SI21788A - Avtomatizirana centralna enota za nanos locilnega sredstva v kalupe - Google Patents

Abstract

Avtomatizirana centralna enota za nanos locilnega sredstva v kalupe resuje problem enostavnega, hitrega, enakomernega in racionalnega ter okolju in ljudem prijaznega ter cenovno ustreznega nanosa tekocega locilnega sredstva (11) v jedra (10) kalupov (4) in je hkrati enostavne ter vsestransko gibljive a dovolj kompaktne konstrukcije. Na nosilni steber (1) je pritrjena konzola (2), nanjo pa gibljivo ohisje (3) z brizgalnimi sobami (9). Kalupi (4) proti njej potujejo po transporterju (5), ki omogoca taktni nacin gibanja. Celotna konstrukcija avtomatizirane centralne enote je taka, da omogoca povsem avtomatizirano, prednostno robotizirano delovanje, v katerem so gibanja vseh sestavnih sklopov procesno usklajena. Pri tem se vbrizgavanje locilnega sredstva (11) izvaja pri zaprtem, oziroma za zracno rezo (12) priprtem kalupu (4) in predstavlja operacijo, ki je predhodna polnjenju kalupov (4) s poliuretanskimi komponentami.

Description

AVTOMATIZIRANA CENTRALNA ENOTA ZA NANOS LOČILNEGA SREDSTVA V KALUPE

Predmet izuma je avtomatizirana centralna enota za nanos ločilnega sredstva v kalupe, oziroma je natančneje centralna enota za avtomatsko vbrizgavanje ločilnega sredstva na notranje površine zaprtih kalupov, ki služijo za izdelavo vložkov iz poliuretanske pene, prednostno v avtomobilski industriji.

Po mednarodni patentni klasifikaciji je izum uvrščen v B 05B 13/06 ter dodatno v B 05C 7/02 in v 29C 33/44.

Tehnični problem, ki ga rešuje izum, je taka konstrukcija centralne enote, ki bo omogočala popolnoma avtomatski nanos oziroma vbrizg tekočega ločilnega sredstva v zaprte kalupe, ki bodo po ustreznem transporterju potovali ob, oziroma skozi to enoto in to na taktni način. Nadalje bo omogočala izvajanje tehnološke operacije nanosa ločilnega sredstva na notranje površine jedra mimoidočih kalupov brez človeške prisotnosti, nanos bo hitrejši in enakomernejši, poraba ločilnega sredstva znatno manjša, škodljivi vplivi ločilnega sredstva na ljudi in okolje pa zanemarljivi, ob tem pa bo njena konstrukcija enostavna in tridimenzionalno gibljiva.

Za lažjo odstranitev poliuretanskih penastih vložkov iz orodja je potrebno, pred polnjenjem kalupa s poliuretanskimi komponentami, izvršiti nanos tekočega ločilnega sredstva na notranjo površino votlega, praznega prostora znotraj posameznih kalupov, tako imenovanega gnezda izdelka. Pod gnezdo izdelka pojmujemo torej votel oziroma prazen prostor med zgornjo in spodnjo polovico kalupa, v katerem se v postopku penjenja oblikujejo izdelki oziroma penjenci. Pri tem se ločilno sredstvo uporablja kot agens, ki se v kalupe nanese pred polnjenjem s poliuretanskimi komponentami za oblikovanje gole poliuretanske pene in onemogoča, da bi se poliuretanska pena sprijela s steno gnezda v kalupu. Slednje je zelo pomembno za enostavno in lažje odstranjevanje penastih vložkov iz kalupov ter s tem za doseganje kvalitetne površine izdelkov. Uporaba in kvaliteten nanos ločilnega sredstva v postopku proizvodnje penastih vložkov je torej ključnega pomena. Pri tem velja, da mora biti ločilno sredstvo čim bolj enakomerno nanešeno po celotni notranjosti kalupa, saj se v nasprotnem primeru lahko izdelki iz poliuretanske pene nanjo zalepijo, ob odstranitvi izdelka iz kalupa pa se zaradi tega na njegovi površini pojavijo deformacije. Ločilno sredstvo sestavljajo različne kemične sestavine, kot so topila in trdi delci, zato je škodljivo tako za ljudi, kot za širšo okolico.

Do sedaj najbolj razširjena znana rešitev temelji na nanašanju ločilnega sredstva s pomočjo kinetične ali elektrostatične energije na notranje površine kalupov, oziroma na površine gnezda izdelka in to z brizganjem ločilnega sredstva v odprte kalupe. Ta način nanosa ločilnega sredstva se opravlja s pomočjo pnevmatskih ali elektrostatičnih brizgalnih pištol in to ročno, polavtomatsko ali avtomatizirano z robotom. Slabost in pomanjkljivost teh znanih načinov je predvsem v tem, da se nanos ločilnega sredstva v notranjost kalupov izvaja od zunaj in v odprte kalupe. Zaradi tega je poraba ločilnega sredstva velika, nanosi so neenakomerni in predvsem zelo obremenjujoči in škodljivi za ljudi in okolico. Izkušnje so pokazale, da so izgube ločilnega sredstva okrog 40%. Zaradi tega so zunanje stene kalupov, delavci in bližnja okolica pri tem močno obremenjeni z izbrizganim ločilnim sredstvom. Iz tega razloga je potrebno kalupe in njihovo bližnje delovno okolje sprotno čistiti, kar predstavlja škodljiv vpliv tako na izvajalce, kot na okolje in ne nazadnje predstavlja v samem postopku izdelave zastoje in velike stroške. Zato je za zaščito delavcev in okolja potrebno v proizvodne prostore vgraditi posebne, eksplozivno vame ventilacijske sisteme, ki pa niso popolnoma vami, ob tem pa še dodatno zahtevajo pogosto in sprotno menjavo kontaminiranih filtrov.

Po dokumentu GB 8618616 je znan postopek oblikovanja izdelkov iz nenasičene umetne smole, pri katerem se nanos prahu izvaja v odprto orodje. Pomanjkljivost te znane rešitve je v tem, da se nanos vrši od zunaj in v odprto orodje, obravnava pa nanos prahu in ne tekočega ločilnega sredstva. Nadalje je njena slabost v dragih čistilnih napravah in v škodljivem vplivu na okolje in zdravje ljudi.

Po dokumentu DE 103 20 341 je znana brizgalna naprava in postopek brizganja izdelkov iz poliuretana, ki omogočae eksterno mešanje in temu ustrezno šobo. Rešuje mešanje A+B komponent poliuretana v omejenem prostoru znotraj orodja, oziroma kalupov. Na ta način pridobljen poliuretan se nato nanaša na ustrezen model izdelka. Njena pomanjkljivost je v tem, da ne rešuje nanosa ločilnega sredstva in ni uporabna v postopku poliuretanskih penjencev.

Problem, ki je ostal nerešen je predvsem v nanosu tekočega ločilnega sredstva v gnezdo izdelka pri odprtem orodju oziroma kalupu, kije predvsem Škodljiv ljudem in okolju, zraven tega pa je nanos neenakomeren, izgube ločilnega sredstva pa velike.

Po izumu je problem rešen z avtomatizirano centralno enoto za nanos ločilnega sredstva v kalupe za izdelavo vložkov iz poliuretanske pene, ki ima brizgalne šobe za nanos ločilnega sredstva v zaprt kalup gibljivo vgrajene v okvir, ki je skupaj z konzolo prav tako gibljivo nameščen na ustrezen nosilni steber, pri tem pa kalupi ob oziroma skozi enoto potujejo v taktnem zaporedju. Izum bo opisan na izvedbenem primeru in slikah, ki prikazujejo sl. 1 avtomatizirano centralno enoto po izumu v aksonometrični projekciji sl. 2 avtomatizirano centralno enoto po izumu v stranskem pogledu, z zaprtim kalupom v osnem prečnem prerezu

Avtomatizirano centralno enoto za nanos ločilnega sredstva v kalupe po izumu tvorijo nosilni steber 1, konzola 2 in ohišje 3 z brizgalnima šobama 9, ob njej pa je nameščen transporter 5.

Nosilni steber 1 je prednostno fiksne izvedbe. Na nosilni steber 1 je gibljivo pritrjena konzola 2, ki je izvedena tako, da je pomična v najmanj eno, dve ali tri smeri. V izvedbenem primeru po izumu je konzola 2 gibljiva tridimenzionalno, saj je po nosilnem stebru 1 pomična tako v vertikalni, kot tudi v prečni smeri, pomična pa je tudi v horizontalni smeri proti transporterju 5 in obratno.

Na prosti konec konzole 2 je pritrjeno ohišje 3 tako, daje okoli osi vpetja gibljivo v radijusu, ki ni manjši od 90°. V stranski steni ohišja 3 so vgrajene brizgalne šobe 9, po najmanj ena na vsaki strani tako, da so znotraj svojega ležišča nameščene fiksno, lahko pa tudi gibljivo. Brizgalne šobe 9 so lahko poljubne, a v ta namen uporabne izvedbe. Ohišje 3 je lahko fiksno izvedeno, lahko pa je izvedeno tudi tako, da je mogoče nastavljati njegovo širino in višino, v odvisnosti od dimenzij in oblike kalupov 4. Ena od možnosti je ta, da je ohišje 3 teleskopske izvedbe. Velja pa, da mora biti ohišje 3 izvedeno tako, da se lahko kalup 4 premočrtno giba skozi njega, pod njim ali ob njem.

Vsebnik za skladiščenje ločilnega sredstva 11, skupaj s tlačno črpalko, se lahko nahaja znotraj ali izven nosilnega stebra 1, razvodni sistem za njegov dotok v brizgalne šobe 9 pa je standardne izvedbe.

V nekem drugem izvedbenem primeru je lahko gibljivo izveden nosilni steber 1 in sicer tako, da je nastavljiv po višini in gibljiv premočrtno in/ali radialno.V tem primeru je lahko konzola 2 nanj fiksno pritrjena. Prav tako so lahko nosilni steber 1, konzola 2 in ohišje 3 z brizgalnimi šobami 9 v smislu gibljivosti izvedeni v poljubni medsebojni kombinaciji predhodno opisanih izvedbenih možnosti.

Prav tako je lahko v nekem drugem izvedbenem primeru avtomatizirana centralna enota za nanos ločilnega sredstva v kalupe po izumu izvedena brez nosilnega stebra 1 z konzolo 2 tako, daje ohišje 3 z brizgalnimi šobami 9 prav tako gibljivo pritrjeno na neoznačeno ogrodje transporterja 5.

Na sl. 2 je prikazano, daje ob nosilnem stebru 1 z konzolo 2 nameščen transporter 5 tako, da se njegova transportna površina nahaja pod ohišjem 3 z brizgalnimi šobami 9.

V izvedbenem primeru, pri katerem kalup 4 potuje ob ohišju 3, je temu ustrezno ob njem nameščen tudi transporter 5.

Transporter 5 je lahko poljubne ustrezne izvedbe s pogojema, daje taktne izvedbe in, da je mogoče položaj njegove transportne površine prilagoditi medsebojni pravilni legi brizgalnih šob 9 in zračnemu zazorju 12 med spodnjim delo 6 in zgornjim delom 7 kalupov 4. S tem je namreč omogočeno izvajanje postopka brizganja ločilnega sredstva 11 v jedra 10 znotraj kalupov 4, ki po transporterju 5 potujejo.

Kot je predhodno že povedano, je kalup 4 sestavljen iz spodnjega dela 6 in zgornjega dela 7, ki v zaprtem položaju oblikujeta skupni notranji votel prostor oziroma jedro 10, ki je hkrati gnezdo izdelka, v našem primeru vložka iz poliuretanske pene. V območju tesnilnih površin, oziroma v delilni ravnini kalupa 4, sta njegov spodnji del 6 in zgornji del 7 en od drugega odmaknjena za zračni zazor 12. Velikost zračnega zazora 12 je sicer poljubna, a je njegova minimalna velikost določena z dimenzijami brizgalnih šob 9, njegova maksimalna velikost pa je pogojena z učinkovito izravnavo tlaka znotraj jedra 10. V izogib nadtlaku, ki bi se v nasprotnem lahko ustvaril pri vbrizgavanju ločilnega sredstva 11 v jedru 10.

V prikazanem izvedbenem primeru so v zgornji del 7 kalupa 4 vgrajeni avtomatski odzračevalniki 8, ki s svojimi prostimi konci segajo v jedro 10. Njihovo število je poljubno, prav tako je poljubna njihova razporeditev.

V prikazanem izvedbenem primeru po izumu sta brizgalni šobi 9 v ohišju 3 izvedeni, oziroma locirani tako, da se lahko skozi zračni zazor 12 z bočne strani premočrtno pomakneta v oziroma ob rob jedra 10 kalupa 4 in nazaj. V nekem drugem izvedbenem primeru je lahko ohišje 3 izvedeno tako, da se brizgalne šobe 9 v jedra 10 primaknejo z nasprotne strani ali kombinirano.

Za vse predhodno opisane izvedbene primere velja, da je število brizgalnih šob 9 v posameznih ohišjih 3 poljubno, kot so poljubne tudi njihove lokacije znotraj tega ohišja 3.Slednje je torej odvisno od namena in izvedbe kalupov 4 ter s tem od oblike in značilnosti v njih izdelanih poliuretanskih penastih vložkov.

Pri tem pa velja, da mora biti v ohišje 3 vgrajenih toliko brizgalnih šob 9, da je omogočen enakomeren vbrizg oziroma nanos tekočega točilnega sredstva 11 po celotnem obsegu jedra 10, oziroma po vseh njegovih površinah hkrati.

Gibanje sestavnih sklopov avtomatizirane centralne enote za nanos ločilnega sredstva v kalupe po izumu, kot nosilnega stebra 1 in/ali konzole 2 in/ali ohišja 3 z brizgalnimi šobami 9 je prednostno robotizirano in medsebojno usklajeno, po potrebi pa tudi sinhronizirano, kar velja tudi za gibanje transporterja 5 s kalupi 4, kot tudi za vbrizg ločilnega sredstva 11.

Kot je v uvodu opisa tega izuma že omenjeno, se pred polnjenjem s poliuretanskimi komponentami v kalupe 4 vbrizga ustrezno tekoče ločilno sredstvoll. V ta namen kalupi 4 v vrstnem zaporedju, nekoliko odmaknjeni en od drugega, potujejo po transporterju 5 v smeri proti avtomatizirani centralni enoti za nanos ločilnega sredstva v kalupe po tem izumu. Pri tej tehnološki operaciji so kalupi 4 v zaprtem položaju, oziroma so v priprtem položaju, v katerem sta njegova spodnji del 6 in zgornji del 7 en od drugega odmaknjena zgolj za zračni zazor 12, ki preprečuje nastanek nadtlaka in omogoča izravnavo tlaka znotraj jedra 10.

Ko najbližji kalup 4 prispe v delovno območje avtomatizirane centralne enote po izumu, oziroma v delovno območje njenega ohišja 3, se ustavi. Ohišje 3 se s pomočjo konzole 2 namesti v položaj, ki omogoča brizgalnim šobam 9, da se premočrtno pomaknejo skozi zračni zazor 12 do jedra 10. Sledi vbrizg ločilnega sredstva 11 pod pritiskom v jedro 10. Pri tem se ustvari meglica, ki omogoča enakomeren nanos ločilnega sredstva 11 po celotni površini notranjega jedra 10. Nato se brizgalne šobe 9 iz kalupa 4 odmaknejo in ohišje 3 se povrne v prvoten, oziroma začetni položaj.

Transporter 5 se ponovno zažene in v delovno območje ohišja 3 z brizgalnimi šobami 9 pripelje naslednji kalup 4, kar se skozi ves postopek ciklično ponavlja.

Količino in čas vbrizgavanja ločilnega sredstva 11 skozi brizgalne šobe 9 v jedro 10 kalupa 4 določa ustrezen program znotraj tehnološkega postopka, ki je praviloma specifičen za vsako vrsto izdelkov iz poliuretanske pene oziroma je specifičen temu izdelku prilagojenih kalupov 4. Velja pa, da se količina in geometrija nanosa ločilnega sredstva 11 v kalup 4, za izdelavo poliuretanskih penastih vložkov, določi optimalno glede na zahtevano specifičnost posameznega izdelka in s tem kalupa 4.

Kot je predhodno že opisano, se postopek nanosa ločilnega sredstva 11, v jedra 10 kalupov 4, z avtomatizirano centralno enoto za nanos ločilnega sredstva v kalupe po izumu, izvaja pri zaprtih oziroma za zračni zazor 12 priprtih kalupih 4. Na ta način odpade nanos ločilnega sredstva 11 od zunaj v odprti kalup 4. Zaradi tega je nanos ločilnega sredstva 11 racionalnejši, bolj enakomeren in tudi hitrejši. Empirični poizkusi so pokazali, da se pri nanosu tekočega ločilnega sredstva 11 skozi brizgalne šobe 9 v kalupe 4, z avtomatizirano enoto po izumu prihrani do 40% ločilnega sredstva 11. Temu posledično se zmanjša obremenitev delavcev in okolja z škodljivo vsebnostjo ločilnega sredstva 11, kalupi 4 so po operaciji nanosa bolj čisti, zato pa stroški čiščenja nižji. Ker vbrizgavanje ločilnega sredstva 11 poteka avtomatizirano, oziroma robotizirano, prisotnost delavcev pri tej operaciji ni potrebna. Z uporabo avtomatizirane centralne naprave po izumu odpadejo tudi investicije v zahtevne in drage eksplozivno varne ventilacijske sisteme, s tem pa tudi menjava ter deponiranje odpadnih, z ločilnim sredstvom 11 kontaminiranih filtrov.

Claims (8)

1. PATENTNI ZAHTEVKI

   1. Avtomatizirana centralna enota za nanos ločilnega sredstva v kalupe, značilna po tem, da je v nosilni steber (1) prednostno premočrtno gibljivo vgrajena najmanj ena konzola (2), na katero je pritrjeno ohišje (3) z brizgalnimi šobami (9) tako, daje gibljivo v najmanj eni premočrtni smeri in/ali v radialni oziroma krožni smeri; da so gibanja konzole (2), ohišja (3) z brizgalnimi šobami (9) in transporterja (5) medsebojno procesno usklajena, prednostno robotizirana in po potrebi tudi sinhronizirana, kar enako velja tudi za vbrizg ločilnega sredstva (11) skozi brizgalne šobe (9) v jedro (10) kalupov (4).
2. 2. Avtomatizirana centralna enota po zahtevku 1, značilna po tem, daje ohišje (3) prednostno izvedeno tako, daje nastavljivo tako po širini, kot po višini.
3. 3. Avtomatizirana centralna enota po zahtevku 1, značilna po tem, daje v ohišje (3) vgrajeno poljubno število, prav tako poljubno razporejenih brizgalnih šob (9), ki so lahko znotraj svojega ležišča fiksno in/ali gibljivo nameščene.
4. 4. Avtomatizirana centralna enota po zahtevku 1, značilna po tem, da je transporter (5) taktne izvedbe.
5. 5. Avtomatizirana centralna enota po zahtevku 1, značilna po tem, da ohišje (3) prednostno radialno vrtljivo za najmanj 90°.
6. 6. Postopek nastavitve kalupa in izvajanja postopka nanosa ločilnega sredstva z avtomatsko centralno enoto, značilen po tem, da sta med postopkom nanosa tekočega ločilnega sredstva (11) skozi brizgalne šobe (9) v jedra (10, spodnji del (6) in zgornji del (7) kalupa (4) odmaknjena en od drugega za poljubni zračni zazor (12), zaradi preprečitve nastanka nadtlaka znotraj jedra (10).
7. 7. Postopek po zahtevku 6, značilen po tem, da je za enakomeren nanos tekočega ločilnega sredstva (11) po celotni površini jedra (10) pogoj, da so v ohišje (3) brizgalne šobe (9) integrirane tako, da so znotraj zračnega zazora (12) v kalupu (4) ustrezno nameščene in razvrščene ter napram jedru (10) usmerjene pod ustreznim kotom.
8. 8. Postopek po zahtevku 6, značilen po tem, da so optimalni parametri, kot so količina, čas in geometrija nanosa ločilnega sredstva (11), odvisni od zahtev posameznih izdelkov oziroma vložkov iz poliuretanske pene in s tem hkrati od raznolikosti izvedbe jeder (10) znotraj kalupov (4).