УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИ И ФИКСИРОВАНИЯ ЗАГОТОВОК Российский патент 1997 года по МПК B23K37/04 B23Q3/15 

Изобретение относится к области термической резки, и, в частности, к устройствам для установки и фиксирования массивных стальных слитков в машине термической резки, преимущественно при равновесной пакетной резке.

Известно устройство для сборки под сварку (авт. св. N 941131 кл. 5 B 23 K 37/04, 1982), содержащее смонтированный на основании ходовой винт, установленные на нем гайки с правой и левой резьбой, снабженные зажимами и копир. При установке изделия на основание сборочно-сварочного стенда, зажимы поворачивают в нерабочее положение, а затем возвращают их в рабочее состояние. Вращением ходового винта перемещают гайки к центру винта, с помощью зажимов осуществляя закрепление изделия.

К недостаткам устройства относится то, что оно требует своего размещения в рабочем пространстве машины термической резки. При расположении устройства сбоку от заготовки нельзя использовать толкатель для обжатия пакета заготовок при пакетной резке и последующего сталкивания заготовок. Размещение устройства над заготовкой препятствует перемещение резака. Размещение устройства под заготовкой не позволяет осуществлять поворот зажимов из рабочего в нерабочее положение.

Отсутствие механизированного привода затрудняет процесс установки и закрепления массовых изделий, требующих больших перестановочных усилий.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для сборки металлоконструкций (авт. св. N 764914 кл. 5 B 23 K 37/04, 1980), содержащее основание, оснащенное двумя соосно установленными подпружиненными тягами, каждая из которых снабжена расположенным на торце прижимом, привод тяг, выполненный в виде смонтированного на основании подвижного клина, перемещаемого в направлении, перпендикулярном к оси тяг, смонтированные на основании поворотные опоры, соединенные между собой еще одной приводной тягой и регулируемые упоры для ограничения поворота указанных опор. При сборке средний элемент изделия укладывают на опорные поверхности устройства и включают пневмоцилиндр, который в направляющих перемещает клин. Клин своими рабочими поверхностями нажимает на ролики, которые расходясь, через тяги перемещают навстречу друг другу подвижные упоры. Между нами находится средний элемент изделия. В результате упоры устанавливают и фиксируют средний элемент симметрично относительно оси клина. Устройство также позволяет устанавливать и фиксировать при сборке и другие составные части изделия. К достоинствам устройства относится симметричность расположения изделия относительно оси клина, а также наличие механизированного привода, позволяющего осуществлять быстрое дистанционное управление упорами- -зажимами. Привод обеспечивает большие перестановочные усилия и позволяет устанавливать и фиксировать изделие в труднодоступных местах независимо от квалификации исполнителя.

Недостатком устройства является наличие тяг, охватывающих изделие с одной стороны. Их размещение сбоку от заготовки не позволяет использовать толкатель для обжатия пакета и сталкивания его на место отгрузки. Размещение устройства над заготовкой препятствует перемещению резака. Размещению устройства под заготовкой препятствует наличие резки средств удаления отходов шлака, грата, металлических брызг, окалины (специальных бункеров, смывочных канав, и т.п.). Это также невозможно при подаче изделия в рабочую зону машины с помощью конвейера, например рольганга. Выступающие над роликами конвейера упоры зажимы затрудняют подачу массивных изделий заготовок в рабочую зону машины.

Целью патента является расширение области использования устройства и производительности труда путем обеспечения возможности установки и фиксирования каждой заготовки в пакете заготовок и использования механизма подъема при установке устройства в роликовом подающем конвейере, а также обеспечение возможности оперативного варьирования длины разрезаемой заготовки.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство для установки и фиксирования заготовок, содержащее клин, соединенный с приводом перемещения, и прижим, предназначенный для взаимодействия с торцом заготовки, при использовании для литых заготовок дополнительно снабжено вторым клином, который подпружинен, противовесом и прокладками, при этом подпружиненный клин установлен с возможностью взаимодействия с упомянутым клином и жестко связан с одной стороны с противовесом, а с другой с прижимом, который выполнен в виде электромагнита, а прокладки размещены в местах соединения клина с противовесом и прижимом. В другом варианте устройство дополнительно содержит подъемный механизм, включающий плиту, на которой установлен привод перемещения клина, связанную с пневмоприводом.

При симметричной равновесной пакетной резке массивных литых заготовок, последние на столе машины устанавливаются боковыми поверхностями рядом друг с другом, т. е. последовательно. Каждое изделие перемещается в направлении ее продольной оси симметрии до совмещения линии разметки с линией реза. Весь пакет обжимается и далее режется по прямой.

Симметрично размеченный по длине слиток может подаваться в рабочую зону машины термической резки с помощью рольганга. Это способствует повышению оперативности подачи заготовки на место резки, повышению производительности труда и улучшает эргономические показатели установки.

Использование нескольких аналогичных узлов устройства позволяет производить независимую установку и фиксирование каждой заготовки в пакете заготовок. Оно дает возможность, удерживая с торца каждую заготовку с помощью электромагнита, перемещать заготовку в направлении ее продольной оси так, чтобы совместить линию разметки с линией реза.

При установке заготовки линией разметки на линию реза, поданный в рабочую зону машины слиток с помощью индивидуальных приводов роликов рольганга перемещается к устройству и захватывается электромагнитом той секции устройства, которая находится напротив данной заготовки. Включением привода перемещения клина этой секции клин поднимается, заставляя слиток смещаться в направлении ее продольной оси до совмещения линии разметки с линией реза.

Вместо традиционного двухстороннего расположения упоров и зажимов при установке и фиксировании каждой заготовки устройство устанавливается с одного ее торца. Использование электромагнитного прижима позволяет упростить систему установки и фиксирования слитков, снизить площадь рабочей зоны машины.

Одна портально-консольная машина термической резки, типа выпускаемой ЮУМЗ, имеет несколько резаков с индивидуальным приводом. Каждый резак имеет по одной оперативной степени свободы, т. е. может перемещаться лишь вдоль линии реза. Такая машина позволяет одновременно выполнять несколько резов. Для обеспечения возможности одновременной резки двух пакетов заготовок, требуется предварительное размещение, установка и фиксирование пакетов на столе машины. При наличии подающего рольганга необходима установка одного устройства внутри самого рольганга. Поскольку заготовки должны проходить по месту установки этого устройства, то на время их транспортировки необходимо освободить рольганг. Это достигается путем применения подъемного устройства. При транспортировке слитков упор с электромагнитом опускается ниже опорной поверхности рольганга, пропуская над собой заготовки.

При равновесной симметричной резке двух пакетов необходима установка двух устройств по одному с каждой стороны стола машины, подъемного внутри подающего рольганга и неподвижного со свободного конца стола за рольгангом. Таким образом, применение наряду с неподвижным подъемного устройства позволяет расширить область его использования и увеличить в два раза производительность труда. Пневмопривод механизма подъема обеспечивает высокую скорость подъема и опускания упора.

Заготовки, разливаемые на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) могут иметь различное поперечное сечение по ручьям. Поэтому равновесные части разных заготовок могут иметь различную длину. Колебание длины лежит в пределах нескольких процентов. Симметричный раскрой слитка уменьшает величину требуемого для совмещения линии симметричной разметки с линией реза перемещения заготовки в два раза. В целом, при общей длине разрезаемой заготовки порядка 4 метров, колебание длины не превышает 10 20 см. Перемещение на длину 5 10 см легко обеспечивается подъемом и опусканием клина устройства.

В то же время, с учетом номенклатуры проката заданная величина массы заготовки может изменяться до 15 20% При постоянном месте расположения устройства, что обеспечивает его меньшую сложность и стоимость, перемещение клина не позволяет обеспечить перемещение заготовки на такую большую длину. Эту задачу позволяют решить прокладки, представляющие собой дополнительные съемные вставки для дискретной установки упора.

Величина возможного перемещения упорной поверхности с помощью прокладок ограничивается свободным пространством между роликами рольганга. С учетом разрезания слитка на две равные части эта величина не превышает 20 25 см. Расстояние между роликами составляет не менее 75 см, что вместе с остальной конструкцией устройства позволяет успешно применять и прокладки. Применение прокладок позволяет закреплять устройства на постоянных местах, упростив и удешевив их конструкцию, упростить процесс перестановки упора и обеспечить разрезание заготовок разной заданной массы.

Поскольку в процессе установки массивных (в несколько тонн) заготовок имеют место значительные ударные нагрузки на устройство со стороны слитков, то его конструкция выполнена противоударной. Это определило использование клинового способа перемещения упора с большой поверхностью контакта клина с подвижной клиновидной щекой, клина с основанием, и, кроме того, с большей поверхности контакта заготовки с прижимом, прокладки со щекой и с прижимом. Поэтому все детали выполнены массивными. Использование противовеса позволяет предотвратить заклинивание и обеспечивает смещение центра подвижных частей устройства к оси симметрии щек. Использование механических связей в виде клиновидных щек позволяет обеспечить противоударность механизму устройства и одновременно большие перестановочные усилия, необходимые при установке массивных заготовок.

Применение вместо пневмопривода подвижных клиньев электропривода позволяет обеспечить плавную точную установку заготовок линиями разметки на линию реза.

Таким образом, вновь введенные элементы устройства второй клин, который подпружинен, противовесы и прокладки, обеспечение возможности взаимодействия подпружиненного клина со вторым клином и с другой стороны жесткой связи с противовесом, а также с прижимом, выполнение последнего в виде электромагнита, размещение прокладок в местах соединения клина с противовесом и прижимом в указанной связи с другими элементами при равновесной симметричной пакетной резке позволяет устройству производить установку и фиксирование литых заготовок при равновесной симметричной пакетной резке. По другому варианту устройства вновь введенный подъемный механизм, включающий плиту, на которой установлен привод перемещения клина, связанную с пневмоприводом, в указанной связи с другими элементами позволяет устройству производить установку и фиксирование литых заготовок при равновесной пакетной резке по обе стороны рольганга. Это обеспечивает расширение области использования устройства и производительности труда.

На фиг. 1 изображен основной узел предлагаемого устройства, общий вид в центральном сечении; на фиг. 2 он же в аксонометрии; на фиг. 3 он же в аксонометрии, повернуто по оси ординат на 90 градусов; на фиг. 4 - предлагаемое устройство с подъемным механизмом, общий вид; на фиг. 5 пример плана размещения устройств на столе машины с подающим рольгангом при двухпакетной резке.

Устройство содержит: 1 основание; 2 подвижный клин; 3 клиновидная щека (второй клин); 4 сердечник; 5 катушка; 6 возвратная пружина; 7 - противовес; 8 прокладка; 9 шлицевое соединение 11 цапфа; 12 винт; 13 - пята; 14 гайка; 15 электродвигатель привода перемещения клина; 16 - подъемная плита; 17 пневмопривод подъемного механизма; 18 ролик рольганга; 19 подъемное устройство для установки и фиксирования литых заготовок; 20 - неподвижный портал; 21 толкатель; 22 тележка с резаками; 23 консольные направляющие; 24 неподвижное устройство для установки и фиксирования литых заготовок; 25 складское место; 26 стопор; 27 редуктор; 28 - направляющие; 29 секция 1; 30 секция 2. На фиг. 1 и 5 дополнительно обозначено: 10 изделие, литая заготовка; Lн длина прокладки; Lб базовое расстояние между осью симметрии резака и рабочей поверхностью сердечника 4. На фиг. 4: В и Н соответственно ширина и высота сердечника; L расстояние между соседними сердечниками.

Подвижный клин 2 имеет возможность перемещаться в Т-образном пазе основания 1 (направление показано стрелкой на фиг. 1). Клиновидная щека (второй клин) 3 вместе с подвижным клином 2 составляют клиновидную пару. Щека 3 перемещается в пазах, расположенных на внешних противоположных сторонах основания 1 (на фиг. 3 не показана). Эти пазы перпендикулярны Т-образным пазам. Щека выполнена в виде сборного кольца прямоугольного сечения.

Сердечник 4 набран из листов электротехнического железа, расположенных параллельно торцевой поверхности изделия (на фиг. 3 не показан). С помощью шлицевого соединения 9 сердечник устанавливается и закрепляется стопором 26 на прокладку 8, а она, в свою очередь, аналогично на клиновидной щеке 3. Катушка 5, предназначенная для создания намагничивающей силы, изготовлена из витков медного изолированного провода и плотно одеты на сердечник (фиг. 2 и 3 не показана). Возвратная пружина 6 предназначена для возвращения щеки 3 в исходное состояние при опускании клина 2. Противовес 7 с помощью шлицевого соединения 9 устанавливается на щеку 3 и закрепляется с помощью стопора (аналогично стопору 26, на фиг. 1 3 не показано).

Цапфа 11 крепится к нижней грани клина 2. Винт 12 имеет на рабочем конце пяту 13 для создания усилия на сам клин при движении винта вверх или цапфу при движении вниз. Винт 12 приводится в движение от двигателя 15 через редуктор 27. Вращаясь в гайке 14, укрепленной на основании 1, он дополнительно приобретает поступательное движение.

На фиг. 4 представлено подъемное устройство, имеющее две секции: 29 - секция 1 и 30 секция 2 аналогичных конструкций. Обе секции смонтированы на подъемной плите 16, быстро перемещающейся в вертикальной плоскости с помощью пневмопривода 17. Направляющие 28 служат для задания направления движения подъемной плиты.

Ролики рольганга 18 имеют индивидуальные электрические приводы. Подъемное устройство 19 для установки и фиксирования литых заготовок располагается между двумя соседними роликами внутри рольганга, а неподвижное 24 у свободного торца машины термической резки. Разрезаемые литые заготовки поступают по рольгангу в направлении, указанном стрелкой. Неподвижный портал 20 несет на себе три консольные направляющие 23. По направляющим поперек литых заготовок и над ними перемещаются тележки 22 с резаками. Два крайних резака предназначены для симметричного разрезания заготовок. Средний используется при разрезании головного и хвостового слитков увеличенной длины.

Портал 20 охватывает толкатель 21, который свободно перемещается в пространстве между верхней балкой портала и рольгангом поперек литых заготовок на всю ширину рольганга. Ход толкателя обеспечивает последнему возможность перемещать заготовки на складское место 25, откуда заготовки с помощью крана транспортируются в отделение отгрузки.

Пневмопривод 17 позволяет секциям 29 и 30 находиться в двух основных положениях: 1 полностью опущенное и 2 полностью поднятое. В первом положении устройство находится ниже опорной поверхности рольганга, что не мешает производить подачу заготовок. Во втором положении секции подняты над опорной поверхностью рольганга настолько, чтобы оси симметрии сердечников 4 находились примерно на уровне осей симметрии заготовок.

Дополнительное обжатие пакета прямых заготовок с помощью толкателя непосредственно перед резкой незначительно и приводит к их перемещению в пределах 10 15 мм. Колебание ширины заготовок находится в пределах, оговоренных технологическими инструкциями и, обычно, не превышает 2 3% Выступающий рабочий конец сердечника 4, одновременно являющийся и упором и зажимом, имеет ширину меньшую, чем ширина заготовки. Максимальное смещение осей симметрии сердечников 4 относительно осей симметрии заготовок при ширине пакета 640 мм составляет 25 30 мм. Таким образом, даже достаточно грубая установка пакета заготовок в поперечном направлении с помощью толкателя без использования дополнительных упоров по боковой поверхности пакета обеспечивает надежную работу устройства. При необходимости можно предусмотреть подъемные упоры по боковой поверхности пакета со стороны складского места 25. При перемещении пакета на складское место упоры опускают, а при установке и обжатии пакета поднимают.

Устройство работает следующим образом. Перед началом работы исходя из заданной после порезки средней длины литой заготовки L_з выбирают прокладки 8. Длину прокладки L_н в направлении оси симметрии сердечника 4 и катушки 5 находят по формуле:
L_н L_б L_з,
где L_б базовое расстояние между осью симметрии резака и рабочей поверхностью сердечника 4 при нахождении клина 2 в среднем положении; L_б const.

Выбирают ближайшие по длине, но одинаковые по всем секциям прокладки. Ослабляют стопоры 26 и перемещением сердечников с катушками 5 перпендикулярно их осям и одновременно осям клиньев разъединяют шлицевые соединения. Аналогично снимают старые прокладки. В обратном порядке навешивают выбранные прокладки и вновь устанавливают сердечники с катушками.

Выбирают противовесы. Вес противовеса находят по формуле:
G_п (G_щ•А_щ + G_н•A_н + G_с•A_с + G_к•A_к)/A_п,
где:
G_щ вес клиновой части щеки 3;
A_щ расстояние от оси симметрии основания до центра тяжести клиновой части щеки 3;
G_н вес прокладки;
A_н расстояние от оси симметрии основания до центра тяжести прокладки;
G_с вес сердечника;
A_с расстояние от оси симметрии основания до центра тяжести сердечника;
G_к вес катушки;
A_к расстояние от оси симметрии основания до центра тяжести катушки;
A_п расстояние от оси симметрии основания до центра тяжести противовеса;
При определении расстояний принимают среднее положение клина 2.

Выбирают ближайшие по весу, но одинаковые по всем секциям противовесы. Их устанавливают аналогично прокладкам. Каждую заготовку размечают, деля ее на две равные части.

Клинья 2 всех секций опускают в крайнее нижнее положение. При этом упорные поверхности, находящиеся на сердечниках, также отводятся в крайние положения. Воздействием на пневмопривод 17 опускают подъемную плиту 16. Секции 29 и 30 опускаются.

По рольгангу на стол машины термической резки подают две первые параллельно расположенные заготовки. Их пропускают к неподвижному устройству, не доводя до него на расстояние 200 300 мм. Приводы роликов, на которых остановились заготовки, отключают. Пользуясь приводами остальных роликов, подают следующие две параллельно расположенные заготовки. Продвигают их дальше подъемного устройства на 200 300 мм. Воздействием на превмопривод 17 поднимают секции 29 и 30 подъемного устройства.

Включают толкатель 21, выравнивая оба пакета заготовок по их боковым сторонам. Поскольку заготовки подаются со смещением в сторону портала 20, то одновременно с выравниванием движения толкателя заготовки устанавливают напротив соответствующих секций подъемного и неподвижного устройств. Толкатель на 200 300 мм отводят от обоих пакетов.

Включением приводов опорных роликов рольганга подводят пакеты к устройствам (один пакет к подъемному, другой к неподвижному). Включают электромагниты, т. е. подают напряжение на катушки 5. Каждая заготовка 10 слегка примагничивается к сердечнику 4. Этого достаточно, чтобы предотвратить откат от упора при смещении лежащей рядом заготовки. С помощью реверсивного электропривода, состоящего из электродвигателя привода перемещения клина 15 и редуктора 27, перемещают винт 12. Последний пятой 13 нажимает на подвижный клин 2 непосредственно, либо через цапфу 11. Клин 2 движется в вертикальной плоскости. При движении клина 2 вверх клиновидная щека 3 перемещается в горизонтальном направлении от основания 1 за счет усилия, передаваемого на щеку 3 клином 2. При движении клина 2 вниз клиновидная щека под действием возвратной пружины 6 перемещается в горизонтальном направлении к основанию 1. Вместе со щекой 3 горизонтально перемещаются и, жестко связанные с ней, прокладка 8 и сердечник 4, перемещая примагниченную литую заготовку 10. Добиваются расположения линии разметки заготовки по линии реза.

Аналогично, с помощью электропривода другой секции добиваются расположения линии разметки рядом лежащей заготовки по линии реза. В случае же отката одной из заготовок от упора, электромагниты отключают и включением приводов соответствующих роликов рольганга утыкают торец заготовки в упор (сердечник). Далее, при необходимости, электромагниты включают в процесс продольного ориентирования заготовок продолжается. Процесс ориентирования для подъемного и неподвижного устройств одинаков.

После установки заготовок линиями разметки по линиям реза, электромагниты устройств отключают. Кратковременным включением толкателя пакеты смещают, а при этом обжимают, на 10 15 мм. Включают электромагниты устройств.

Производят одновременное разрезание двух пакетов заготовок. Электромагниты устройств отключают. Клинья 2 опускают в нижнее положение. Толкатели 21 сталкивают заготовки на складское место.

Поскольку смена заданной массы заготовок производится редко (до 1 2 раз в сутки), то установка прокладок и противовесов в общей трудоемкости резки занимает доли процента.

Пружина 6 должна обеспечивать возвращение клиновидной щеки, прокладки, электромагнита и противовеса в исходное состояние.

Для облегчения конструкции, прокладки могут выполняться не сплошными.

Пример. Литые стальные заготовки длиной L_з около 1850 мм, высотой 291 300 мм, шириной 320 330 мм имеют массу 1500 кг. При постоянной массе длина колеблется до 90 мм. L_б составляет 2000 мм. Тогда
L_н L_б L_з 2000 1850 150 мм, G_щ 200 DaH, A_щ 140 мм 0,14 м. G_н 150 DaH, A_н 285 мм 0,285 м. G_с 70 DaH. A_с 395 мм 0,395 м. G_к 40 DaH. A_к 385 мм 0,385 м. A_п 200 мм 0,2 м.

или, решая численно, получим G_щ (G_щ•A_щ + G_н•A_н + G_с•A_с + G_к•A_к)/A_п
(200•0,14 + 150•0,285 + 70•0,395 + 40•0,385)/0,2 569 DaH.

Предложенное устройство позволяет расширить область использования устройства прототипа и повысить производительность труда.

Использование: область термической резки, в частности, установка и фиксирование массивных стальных слитков в машинах термической резки. Сущность изобретения: устройство выполнено в виде нескольких узлов аналогичных конструкций, смонтированных на общей плите. Каждый узел содержит основание 1, в котором в Т-образных пазах скользит подвижный клин 2, перемещаемый с помощью приводного винта. Клин 2 нажимает на второй клин 3, который перемещается перпендикулярно подвижному клину в пазах, выбранных в боковых гранях основания. На клине 3 в шлицах установлена прокладка 8, в шлицах которого размещен сердечник 4 вместе с катушкой 5, выполняющий роль упора и прижима. Винт вращается электроприводом, что обеспечивает точную установку упора. Для улучшения условий работы устройства, оно снабжено противовесами 7, устанавливаемыми на клине 3. Устройство может быть дополнительно снабжено подъемным механизмом. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для установки и фиксирования заготовок, содержащее основание, клин, соединенный с приводом перемещения, и прижим, предназначенный для взаимодействия с торцом заготовки, отличающееся тем, что при использовании устройства для литых заготовок оно снабжено вторым клином, подпружиненным, противовесом и прокладками, при этом подпружиненный клин установлен с возможностью взаимодействия с упомянутым клином и жестко связан с одной стороны с противовесом, с другой с прижимом, который выполнен в виде электромагнита, а прокладки размещены в местах соединения клина с противовесом и прижимом. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено подъемным механизмом, включающим плиту, на которой установлен привод перемещения клина, связанную с пневмоприводом.