończone płaszczyzną skośną i zgrzewa się ze sobą płaszczyzny skośne ramiaków poprzez stopienie materiału ramiaka na głębokość zgrzewania prostopadle do płaszczyzny skośnej, formując ramę skrzydła lub ościeżnicy okna, a w ramiakach ościeżnicy okna wykonuje się otwory do montażu zawiasów i/lub słupka, charakteryzujący się tym, że przed zgrzaniem ramiaków frezuje się fragment uszczelki i fragment ramiaka w obszarze przyległym do płaszczyzny skośnej za pomocą frezu tarczowego o średnicy 40 mm i o 10 zębach, przesuwanego w kierunku prostopadłym do płaszczyzny styku ramiaka z uszczelką na głębokość (x) prostopadle do płaszczyzny skośnej równą od 30% do 70% głębokości zgrzewania i na odległość (y) równą od 30% do 70% głębokości zgrzewania prostopadle do płaszczyzny styku ramiaka z uszczelką przy czym frezowanie prowadzi się przy zmiennej etapowo prędkości obrotowej i prędkości przesuwu frezu w ten sposób, że w pierwszym etapie rozpędza się frez do prędkości 6000 obr/min i doprowadza się go do uszczelki z prędkością 120 mm/s, po czym zwiększa się prędkość obrotową do 12000 obr/min i prowadzi frezowanie na odległość (y) z prędkością 30 mm/s, a następnie zwiększa się prędkość obrotową do 15000 obr/min i wysuwa się frez z materiału z prędkością 120 mm/s, natomiast otwory w ramiakach ościeżnicy okna wykonuje się na stanowisku nawiercania po zgrzaniu ramy ościeżnicy okna, w którym pozycjonuje się ramę ościeżnicy względem przyrządów do nawierceń ruchomych wzdłuż prostopadłych do siebie dwóch prowadnic, wykonując otwory w jednym z poziomych i/lub jednym z pionowych ramiaków, a następnie obraca się ramę o 180° i wykonuje się otwory w drugim z poziomych i/lub drugim z pionowych ramiaków, zachowując dla otworów wykonywanych odpowiednio w pionowych i poziomych ramiakach ten sam punkt odniesienia znajdujący się na osi symetrii zgrzanej ramy.

Przedmiotem wynalazku jest również okno z tworzywa sztucznego wytworzone sposobem według wynalazku.

Zaletą rozwiązania jest to, że dzięki precyzyjnemu umiejscowieniu otworów montażowych w odniesieniu do osi symetrii ramy, w sposób automatyczny, niezależny od zdolności i wiedzy operatora uzyskano precyzję wymiarową okna, a zwłaszcza położenia otworów, w płaszczyźnie głównej okna, gdyż otwory po przeciwnej stronie osi symetrii oddalone są od tej osi o jednakowe odległości. Dzięki frezowaniu ramiaków przed zgrzaniem w takim obszarze, aby frezowane wybranie obejmowało niewielki fragment ramiaka wraz z uszczelką ograniczono wypływkę w narożnikach, a tym samym precyzję wymiarową okna w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny głównej okna. Zastosowanie odpowiednich prędkości przesuwu frezu i prędkości obrotowej frezu w fazach początkowej, wybierania materiału i wychodzenia z materiału zapewnia wykonanie otworu z dużą precyzją i skuteczne usunięcie ewentualnych nie wybranych w fazie głównej pozostałości materiału ramiaka lub uszczelki.

Przedmiot rozwiązania został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok ramy ościeżnicy okna, fig. 2 przedstawia schemat linii technologicznej do wytwarzania okien sposobem według wynalazku. Fig. 3A-3C przedstawia schematycznie proces frezowania. Fig. 4 przedstawia widok ramiaka ościeżnicy po frezowaniu. Fig. 5 przedstawia schemat stanowiska do nawiercania otworów.

Prostokątna rama 100 ościeżnicy okna przedstawiona na fig. 1 zawiera cztery ramiaki 101-104, których końce docięte są pod kątem 45° i zgrzane ze sobą w narożach 131-134. Zawiera również pionowy słupek 105 przykręcony do ramiaków górnego 101 i dolnego 103. W ramiakach wykonane są otwory 121 do montażu słupka 105 oraz otwory 122 do montażu zawiasów. Istotnym jest, aby otwory

PL 220 115 B1 były prawidłowo umiejscowione względem osi symetrii 111, 112 ramy 100 - otwory 121 do montażu słupka powinny być w tym przypadku ustawione w pionowej osi symetrii 111, natomiast otwory 122 do montażu zawiasów powinny być ustawione w takich samych odległościach od poziomej osi symetrii 112. Zachowanie takiej dokładności umiejscowienia otworów 121, 122 nie jest możliwe przy ich nawiercaniu w ramiakach przed zgrzaniem ramy, gdyż w wypadku nierównych zgrzewów mogą one zostać odsunięte względem osi symetrii 111, 112.

Fig. 2 przedstawia schemat linii technologicznej do wytarzania okien sposobem według wynalazku. Do wzdłużnych profili, przykładowo 6-metrowych, przykleja się uszczelkę, a następnie przycina się profile pod kątem 45° na stanowisku cięcia profili 201 uzyskując w ten sposób ramiaki 101-104 z uszczelkami 140 zakończone płaszczyzną skośną. Proces cięcia profili przebiega według wyliczonej optymalizacji produkcyjnej zarządzanej poprzez program komputerowy do obsługi procesu produkcji. Podczas procesu cięcia profile kompletowane są w zestawy stanowiące ramy skrzydeł lub ościeżnic okien oraz opcjonalnie drukowane są etykiety przemysłowe zawierające charakterystyczne cechy okna jak np. numer zlecenia, sposób okuwania, rysunek okna, kod kreskowy. Tak uzyskane ramiaki 101-104 frezuje się na ich końcówkach za pomocą frezarki 202 w sposób przedstawiony na fig. 3A-3C, w celu wyeliminowania naddatku materiału powstającego podczas zgrzewania ramiaków. Frezowanie obejmuje fragment uszczelki 140 i fragment ramiaka 101 przyległy do uszczelki na głębokość x prostopadle do płaszczyzny skośnej i na odległość y prostopadle do płaszczyzny styku ramiaka z uszczelką jak wskazano na fig. 5. Korzystnie, ramiaki frezuje się przy użyciu frezu tarczowego 301 o średnicy 40 mm i o 10 zębach, przedstawionego schematycznie na fig. 3A-3C w kierunku prostopadłym do płaszczyzny styku uszczelki 140 z ramiakiem 101, co zabezpiecza uszczelkę 140 przed oderwaniem od ramiaka 101. Frez steruje się w ten sposób, że zmienia się jego prędkość obrotową i prędkość pracy w poszczególnych etapach pracy. Przed rozpoczęciem frezowania rozpędza się tarczę do 6000 obr/min i dojeżdża do uszczelki z prędkością 120 mm/s, jak przedstawiono na fig. 3A. Szybkie podejście do materiału z wstępnie rozkręconym frezem pozwala na odpowiednie przygotowanie narzędzia do właściwej pracy. Po dotarciu do uszczelki zwiększa się prędkość obrotową frezu do 12000 obr/min i frezuje się uszczelkę wraz z ramiakiem z prędkością 30 mm/s, jak przedstawiono na fig. 3B. Po wydrezowaniu materiału na pożądaną głębokość wycofuje się frez z prędkością 120 mm/s, zwiększając prędkość obrotową do 15000 obr/min, jak przedstawiono na fig. 3C. Szybkie wyjście z materiału przy wysokiej prędkości obrotowej frezu pozwala na wyrwanie ewentualnych poszarpanych fragmentów uszczelki nie usuniętych podczas właściwej fazy frezowania, jak przedstawiono na fig. 3C.

Po frezowaniu końcówek ramiaków 101-104, ramiaki poddaje się dalszej obróbce. Frezarka do słupków 203 frezuje na odpowiedni kształt końcówki profili słupków uciętych na żądany wymiar. Następnie przygotowuje są wzmocnienia stalowe, które tnie się na żądany wymiar taśmową piłą 204 do wzmocnień stalowych. W dalszej kolejności wkręca się w ramiaki wzmocnienia stalowe umieszczone uprzednio wewnątrz ich profili za pomocą automatu do wkręcania wzmocnień 205. Następnie wierci się frezarką 206 otwory pod klamki (jeśli dany ramiak jest ramiakiem skrzydła) i frezarką 207 otwory odwodnieniowe. W kolejnym etapie produkcji zgrzewa się słupki z ramiakami ościeżnicy za pomocą zgrzewarki dwugłowicowej 208. Następnie, na linii zgrzewajaco-czyszczącej 209, zgrzewarką czterogłowicową zgrzewa się ze sobą ramiaki na styku ich płaszczyzn skośnych tak, aby po zgrzaniu utworzyły ramę skrzydła lub ościeżnicy okna, a następnie chłodzi się zgrzaną konstrukcję i oczyszcza wypływkę powstałą poza obrębem uszczelki. Zgrzewanie ramiaków polega na stopieniu materiału ramiaka na głębokość zgrzewania prostopadle do płaszczyzny skośnej, przykładowo 3 mm.

Frezując ramiaki z uszczelką na frezarce 202 frezuje się je na głębokość x prostopadle do płaszczyzny skośnej równą od 30% do 70% głębokości zgrzewania i na odległość y równą od 30% do 70% głębokości zgrzewania, prostopadle do płaszczyzny styku ramiaka 101-104 z uszczelką 140. Przykładowo, dla głębokości zgrzewania równej 3 mm frezuje się ramiak z uszczelką na głębokość x równą 1.5 mm i na odległość y równą 2 mm.

Etap frezowania końcówek ramiaków na frezarce 202 znacząco wpływa na jakość zgrzewu uzyskanego na linii zgrzewająco-czyszczącej 209, gdyż zabezpiecza przed gromadzeniem się nadmiaru wypływki pod uszczelką podczas zgrzewania ramiaków, eliminując w ten sposób efekt wypychania lub deformacji uszczelki, który może towarzyszyć procesowi zgrzewania i mieć znaczący wpływ na jakość gotowego produktu.

W kolejnym etapie na stanowisku nawiercania otworów 210 w ramie ościeżnicy okna, którego przykład wykonania przedstawiono na fig. 5, wykonywane są precyzyjne otwory montażowe 121, 122 dla zawiasów okiennych oraz łączników montażowych słupków i poprzeczek. Otwory przebiegają zaPL 220 115 B1 równo przez warstwę tworzywa sztucznego jak i stali. Rozstawy otworów są różne dla oddzielnych dostawców systemów profilowych oraz okuciowych i mogą być jedno- lub wielootworowe oraz o różnych średnicach. Konstrukcja stanowiska nawiercania otworów 210 umożliwia nawiercenie otworów montażowych 121, 122 w równej odległości od odpowiednich osi symetrii 111, 112, a tym samym uzyskanie okna o dobrych właściwościach wymiarowych, zapewniając odpowiednie właściwości okna, takie jak szczelność, spasowanie mechaniczne.

Przygotowane uprzednio profile ram i skrzydeł przenosi się na stoły do okuwania 211 na których łączy się profile okienne z okuciami zapewniając stabilne połączenie ramy i skrzydła okiennego. Na stanowisku tym mogą być również przykręcane zaczepy systemowe i inne, pozycjonowane dzięki zamarkowanym punktom wcześniej przygotowanym na centrum obróbczym lub przy pomocy szablonów systemowych. W kolejnym kroku piłą 212 do cięcia listew tnie się listwy przyszybowe do żądanych wymiarów. Następnym stanowiskiem w linii technologicznej jest końcowa kontrola regulacji i jakości gotowych okien na stole montażowym 213. Ostatnim etapem produkcji jest prasa do szklenia 214, gdzie montuje się szyby w profilach skrzydła po czym okna poddaje się kontroli

Fig. 5 przedstawia schemat stanowiska 210 nawiercania otworów. Stanowisko 210 zawiera stół 411, na którym układa się zgrzaną ramę 100 oraz dwie prostopadłe do siebie prowadnice 412, 413 na których zamocowane są przyrządy do nawierceń 414, 415. Przyrządy do nawierceń 414, 415 mogą stanowić szablony z otworami, wskazujące operatorowi miejsce wykonania otworów. Przyrządy do nawierceń 414, 415 mogą być również zautomatyzowanymi wiertarkami, wykonującymi nawiercenia w zaprogramowanych miejscach. Miejsce nawiercenia ustala się względem osi symetrii ramy 111, 112. Najpierw za pomocą przyrządów do nawierceń 414, 415 wykonuje się otwory w górnej i lewej krawędzi ramy. Następnie obraca się ramę o 180° i wykonuje się otwory w dolnej i prawej krawędzi ramy. Dzięki temu, że otwory w parach krawędzi górna/dolna oraz lewa/prawa zostają wykonane z uwzględnieniem tego samego punktu odniesienia znajdującego się na osi symetrii ramy, wykonane otwory 121, 122 są dobrze prawidłowo ustawione względem osi symetrii 111, 112 ramy 100.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób wytwarzania okien z tworzywa sztucznego, w którym do profili z tworzywa sztucznego przykleja się uszczelkę, przycina się profile z uszczelką pod kątem 45° uzyskując ramiaki zakończone płaszczyzną skośną i zgrzewa się ze sobą płaszczyzny skośne ramiaków poprzez stopienie materiału ramiaka na głębokość zgrzewania prostopadle do płaszczyzny skośnej, formując ramę skrzydła lub ościeżnicy okna, a w ramiakach ościeżnicy okna wykonuje się otwory do montażu zawiasów i/lub słupka, znamienny tym, że przed zgrzaniem ramiaków frezuje się fragment uszczelki i fragment ramiaka w obszarze przyległym do płaszczyzny skośnej za pomocą frezu tarczowego o średnicy 40 mm i o 10 zębach, przesuwanego w kierunku prostopadłym do płaszczyzny styku ramiaka z uszczelką na głębokość (x) prostopadle do płaszczyzny skośnej równą od 30% do 70% głębokości zgrzewania i na odległość (y) równą od 30% do 70% głębokości zgrzewania prostopadle do płaszczyzny styku ramiaka z uszczelką przy czym frezowanie prowadzi się przy zmiennej etapowo prędkości obrotowej i prę dkości przesuwu frezu w ten sposób, że w pierwszym etapie rozpędza się frez do prędkości 6000 obr/min i doprowadza się go do uszczelki z prędkością 120 mm/s, po czym zwiększa się prędkość obrotową do 12000 obr/min i prowadzi frezowanie na odległość (y) z prędkością 30 mm/s, a następnie zwiększa się prędkość obrotową do 15000 obr/min i wysuwa się frez z materiału z prędkością 120 mm/s, natomiast otwory w ramiakach ościeżnicy okna wykonuje się na stanowisku nawiercania po zgrzaniu ramy ościeżnicy okna, w którym pozycjonuje się ramę ościeżnicy względem przyrządów do nawierceń ruchomych wzdłuż prostopadłych do siebie dwóch prowadnic, wykonując otwory w jednym z poziomych i/lub jednym z pionowych ramiaków, a następnie obraca się ramę o 180° i wykonuje się otwory w drugim z poziomych i/lub drugim z pionowych ramiaków, zachowując dla otworów wykonywanych odpowiednio w pionowych i poziomych ramiakach ten sam punkt odniesienia znajdujący się na osi symetrii zgrzanej ramy.