РЕЗАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЯЖИ Российский патент 2000 года по МПК D01H9/16 B65H54/71 

Изобретение относится к резальным устройствам для пряжи.

При современных высокоскоростных операциях прядения резальные устройства для пряжи должны работать быстро и надежно. Сбой при отрезании пряжи, заключающийся в неполном отрезании при выполнении операции намотки пряжи, может привести к огромным потерям пряжи. Необходимость в прочных, долговечных, надежных резальных устройствах особенно велика для прочной и трудной для разрезания пряжи, такой как арамидная пряжа. Для каждой нити пряжи необходимо свое резальное устройство, и в результате на прядильной машине, на которой множество нитей пряжи отрезаются и повторно натягиваются при каждой смене бобины, требуется множество резальных устройств. Существует потребность в недорогом резальном устройстве, которое является простым в эксплуатации и обслуживании.

Известно резальное устройство для арамидной пряжи, содержащее корпус резального устройства, имеющий выполненное в нем сквозное отверстие, проходящее от первого конца до второго конца корпуса резального устройства, паз корпуса, приспособленный для приема пряжи и проходящий поперек от одной стороны корпуса резального устройства через отверстие до другой стороны корпуса резального устройства, режущее средство для отрезания выходящей в паз корпуса пряжи и опору, прикрепленную к корпусу резального устройства для противодействия повороту режущего средства, при этом режущее средство содержит первый режущий с выполненным в нем пазом, плоской опорной поверхностью, плоской поверхностью резания, параллельной опорной поверхности, и режущей кромкой на одной стороне паза элемента, причем режущая кромка, расположена рядом со стороной паза корпуса, размещенной рядом с первым концом отверстия, поршень, установленный в отверстии с возможностью скольжения и предназначенный для скольжения от первого конца в направлении второго конца отверстия, и второй режущий элемент, установленный с возможностью упругого смещения в корпусе устройства рядом с пазом корпуса и имеющий режущую кромку (US 5150640 А, 29.09.1992).

В известном резальном устройстве используется пара режущих элементов, между которыми осуществляется контакт линия - поверхность. Хотя такое резальное устройство очень эффективно при отрезании прочных нитей, таких как нити арамидной пряжи, оно требует значительного внимания при изготовлении, сборке и выравнивании деталей друг относительно друга. Контакт линия - поверхность между режущими элементами может быть нарушен, если поршень немного поворачивается вследствие неточной регулировки положения или износа. Даже при наличии незначительного смещения от заданного положения возникают зазоры, которые обеспечивают возможность прохождения через устройство волокон без их разрезания. Поскольку контактное усилие сосредоточено вдоль линейной кромки одного элемента, эта кромка подвергается более быстрому износу. Поршень требует точной посадки в отверстии для достижения требуемого выравнивания; если текучие среды, используемые при прядении, скапливаются в отверстии корпуса резального устройства или контактируют с уплотнениями поршня и вызывают разбухание, скорость поршня уменьшается, что снижает надежность разрезания, и поршень может застрять в отверстии, в частности, при обратном ходе, когда он приводится в движение с помощью пружины.

Задачей изобретения является создание резального устройства для пряжи, обеспечивающего получение технического результата, состоящего в повышении надежности разрезания пряжи и в упрощении эксплуатации и обслуживания резального устройства.

Этот технический результат достигается тем, что в резальном устройстве для пряжи, содержащем корпус резального устройства, имеющий выполненное в нем сквозное отверстие, проходящее от первого конца до второго конца корпуса резального устройства, паз корпуса, приспособленный для приема пряжи и проходящий поперек от одной стороны корпуса резального устройства через отверстие до другой стороны корпуса резального устройства, режущее средство для отрезания входящей в паз корпуса пряжи, и опору, прикрепленную к корпусу резального устройства для противодействия повороту режущего средства, при этом режущее средство содержит первый режущий элемент с выполненным в нем пазом элемента, плоской опорной поверхностью, плоской поверхностью резания, параллельной опорной поверхности, и режущей кромкой на одной стороне паза элемента, причем режущая кромка расположена рядом со стороной паза корпуса, размещенной рядом с первым концом отверстия, поршень, установленный в отверстии с возможностью скольжения и предназначенный для скольжения от первого конца в направлении второго конца отверстия, и второй режущий элемент, установленный с возможностью упругого смещения в корпусе резального устройства рядом с пазом корпуса и имеющий режущую кромку, согласно изобретению режущее устройство содержит опорный элемент, установленный с возможностью скольжения в отверстии и взаимодействующий с концом первого режущего элемента, противоположным первому концу отверстия, при этом второй режущий элемент имеет плоскую поверхность, контактирующую с плоской поверхностью резания первого режущего элемента при смещении поршня и первого режущего элемента от первого конца в направлении второго конца отверстия, а поршень взаимодействует с концом первого режущего элемента, расположенным рядом с первым концом отверстия, причем плоская поверхность второго режущего элемента размещена с возможностью поджима к плоской поверхности резания первого режущего элемента и выполнена с возможностью выравнивания для обеспечения контакта типа поверхность - поверхность с плоской поверхностью резания первого режущего элемента, а опора выполнена с возможностью скользящего взаимодействия с плоской опорной поверхностью первого режущего элемента для предотвращения поворота первого режущего элемента вследствие поджима второго режущего элемента при перемещении первого режущего элемента от первого конца в направлении второго конца отверстия.

Резальное устройство содержит упругое поджимающее средство для поджима второго режущего элемента к плоской поверхности резания первого режущего элемента.

Упругое поджимающее средство представляет собой цилиндрическую винтовую пружину.

Первый режущий элемент содержит выступ на каждом конце, причем один выступ выполнен с возможностью взаимодействия с поршнем, а противоположный выступ выполнен с возможностью взаимодействия с опорным элементом.

Режущая кромка на одной стороне паза режущего элемента имеет образующую острый угол угловую часть для уплотнения пряжи при резании.

Один выступ проходит через поршень, а противоположный выступ проходит через опорный элемент для взаимодействия с ними.

Поршень и опорные элементы изготовлены из фторсодержащего полимера.

Режущее устройство содержит средство направления давления текучей среды от источника к первому концу отверстия для смещения поршня от первого конца в направлении второго конца отверстия и перемещения кромки первого режущего элемента, прикрепленного к поршню, мимо кромки второго режущего элемента, закрепленного в корпусе резального устройства, с разрезанием пряжи.

Поршень уплотнен относительно стенок отверстия с помощью эластомерного уплотнения.

Поршень имеет канавки, выполненные на его окружной поверхности для образования лабиринтного уплотнения относительно стенок отверстия с ограничением просачивания текучей среды между поршнем и стенками отверстия.

Резальное устройство содержит пружинное поджимающее средство в корпусе резального устройства, расположенное у второго конца отверстия и предназначенное для сообщения поршню усилия против усилия давления текучей среды.

Первый режущий элемент изготовлен из алюмооксидной керамики.

Первый режущий элемент изготовлен из карбида вольфрама и покрыт сначала карбидом титана, а затем - нитридом титана.

На фиг. 1 представлен вид сверху резального устройства согласно настоящему изобретения; на фиг. 2 - боковое сечение резального устройства согласно настоящему изобретению; на фиг. 3 - вид сверху режущих элементов, поршня, опорного элемента и опоры согласно настоящему изобретению, их положение друг относительно друга; на фиг. 4 - поперечное сечение резального устройства по фиг. 2 по линии 4-4.

Резальное устройство для пряжи согласно настоящему изобретению имеет упрощенную конструкцию и усовершенствованное режущее средство. На фиг. 1 и 2 изображено резальное устройство для пряжи согласно настоящему изобретению, содержащее детали, которые просты в изготовлении и при сборке и которые не подвержены быстрому износу и перекосу при использовании. Фиг. 1 представляет собой вид сверху резального устройства, а фиг. 2 представляет собой боковое сечение резального устройства по фиг. 1 по линии 2-2. Корпус 10 резального устройства имеет цилиндрическое отверстие 33, проходящее от первого конца 11 до второго конца 12. Крышка 11a закрывает конец 11, а крышка 12a закрывает конец 12. Паз 13 корпуса проходит поперек через корпус 10 резального устройства от верхней поверхности 14 до нижней поверхности 15 и предназначен для приема пряжи, подлежащей разрезанию. Первый режущий элемент 16 с выполненным в нем пазом 17 элемента удерживается с возможностью возвратно-поступательного перемещения в отверстии 33 поршнем 18, размещенным рядом с первым концом 11, и опорным элементом 19, размещенным рядом со вторым концом 12. Первый режущий элемент 16 соединен с поршнем 18 посредством выступа 16a, проходящего сквозь поршень; и первый режущий элемент 16 соединен с опорным элементом 19 посредством выступа 16b, проходящего через опорный элемент. Когда первый элемент 16 расположен рядом с первым концом 11, паз 17 элемента совпадает с пазом 13 корпуса для приема пряжи, подлежащей разрезанию. Конец 34 паза 17 содержит режущую кромку 35. Паз 17 элемента может быть симметричным (как показано) относительно выступов 16a и 16b, так что режущий элемент 16 может быть переведен из одного конечного положения в другое, и при этом может быть задействована новая режущая кромка на конце 36, который содержит режущую кромку 37. Предпочтительно, чтобы паз 17 имел образующую острый угол угловую часть 37a на конце 36. Предполагается, что образующая острый угол угловая часть служит для сбора волокон пряжи в одном месте и для уплотнения их с тем, чтобы надежность их разрезания была увеличена по сравнению со случаем использования скругленной угловой части, которая может вызвать распределение волокон пряжи.

Поршень 18, расположенный на одном конце первого режущего элемента 16, и опорный элемент 19, расположенный на другом его конце, установлены с возможностью скольжения в цилиндрическом отверстии 33 и предназначены для скольжения от первого конца 11 до второго конца 12 и обратно. Для осуществления скользящего перемещения на вход 20 для введения в камеру 21 (фиг. 2) может быть подано давление текучей среды, например в виде сжатого воздуха, для принудительного смещения режущего узла, содержащего поршень 18, опорный элемент 19 и первый режущий элемент 16, от первого конца 11 и в направлении второго конца 12. Давление текучей среды приводит режущий узел в движение в направлении второго конца 12 против смещающего усилия, такого как действует со стороны пружины 22, а прекращение смещения обусловлено наличием демпфирующего элемента 23, выполненного, например, в виде эластомерного кольца. Когда давление текучей среды снято, пружина 22 вызывает смещение режущего узла обратно к первому концу 11 и это смещение прекращается за счет наличия другого демпфирующего элемента 23. Могут быть использованы другие средства для приведения режущего узла в движение от первого конца к второму концу. Например, крышка 11a может иметь выполненное в ней сквозное отверстие, предназначенное для приема смещаемого конца электромагнитного катушечного исполнительного механизма, который будет упираться в поршень 18 и быстро смещать режущий узел от первого конца 11 ко второму концу 12.

Как показано далее со ссылками, главным образом, на фиг. 3 и 4, поршень 18 обеспечивает уплотнение относительно текучей среды и поддерживает способность скольжения в цилиндрическом отверстии за счет уплотнений 24, таких как множество канавок, прорезанных на наружной поверхности цилиндрического поршня 18, которые действуют в качестве лабиринтного уплотнения, когда поршень установлен по точной посадке в отверстии 33. Такое уплотнение не требует контакта с поджимом к стенкам отверстия 33, так что трение скольжения между поршнем и стенками отверстия уменьшается. При использовании любая небольшая утечка, связанная с данным типом уплотнения, не имеет существенного значения. При данном типе уплотнения отсутствует эластомерный уплотняющий элемент, который подвергается износу при контакте с текучими средами, используемыми при прядении. В некоторых случаях, в которых используемые для прядения текучие среды не вызывают проблем, может быть применено эластомерное уплотнение для получения непроницаемого для текучей среды уплотнения. С целью дополнительного уменьшения трения между поршнем и стенками отверстия поверхность поршня или весь поршень может быть выполнен из фторсодержащего полимера. Для удобства изготовления и сборки опорный элемент 19 выполнен таким же, как поршень 18, так что детали могут быть взаимозаменяемыми. Это также позволяет при желании заменить воздействие пружины 22 на давление текучей среды для обеспечения возврата режущего узла к первому концу 11.

Фиг. 3 представляет собой общий вид только режущего узла и его взаимосвязь с другими элементами режущего средства согласно настоящему изобретению. Фиг. 4 представляет собой поперечное сечение резального устройства по фиг. 2 по линии 4-4. В сечении 4-4 резального устройства видно, что цилиндрическое отверстие внутри корпуса 10 резального устройства профрезеровано до получения прямоугольной формы, предназначенной для размещения противоповоротной плоской опорной поверхности (опоры) 28 для первого режущего элемента 16 и второго режущего элемента 25. Первый режущий элемент 16 имеет плоскую опорную поверхность 26 и параллельную плоскую поверхность 27 резания, и его поворот в цилиндрическом отверстии предотвращается за счет размещения опоры 28 в корпусе 10 резального устройства у плоской опорной поверхности 26. Опора 28 удерживается с помощью винта 29, а ее надлежащее положение по высоте обеспечивается проставкой 30. Опора 28 взаимодействует с возможностью скольжения с плоской опорной поверхностью 26, тем самым предотвращая первый режущий элемент 16 от поворота в цилиндрическом отверстии вследствие какого-либо поджима второго режущего элемента 25 к плоской поверхности 27 резания.

Второй режущий элемент 25 имеет плоскую режущую поверхность 31, которая прижата к плоской поверхности 27 резания первого режущего элемента 16 с помощью упругого поджимающего средства 32, такого как цилиндрическая винтовая пружина. Второй режущий элемент 25 скользит своей плоской поверхностью 31 резания по параллельной плоскости поверхности 27 резания, когда режущий узел совершает возвратно- поступательное перемещение. Второй режущий элемент 25 закреплен в съемной верхней крышке 39 корпуса 10 резального устройства и расположен таким образом, что плоская поверхность 31 резания поджата к плоской поверхности 27 резания для создания контакта типа поверхность-поверхность, а режущая кромка 31a является ведущей кромкой или углом плоской поверхности 31 резания, находящейся в контакте с плоской поверхностью 27 резания. Второй режущий элемент 25 выполнен с возможностью смещения за счет того, что он не прикреплен к корпусу 10 резального устройства, но тем не менее второй режущий элемент 25 упруго удерживается между корпусом 10 резального устройства и первым режущим элементом 16 с помощью упругого средства 32. При возвратно-поступательном перемещении первого режущего элемента 16 второй режущий элемент 25 скользит по плоской поверхности 27 резания и поперек режущей кромки 35 паза 17 элемента.

Режущий элемент 25 содержится в полости 40 в верхней крышке 39, но он установлен в полости неплотно, так что данный элемент может отклоняться до тех пор, пока поверхность 31 резания не окажется выровненной относительно поверхности 27 резания. Поскольку поверхность 31 выступает над пазом 17 в режущем элементе 16, пружина 32 смещена от паза 17 и она также смещена в направлении режущей кромки 31a для противодействия усилию, действующему со стороны пряжи в процессе ее резания, которое может стремиться отвести режущие элементы друг от друга. Это приводит к смещению центра пружины 32 в верхний левый квадрант режущего элемента 25, как показано на фиг. 3. Режущий элемент 25 предпочтительно представляет собой промышленно изготавливаемую квадратную режущую вставку с заостренными шлифованными сторонами. Такие режущие вставки могут представлять собой режущие пластины, которые поставляются фирмой Micro 100 Inc из Лос-Анджелеса, Калифорния, и изготовлены из микрозернистого карбида (твердого сплава). Предпочтительно, чтобы угол 41 заострения был направлен так, как показано на фиг. 2; хотя было установлено, что режущие вставки без скошенных сторон также пригодны для работы устройства. Предпочтительно, чтобы опора 28 была выполнена в виде аналогичной вставки с установочным отверстием в центре, поскольку желательно, чтобы она была недорогой и имела твердую и малоизнашиваемую поверхность. Опора 28 смещена от паза 17 и смещена от режущей кромки 31a, так что между режущей кромкой 31а и кромкой 42 опоры 28 имеется зазор для отрезаемого конца перемешивающейся нити.

В качестве материала для первого режущего элемента 16 следует использовать материал, который будет легко скользить относительно второго режущего элемента и опоры и выдержит большое число циклов безотказного резания. Одним из известных хорошо работающих в данном случае материалов является карбид вольфрама марки С-2, имеющий высоту микронеровностей профиля на режущей кромке менее 20 микродюймов (0,508 мм) и покрытый покрытием из карбида титана, полученным химическим осаждением и имеющим толщину 2 микрона, а затем покрыт покрытием из нитрида титана толщиной 2 микрона. Другим материалом, который может применяться, является алюмокосидная керамика, один из вариантов которой называется Aremcolox, сорт 502-1400, и поставляется фирмой Aremo Products, Unc, Ossining, штат Нью-Йорк, США. Алюомоксидная керамика также должна иметь высоту микронеровностей профиля менее 20 микродюймов (0,508 мм). Второй режущий элемент 25 и опора 28 также могут быть покрыты нитридом титана для обеспечения большей износостойкости и меньшего трения относительно режущего элемента 16.

В процессе работы устройства пряжа, подлежащая отрезанию, входит в паз 13 корпуса и в паз 17 элемента, в камеру 21 подается давление текучей среды, заставляющее поршень 18 перемещать первый режущий элемент 16 вдоль цилиндрического отверстия и заставляющее паз 17 элемента притягивать пряжу ко второму режущему элементу 25. Пряжа разрезается за счет разрезающего сдвига между кромкой 35 режущего элемента 16 и кромкой 31a режущего элемента 25. Затем давление отводится из камеры 21, и смещающее средство, такое как пружина 22, смещает режущий узел влево для установки его в исходное положение для следующей операции отрезания.

Отрезание пряжи, выполняемое устройством согласно настоящему изобретению очень производительно и эффективно, поскольку второй режущий элемент 25 образует контакт типа поверхность-поверхность с первым режущим элементом и поджат к первому режущему элементу 16 с возможностью свободного плавающего смещения (самоустановки) с помощью упругого средства. Упругое средство также поджимает первый режущий элемент 16 к опорному элементу 28 для предотвращения поворота режущего элемента 16 в отверстии 33. Поршень 18 и опорный элемент 19 служат для позиционирования режущего элемента 16 в боковом направлении в отверстии 33. Способность свободной плавающей самоустановки второго режущего элемента и поджим с предварительным нагружением между двумя режущими элементами лучше всего достигаются в том случае, когда центр приложения усилия упругого средства находится в квадранте второго режущего элемента, который содержит кромку, контактирующую с пряжей при отрезании, и одновременно находится над поверхностью 27 резания режущего элемента 16 и в стороне от паза 17.

Изобретение может быть использовано для отрезания пряжи при высокоскоростных операциях прядения и позволяет повысить надежность разрезания пряжи и упростить эксплуатацию и обслуживание резального устройства. В резальном устройстве режущее средство содержит опорный элемент, установленный с возможностью скольжения в сквозном отверстии корпуса и взаимодействующий с концом первого режущего элемента, противоположным первому концу отверстия. Второй режущий элемент имеет плоскую поверхность, контактирующую с плоской поверхностью резания первого режущего элемента при смещении поршня и первого режущего элемента от первого конца в направлении второго конца отверстия. Установленный в отверстии корпуса поршень взаимодействует с концом первого режущего элемента, расположенным рядом с первым концом отверстия. Плоская поверхность второго режущего элемента размещена с возможностью поджима к плоской поверхности резания первого режущего элемента и выполнена с возможностью выравнивания для обеспечения контакта типа поверхность - поверхность с плоской поверхностью резания первого режущего элемента. На корпусе размещена опора, выполненная с возможностью скользящего взаимодействия с плоской опорной поверхностью первого режущего элемента для предотвращения поворота первого режущего элемента вследствие поджима второго режущего элемента при перемещении первого режущего элемента от первого конца в направлении второго конца отверстия. 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Резальное устройство для пряжи, содержащее корпус резального устройства, имеющий выполненное в нем сквозное отверстие, проходящее от первого конца до второго конца корпуса резального устройства, паз корпуса, приспособленный для приема пряжи и проходящий поперек от одной стороны корпуса резального устройства через отверстие до другой стороны корпуса резального устройства, режущее средство для отрезания входящей в паз корпуса пряжи и опору, прикрепленную к корпусу резального устройства для противодействия повороту режущего средства, при этом режущее средство содержит первый режущий элемент с выполненным в нем пазом элемента, плоской опорной поверхностью, плоской поверхностью резания, параллельной опорной поверхности, и режущей кромкой на одной стороне паза элемента, причем режущая кромка расположена рядом со стороной паза корпуса, размещенной рядом с первым концом отверстия, поршень, установленный в отверстии с возможностью скольжения и предназначенный для скольжения от первого конца в направлении второго конца отверстия, и второй режущий элемент, установленный с возможностью упругого смещения в корпусе резального устройства рядом с пазом корпуса и имеющий режущую кромку, отличающееся тем, что режущее средство содержит опорный элемент, установленный с возможностью скольжения в отверстии и взаимодействующий с концом первого режущего элемента, противоположным первому концу отверстия, при этом второй режущий элемент имеет плоскую поверхность, контактирующую с плоской поверхностью резания первого режущего элемента при смещении поршня и первого режущего элемента от первого конца в направлении второго конца отверстия, а поршень взаимодействует с концом первого режущего элемента, расположенным рядом с первым концом отверстия, причем плоская поверхность второго режущего элемента размещена с возможностью поджима к плоской поверхности резания первого режущего элемента и выполнена с возможностью выравнивания для обеспечения контакта типа поверхность-поверхность с плоской поверхностью резания первого режущего элемента, а опора выполнена с возможностью скользящего взаимодействия с плоской опорной поверхностью первого режущего элемента для предотвращения поворота первого режущего элемента вследствие поджима второго режущего элемента при перемещении первого режущего элемента от первого конца в направлении второго конца отверстия. 2. Резальное устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит упругое поджимающее средство для поджима второго режущего элемента к плоской поверхности резания первого режущего элемента. 3. Резальное устройство по п.2, отличающееся тем, что упругое поджимающее средство представляет собой цилиндрическую винтовую пружину. 4. Резальное устройство по п.1, отличающееся тем, что первый режущий элемент содержит выступ на каждом конце, причем один выступ выполнен с возможностью взаимодействия с поршнем, а противоположный выступ выполнен с возможностью взаимодействия с опорным элементом. 5. Резальное устройство по п.1, отличающееся тем, что режущая кромка на одной стороне паза режущего элемента имеет образующую острый угол угловую часть для уплотнения пряжи при резании. 6. Резальное устройство по п.4, отличающееся тем, что один выступ проходит через поршень, а противоположный выступ проходит через опорный элемент для взаимодействия с ними. 7. Резальное устройство по п.1, отличающееся тем, что поршень и опорные элементы изготовлены из фторсодержащего полимера. 8. Резальное устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит средство направления давления текучей среды от источника к первому концу отверстия для смещения поршня от первого конца в направлении второго конца отверстия и перемещения кромки первого режущего элемента, прикрепленного к поршню, мимо кромки второго режущего элемента, закрепленного в корпусе резального устройства, с разрезанием пряжи. 9. Резальное устройство по п.8, отличающееся тем, что поршень уплотнен относительно стенок отверстия с помощью эластомерного уплотнения. 10. Резальное устройство по п.8, отличающееся тем, что поршень имеет канавки, выполненные на его окружной поверхности для образования лабиринтного уплотнения относительно стенок отверстия с ограничением просачивания текучей среды между поршнем и стенками отверстия. 11. Резальное устройство по п. 8, отличающееся тем, что оно содержит пружинное поджимающее средство в корпусе резального устройства, расположенное у второго конца отверстия и предназначенное для сообщения поршню усилия против усилия давления текучей среды. 12. Резальное устройство по п.1, отличающееся тем, что первый режущий элемент изготовлен из алюмооксидной керамики. 13. Резальное устройство по п.1, отличающееся тем, что первый режущий элемент изготовлен из карбида вольфрама и покрыт сначала карбидом титана, а затем нитридом титана.