close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

PL215393B1

код для вставкиСкачать
RZECZPOSPOLITA
POLSKA
(12)
OPIS PATENTOWY
(19)
PL
(21) Numer zgłoszenia: 389914
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
215393
(13) B1
(11)
(51) Int.Cl.
B26F 3/16 (2006.01)
B23K 26/00 (2006.01)
(22) Data zgłoszenia: 14.12.2009
Sposób cięcia, zwłaszcza tworzyw sztucznych
(54)
(73) Uprawniony z patentu:
POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
20.06.2011 BUP 13/11
(72) Twórca(y) wynalazku:
MACIEJ LACHOWICZ, Wrocław, PL
WOJCIECH DEPCZYŃSKI, Jasło, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
31.12.2013 WUP 12/13
(74) Pełnomocnik:
PL 215393 B1
rzecz. pat. Regina Kozłowska
2
PL 215 393 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób cięcia, zwłaszcza tworzyw sztucznych z zastosowaniem
promieniowania laserowego, stosowany do cięcia i nagrzewania wszelkiego typu tworzyw sztucznych
termoplastycznych, chemoutwardzalnych i termoutwardzalnych, oraz kompozytów wytworzonych
z tych tworzyw i/lub kompozytów wytworzonych z tworzyw sztucznych i metali lub/i niemetali, przy
czym niemetalami mogą być wszystkie pozostałe materiały takie jak ceramika, drewno, tkaniny naturalne, skóra itp.
Sposób cięcia laminatu i urządzenie do cięcia laminatu znany z polskiego opisu patentowego
nr 179313, w którym tnie się elastomerowy laminat wzmocniony kordem, na osnowę dla opony pneumatycznej. Urządzenie tnie przekładkę wzmocnioną kordem pod kątem, tworząc duże, płaskie powierzchnie połączeń bez znacznego uszkadzania lub wstępnej obróbki niewulkanizowanego materiału
elastomerowego. Powierzchnie cięcia mogą być cięte pod kątami większymi niż 60°, względem płaszczyzny normalnej, prostopadłej do przekładki i równoległej do kordów, korzystnie pod kątem około 80°.
Środki tnące poprawiają jakość powierzchni połączenia.
Urządzenie do wykonywania cięcia przebiegającego w kierunku obwodowym zamknięcia z tworzywa sztucznego znane z polskiego opisu patentowego nr 188265 wyposażone jest, w co najmniej
jeden nóż, zamocowany w przyrządzie mocującym oraz uchwytem dla zamknięcia. Przyrząd mocujący
przemieszczany jest względem toru ruchu zamknięcia za pomocą układu sterowania, a zamknięcie
jest osadzone obrotowo wokół swej osi obrotu oraz w wyniku obrotu zamknięcia wokół jego osi symetrii wykonywane jest cięcie, przy czym podczas obrotu odstęp pomiędzy zamknięciem i nożem jest
stały lub w zasadzie stały.
Sposób i urządzenie do cięcia materiału miękkiego, zwłaszcza gąbczastego znany z polskiego
zgłoszenia patentowego nr P.295206, polega na cięciu materiału, poprzez jego przemieszczanie
względem stacjonarnego zespołu tnącego, wyposażonego w noże tnące w postaci drutów oporowych
o podwyższonej temperaturze, wywołane siłą ciężkości ciętego materiału. Urządzenie do cięcia materiału miękkiego, zwłaszcza gąbczastego posiada stacjonarny zespół tnący, wyposażony w noże tnące
w postaci drutów oporowych o regulowanym naciągu, kompensującym ich wydłużanie się. Noże tnące
połączone są listwami zasilającymi.
Urządzenie do cięcia na paski materiałów elastycznych znane z polskiego zgłoszenia patentowego nr P.309473, charakteryzuje się tym, że układ podający stanowią dwa współpracujące ze sobą wprowadzające materiał - podające wałki tj. wałek górny i wałek dolny. Układ tnący natomiast stanowi
wałek wyposażony w noże krążkowe i współpracujący z podającym wałkiem dolnym. Napęd w urządzeniu przenoszony jest z silnika - poprzez zwalniającą pasową przekładnię - na wałek z krążkowymi
nożami. Równocześnie też z wałka napęd przenoszony jest poprzez pasowe koło i zwalniającą zębatą
przekładnię na dolny podający wałek.
Wyrób z elastomerowego materiału, sposób cięcia wyrobu z elastomerowego materiału i urządzenie do cięcia wyrobu z elastomerowego materiału znane są z polskiego zgłoszenia patentowego nr
P.310239. Urządzenie do cięcia podłużnego ciała z elastomerowego materiału zawiera naprężony
drut wprawiany w drgania przy ruchu do góry i w dół podczas przechodzenia przez elastomerowy
materiał. Drut działa, jako ostrze tnące i przygotowuje powierzchnie cięcia elastomerowego materiału
zapewniające lepsze połączenie na zakładkę. Drut jest zawieszony pomiędzy parą zamocowanych
obrotowo ramion tak, że drut drga, gdy ramiona są wprawiane w ruch wahadłowy przez mimośród
zamocowany na wirującym wałku. Drut tnący przechodzi przez ciało z elastomerowego materiału pod
kątem względem płaszczyzny, w której leży ciało z elastomerowego materiału. Ciało z elastomerowego materiału jest zamocowane na swoim miejscu za pomocą segmentów zaciskowych, które dopasowują się do kształtu przekroju poprzecznego tego ciała. Drut tnący jest przeprowadzany przez elastomerowy materiał na ramie tnącej, która jest przemieszczana za pomocą śruby z nakrętką kulkową
napędzanej przez silnik elektryczny z regulowaną prędkością.
Urządzenie do cięcia i formatowania bloków styropianowych znane z polskiego zgłoszenia patentowego nr P.383132, charakteryzuje się tym, że zawiera dwa podajniki bloków styropianowych,
umożliwiające osadzenie ich parami na taśmach transportera, oraz osadzoną nad transporterem
pierwszą podwójną ramę pionowego obcinania bocznego obu bloków styropianowych, pod którą
umieszczony jest młyn do mielenia odciętych odpadów, przy czym druga rama poziomego cięcia zawiera dwa ruchome skrzydła z rozpiętymi między nimi podgrzewanymi elektrycznie drutami tnącymi
PL 215 393 B1
3
osadzone wahliwie w ramie, z których każde połączone jest z oscylacyjnym mechanizmem napędu do
tworzenia ruchu skrzydeł w kierunkach zbieżnych i rozbieżnych.
Sposoby cięcia elementów metalowych także pod lustrem cieczy znane są z publikacji: Jacek
Zimny: Laserowa obróbka stali, Monografie nr 67 Politechnika Częstochowska 1999, Jan Kusiński:
Lasery i ich zastosowanie w technice, Kraków: Wydawn. Akapit 2000 oraz Edmund Tasak: Metalurgia
spawania, Kraków Wydawn. JAK 2008. Ciecz w tym przypadku stanowi przeszkodę i nie należy do
czynników pozytywnych. Operacje takie wykonuje się na obiektach trwale związanych z dnem zbiorników wodnych lub obiektach, które nie mogą być z przyczyn technicznych obrabiane ponad powierzchnią lustra wody. Znane są metody cięcia laserowego prowadzonego w gazach skroplonych
w celu intensyfikacji wymiany ciepła od elementu obrabianego. Metody te stosuje się szczególnie do
hartowania elementów trudnohartujących się. Wody używa się wyłącznie, jako czynnika chłodzącego
w postaci natrysku na obrobioną powierzchnię.
Problemy związane z laserową obróbką tworzyw sztucznych i ich kompozytów, jak również
kompozytów metal/niemetal/tworzywo sztuczne w znaczący sposób ograniczają możliwość zastosowania laserów technologicznych do ich cięcia i nagrzewania. Dotyczy to przede wszystkim cięcia materiałów o dużych przekrojach. Nagrzewanie laserem tworzyw sztucznych termoplastycznych powoduje ich topienie i w wielu wypadkach ich zapalenie. W każdym natomiast przypadku powoduje powstawanie toksycznych gazów. Nagrzewanie tworzyw termo i chemoutwardzalnych doprowadza w każdym
przypadku do powstawania znaczących ilości toksycznych gazów jak np. chlor, dioksyny itp. unoszących się do atmosfery. Zastosowanie wyciągów i szczelnych kabin obróbkowych jest drogie i kłopotliwe. Filtracja toksycznych gazów jest technicznie trudna do rozwiązania. Nierozwiązanym problemem
jest obróbka tworzyw sztucznych i kompozytów zawierających tworzywa sztuczne, jako jeden z elementów.
Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że obrabiany i/lub cięty element mocuje się do
dna pojemnika wypełnionego cieczą technologiczną, przy czym pojemnik wypełnia się cieczą technologiczną powyżej górnej powierzchni elementu i oddziela się ten element od powietrza atmosferycznego, po czym element obrabia się i/lub tnie za pomocą wiązki laserowej.
Korzystnie, element mocuje się do dna pojemnika obciążnikami, imadłem albo przykręca się
śrubami.
Korzystnym jest, gdy podczas obróbki element chłodzi się cieczą technologiczną krążącą
w obiegu zamkniętym.
Korzystnie, jako ciecz technologiczną stosuje się wodę albo skroplony gaz.
Korzystnym jest również, gdy cieczą technologiczną jest woda z dodatkami zwiększającymi jej
napięcie powierzchniowe lub z dodatkami zwiększającymi jej napięcie powierzchniowe i poprawiającymi absorpcję gazów.
5
2
Korzystnie, element tnie się wiązką laserową o gęstości mocy w zakresie od 10 W/cm do
7
2
10 W/cm z prędkością przesuwu wiązki lasera od 3 m/min do 30 m/min, natomiast drąży się wiązką
7
2
8
2
laserową o gęstości mocy w zakresie od 10 W/cm do 10 W/cm z prędkością przesuwu wiązki lasera od 3 m/min do 30 m/min.
Korzystnie, stosuje się wiązkę laserową o długości fali 10,6 nm, korzystnie stosuje się laser
CO2.
Korzystnym jest również to, że wiązkę laserową ogniskuje się na powierzchni obrabianej elementu albo nad powierzchnią obrabianą elementu.
Zaletą sposobu według wynalazku jest podniesienie jakości cięcia tworzyw poprzez zmniejszenie nadtopienia krawędzi ciętego materiału oraz umożliwienie cięcia tworzyw sztucznych i ich kompozytów bez powodowania zanieczyszczenia środowiska toksycznymi gazami i zapalenia się ciętego
tworzywa na skutek wysokiej temperatury w miejscu cięcia. Ponadto cięcie kilku warstw materiałów
bez stapiania ich ze sobą. Produkty uboczne powstające podczas cięcia, nagrzewania elementów nie
są emitowane do atmosfery, lecz zostają zatrzymane w cieczy roboczej stanowiącej barierę dla swobodnego przepływu toksycznych produktów obróbki do otoczenia. Rozpuszczone w cieczy technologicznej, toksyczne produkty obróbki, podlegają następnie filtracji i utylizacji. Intensywne chłodzenie
poprawia parametry obróbki elementu i umożliwia znaczne zwiększenie grubości przekrojów obrabianych elementów bez spadku jakości krawędzi cięcia. Ciecz technologiczna np. woda wykorzystywana,
jako medium osłonowe może pochodzić z innych procesów przemysłowych, jako produkt odpadowy.
Szczególnie dobrze sprawdzają się wody kopalniane z wyrobisk górniczych, które po przefiltrowaniu
materiału skalnego mogą pozostać zanieczyszczone przez wszelkiego rodzaju związki chemiczne
4
PL 215 393 B1
powodujące, że nie można ich użyć do celów spożywczych i gospodarczych. Jedynym ograniczeniem
dla zastosowania wody kopalnej jest jej przejrzystość. Mała przejrzystość będzie powodowała znaczne straty mocy lasera na pokonanie odcinka od lustra cieczy do powierzchni elementu - materiału
obrabianego.
Przedmiot wynalazku objaśniony jest w przykładach realizacji i na rysunku, na którym fig. 1
przedstawia obrabiany element zanurzony w cieczy technologicznej i obciążony obciążnikami, fig. 2 element zanurzony w cieczy technologicznej i obciążony obciążnikami z warstwą cieczy technologicznej pod elementem, fig. 3 - element zanurzony w cieczy technologicznej zamontowany w pojemniku
z cieczą za pomocą imadła, a fig. 4 - obrabiany element zanurzony w cieczy technologicznej i przykręcony do dna pojemnika z cieczą.
Przykład 1
Sposób cięcia, zwłaszcza tworzyw sztucznych polega na tym, że cięty element 1 mocuje się do
dna pojemnika 2 wypełnionego cieczą technologiczną 3, przy czym pojemnik 2 wypełnia się cieczą
technologiczną 3 w postaci wody, powyżej górnej powierzchni elementu 1 i oddziela się element 1 od
powietrza atmosferycznego, po czym za pomocą wiązki laserowej 4 tnie się element 1 zamocowany
do dna pojemnika 2 obciążnikami 5. Ponadto na powierzchni obrabianej elementu 1 ogniskuje się
5
2
wiązkę laserową 4 o gęstości mocy 10 W/cm , a prędkość przesuwu wiązki lasera wynosi 3 m/min.
Przykład 2
Sposób cięcia, zwłaszcza tworzyw sztucznych polega na tym, że cięty element 1 mocuje się do
dna pojemnika 2 wypełnionego cieczą technologiczną 3, przy czym pojemnik 2 wypełnia się cieczą
technologiczną 3 w postaci wody z dodatkami zwiększającymi jej napięcie powierzchniowe, powyżej
górnej powierzchni elementu 1 i oddziela się element 1 od powietrza atmosferycznego, po czym za
pomocą wiązki laserowej 4 tnie się element 1 zamocowany do dna pojemnika 2 obciążnikami 5 z warstwą cieczy technologicznej pod elementem 1. Ponadto na powierzchni obrabianej elementu 1 ogni7
2
skuje się wiązkę laserową 4 o gęstości mocy 10 W/cm , a prędkość przesuwu wiązki lasera wynosi
3 m/min.
Przykład 3
Sposób cięcia, zwłaszcza tworzyw sztucznych przebiega jak w przykładzie pierwszym albo drugim, z tą różnicą, że element 1 mocuje się do dna pojemnika 2 imadłem 6, podczas obróbki element 1
chłodzi się cieczą technologiczną 3 krążącą w obiegu zamkniętym, a jako ciecz technologiczną 3 stosuje się wodę z dodatkami zwiększającymi jej napięcie powierzchniowe i poprawiającymi absorpcję
gazów, ponadto wiązkę laserową 4 ogniskuje się nad powierzchnią obrabianą elementu 1, następnie
7
2
drąży się element 1 wiązką laserową 4 o gęstości mocy 10 W/cm , a prędkość przesuwu wiązki lasera wynosi 3 m/min.
Przykład 4
Sposób cięcia, zwłaszcza tworzyw sztucznych przebiega jak w przykładzie pierwszym albo drugim, z tą różnicą, że element 1 przykręca się do dna pojemnika 2 śrubami 7, podczas obróbki element 1
chłodzi się cieczą technologiczną 3 krążącą w obiegu zamkniętym, a jako ciecz technologiczną 3 stosuje się wodę z dodatkami zwiększającymi jej napięcie powierzchniowe i poprawiającymi absorpcję
gazów, ponadto wiązkę laserową 4 ogniskuje się nad powierzchnią obrabianą elementu 1, następnie
8
2
drąży się element 1 wiązką laserową 4 o gęstości mocy 10 W/cm z prędkością przesuwu wiązki
lasera 3 m/min.
Przykład 5
Sposób cięcia, zwłaszcza tworzyw sztucznych przebiega jak w przykładzie pierwszym albo drugim albo trzecim albo czwartym z tą różnicą, że jako ciecz technologiczną 3 stosuje się skroplony gaz
i stosuje się wiązkę laserową 4 o długości fali 10,6 nm emitowaną z lasera CO2.
Przykład 6
Sposób cięcia, zwłaszcza tworzyw sztucznych polega na tym, że cięty element 1 stanowiący
kompozyt metal-poliuretan pochodzący z utylizacji sprzętu AGD w postaci profilu stalowego wypełniony pianką poliuretanową, mocuje się do dna pojemnika 2 wypełnionego cieczą technologiczną 3, przy
czym pojemnik 2 wypełnia się cieczą technologiczną 3 w postaci wody, powyżej górnej powierzchni
elementu 1 i oddziela się element 1 od powietrza atmosferycznego, po czym za pomocą wiązki laserowej 4 o długości fali 10,6 nm emitowaną z lasera CO2 tnie się element 1 zamocowany do dna pojemnika 2 obciążnikami 5. Ponadto na powierzchni obrabianej elementu 1 ogniskuje się wiązkę lase5
2
rową 4 o gęstości mocy 10 W/cm , którą przesuwa się z prędkością 3 m/min. Profil stalowy wypełnio-
PL 215 393 B1
5
ny pianką poliuretanową jest przecięty, ale pianka na skutek działania promieniowania laserowego jest
zdeformowana.
Przykład 7
Sposób cięcia, zwłaszcza tworzyw sztucznych przebiega jak w przykładzie szóstym z tą różnicą, że wiązkę laserową 4 ogniskuje się w odległości 4 mm nad powierzchnią obrabianą elementu 1.
Profil stalowy wypełniony pianką poliuretanową jest przecięty bez znacznego zdeformowania, co
umożliwia obrabianie elementów 1 wykorzystywanych do dalszej produkcji. Nad powierzchnią obra7
2
bianą elementu 1 ogniskuje się wiązkę laserową 4 o gęstości mocy 10 W/cm i tnie się element 1
z prędkością 30 m/min.
Przykład 8
Sposób cięcia, zwłaszcza tworzyw sztucznych przebiega jak w przykładzie szóstym z tą różnicą, że wiązkę laserową 4 ogniskuje się w odległości 100 mm nad powierzchnią obrabianą elementu 1,
a plamka na powierzchni obrabianej elementu 1 ma średnicę około 6 mm i następnie drąży się element 1.
Profil stalowy jest przecięty, natomiast pianka poliuretanowa nie jest zdeformowana i uszkodzona.
Wariant ten jest szczególnie przydatny do zastosowania lasera przy utylizacji sprzętu AGD. Umożliwia
przecięcie obudów np. lodówek bez naruszenia spójności pianki izolującej. Dzięki chłodzącemu działaniu cieczy pianka nie zostaje poddana nadmiernym temperaturom. W następnym etapie możliwy jest
demontaż obudowy, a pianka przy zastosowaniu nieznacznych sił pęka wzdłuż przecięć obudowy.
Zastrzeżenia patentowe
1. Sposób cięcia, zwłaszcza tworzyw sztucznych, znamienny tym, że obrabiany i/lub cięty
element (1) mocuje się do dna pojemnika (2) wypełnionego cieczą technologiczną (3), przy czym pojemnik (2) wypełnia się cieczą technologiczną (3) powyżej górnej powierzchni elementu (1) i oddziela
się element (1) od powietrza atmosferycznego, po czym element (1) obrabia się i/lub tnie za pomocą
wiązki laserowej (4).
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że element (1) mocuje się do dna pojemnika (2)
obciążnikami (5).
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że element (1) mocuje się do dna pojemnika (2)
imadłem (6).
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że element (1) przykręca się śrubami (7) do dna
pojemnika (2).
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że podczas obróbki element (1) chłodzi się cieczą technologiczną (3) krążącą w obiegu zamkniętym.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako ciecz technologiczną (3) stosuje się wodę.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako ciecz technologiczną (3) stosuje się
skroplony gaz.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako ciecz technologiczną (3) stosuje się wodę z dodatkami zwiększającymi jej napięcie powierzchniowe.
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako ciecz technologiczną (3) stosuje się wodę z dodatkami zwiększającymi jej napięcie powierzchniowe i poprawiającymi absorpcję gazów.
10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wiązką laserową (4) o gęstości mocy w za5
2
7
2
kresie od 10 W/cm do 10 W/cm tnie się element (1) z prędkością przesuwu wiązki lasera od
3 m/min do 30 m/min.
11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wiązką laserową (4) o gęstości mocy w za7
2
8
2
kresie od 10 W/cm do 10 W/cm drąży się element (1) z prędkością przesuwu wiązki lasera od
3 m/min do 30 m/min.
12. Sposób według zastrz. 10 albo 11, znamienny tym, że stosuje się wiązkę laserową (4)
o długości fali 10,6 nm, korzystnie stosuje się laser CO2.
13. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wiązkę laserową (4) ogniskuje się na powierzchni obrabianej elementu (1).
14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wiązkę laserową (4) ogniskuje się nad powierzchnią obrabianą elementu (1).
6
PL 215 393 B1
Rysunki
PL 215 393 B1
7
8
PL 215 393 B1
Departament Wydawnictw UP RP
Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
202 Кб
Теги
pl215393b1
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа