МЕХАНИЗМ ЗАЖИМА ПРУТКОВ И ТРУБ НА КЛИНОВЫХ НОЖНИЦАХ Российский патент 2001 года по МПК B23D33/02 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для зажима прутков и труб круглого сечения, раскраиваемых на клиновых ножницах.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является трехкулачковый цанговый патрон, примененный ранее на клиновых ножницах (патент РФ N 2036052); этот патрон является самым прочным и жестким среди других известных механизмов зажима вращающихся прутков и труб, и принят в качестве прототипа заявляемого устройства.

Существенными недостатками прототипа являются:
- малая величина раскрытия цанги в состоянии "Разжато", препятствующая возможности автоматической проводки комбинированных горячекатаных прутков (имеющих по ГОСТу кривизну до 5 мм/м);
- необходимость предварительной подготовки и постановки на люнет или вращающийся центр не зажатой консольной части прутков большого диаметра (длиной до 6 - 8 м);
- необходимость использования внешних подъемно-транспортных механизмов при зажиме и проводке раскраиваемых прутков большого диаметра;
- появление значительных боковых несимметричных боковых нагрузок, действующих на тонкие хрупкие лезвия инструмента на последнем этапе технологического процесса разрезки.

Технической задачей изобретения является:
1) повышение производительности резки за счет:
- увеличения радиального раскрытия зажимных кулаков для обеспечения проводки и зажима горячекатаных прутков;
- исключения необходимости постановки консольной части зажимаемых прутков с большим диаметром и длиной на люнет или вращающийся центр;
- осуществления зажима прутков с большим диаметром и длиной без применения внешних подъемно-транспортных механизмов;
2) повышение стойкости инструмента за счет снижения до допустимого уровня величины несимметричных боковых нагрузок, возникающих на лезвиях инструмента на заключительном этапе процесса резки.

Техническая задача достигается тем, что в механизме зажима, содержащем установленный на станине ножниц корпус с опорами, служащий для установки прутков с возможностью вращения вокруг оси и перпендикулярно к плоскости резки, новым является то, что он снабжен гильзой с отверстием и буртом на внешней поверхности, два клиновых зажима с механизмом их привода, пружину, опорные подшипники, шпоночные полукольца, внутренние и внешние кольцевые диски с буртами, подшипники, гидроцилиндры механизма привода клиновых зажимов, опертые на корпус механизма зажима втулки с отверстиями, валы, ограничители и замок, при этом гильза установлена с возможностью вращения в корпусе механизма зажима на опорных подшипниках и прижата к бурту торцом одного из них посредством пружины, ее отверстие выполнено в виде двух крайних конических участков, большими диаметрами выходящих на торцы гильзы, а меньшими - соединенных двумя крайними цилиндрическими участками разного диаметра с образованием уступа, каждый из клиновых зажимов установлен в соответствующем коническом участке отверстия гильзы и выполнен в виде трех конических вкладышей и установленных между ними с возможностью радиального сближения зажимных конических кулаков с направляющими, конические вкладыши установлены неподвижно в гильзе и выполнены с направляющими, расположенными симметрично по их бокам с возможностью скольжения по ним соответствующих направляющих зажимных конических кулаков, причем направляющие конических вкладышей и зажимных конических кулаков ориентированы параллельно линиям пересечения плоскости симметрии зажимных конических кулаков с их наружной конической поверхностью, механизм привода клиновых зажимов выполнен с возможностью перевода в состояния "Зажато" и "Разжато" и содержит две приводные трубы разного диаметра с окнами.

При этом зажимные конические кулаки установлены в упомянутых окнах, приводные трубы установлены с возможностью поступательного перемещения в противоположных направлениях вдоль оси гильзы и взаимодействия с проходящими сквозь их окна зажимными коническими кулаками, причем приводная труба большего диаметра установлена в большем цилиндрическом участке отверстия гильзы, а приводная труба меньшего диаметра выполнена с буртом на внешней поверхности и одним концом установлена в приводной трубе большего диаметра, а вторым - в меньшем цилиндрическом участке отверстия гильзы, причем при наибольшем радиальном сближении зажимных конических кулаков упор бурта уперт в уступ отверстия гильзы, на каждой из приводных труб установлено шпоночное полукольцо, зажатое между парой внутренних кольцевых дисков, установленных с возможностью вращения совместно с гильзой, при этом в каждой паре внутренних кольцевых дисков на внешней поверхности одного из них установлены подшипники, размещенные между буртами стянутых попарно внешних кольцевых дисков, размещенных без возможности вращения, на одной из пар внешних кольцевых дисков симметрично относительно оси гильзы установлены гидроцилиндры механизма привода клиновых зажимов, штоки которых закреплены на второй паре внешних кольцевых дисков, на более удаленной от плоскости резки паре внешних кольцевых дисков симметрично относительно оси гильзы установлены валы.

При этом во второй паре внешних кольцевых дисков выполнены отверстия и валы установлены с возможностью прохождения сквозь упомянутые отверстия, а также сквозь отверстия во втулках, опирающихся на корпус механизма зажима, валы установлены с возможностью препятствия вращению внешних кольцевых дисков и выполнены так, что при переводе механизма привода клиновых зажимов в состояние "Разжато" они опираются торцами на опоры корпуса, на менее удаленных от плоскости резки внешних кольцевых дисках установлены ограничители, служащие для обеспечения предельных положений более удаленных от ножниц зажимных кулаков при переводе механизма привода клиновых зажимов в состояния "Зажато" и "Разжато", на внутренних кольцевых дисках привода установлен замок, служащий для фиксации механизма зажима в состоянии "Зажато" и исключения возможности его самораскрытия, содержащий предварительно напряженные и расположенные симметрично относительно оси гильзы пружины.

Технический результат заключается в:
1) повышении производительности резки за счет:
- увеличения радиального раскрытия зажимных кулаков для обеспечения проводки и зажима горячекатаных прутков;
- исключения необходимости постановки консольной части зажимаемых прутков с большим диаметром и длиной на люнет или вращающийся центр;
- осуществления зажима прутков с большим диаметром и длиной без применения внешних подъемно-транспортных механизмов;
2) повышении стойкости инструмента за счет снижения до допустимого уровня величины несимметричных боковых нагрузок, возникающих на лезвиях инструмента на заключительном этапе процесса резки.

Сущность изобретения иллюстрируют фиг. 1 - 3.

Предлагаемый механизм зажима содержит корпус 1, установленный на станине 38 ножниц. На опорных подшипниках 2 и 36 корпуса 1 установлена гильза 8.

На внешнем диаметре гильзы 8 имеется бурт, который прижат к торцу опорного подшипника 36 кольцевой пружиной 12.

Внутреннее отверстие гильзы 8 содержит два конических участка, выходящих на торцы гильзы 8 большими диаметрами. Малые диаметры конических участков в гильзе 8 взаимосвязаны системой цилиндрических участков.

На конических поверхностях отверстия в гильзе 8 установлены два клиновых зажима, содержащих по три конических вкладыша 3 и 29, между которыми размещены зажимные конические кулаки 7 и 11.

На зажимных кулаках 7 и 11 установлены сменные зажимные губки 6 и 10, с помощью которых производится грубая настройка механизма зажима при изменении диаметра зажимаемого прутка 5.

Вкладыши 3 и 29 установлены неподвижно и имеют по бокам симметрично расположенные направляющие, по которым скользят направляющие зажимных кулаков 7 и 11.

Направляющие зажимных кулаков 7 и 11 установлены с возможностью скольжения по коническим каналам, образованным направляющими вкладышей 3 и 29 и конической поверхностью гильзы 8.

Направляющие зажимных кулаков 7 и 11 и направляющие вкладышей 3 и 29 ориентированы параллельно линии пересечения плоскости симметрии кулаков 7 и 11 с их конической поверхностью.

Механизм привода зажимных кулаков 7 и 11 содержит две трубы привода 4 и 9. Труба 9 установлена в цилиндрическом участке отверстия гильзы 8, а труба 4 - одним концом установлена внутри трубы 9, а вторым - в малом цилиндрическом участке отверстия гильзы 8.

Трубы 4 и 9 имеют сквозные окна, через которые проходят зажимные кулаки 7 и 11.

Трубы 4 и 9 установлены с возможностью перемещения посредством шпоночных полуколец 17 и 26, зажатых между парами внутренних кольцевых дисков 14, 18 и 28, 27.

В каждой паре внутренних кольцевых дисков 14, 18 и 28, 27 на внешнем диаметре дисков 14 и 28 установлены подшипники 31, 32 и 20, 21, которые размещены между буртами стянутых попарно внешних кольцевых дисков 16, 35 и 19, 22.

Внутренние кольцевые диски 14, 18 и 28, 27 установлены с возможностью вращения совместно с гильзой 8, а внешние кольцевые диски 16, 35 и 19, 22 без вращения.

На внешних кольцевых дисках 16 и 35 установлены гидроцилиндры привода 37.

На внешних кольцевых дисках 19 и 22 установлены валы 15, опирающиеся на корпус 1 механизма зажима.

Валы 15 имеют такую длину, при которой они в состоянии "Разжато" опираются торцами на опоры корпуса 1 и, следовательно, задают надлежащее положение "Разжато" зажимным кулакам 7.

Внутренняя труба привода 4 имеет на внешнем диаметре бурт, упор которого в соответствующий уступ во внутреннем цилиндрическом отверстии гильзы 8, задает положение зажимным кулакам 7, соответствующее их наибольшему радиальному сближению.

На внешних кольцевых дисках 16 и 35 установлены ограничители, задающие предельные положения наружным зажимным кулакам в состояниях "Зажато" и "Разжато".

На внутренних кольцевых дисках 14 и 28 установлен замок, содержащий предварительно напряженные пружины 24, фиксирующие механизм зажима в состоянии "зажато" и исключающие возможность его самораскрытия во время работы.

Механизм зажима работает следующим образом.

Исходным положением механизма является состояние "Зажато". В этом состоянии поршневая и штоковые полости гидроцилиндров 37 соединены со сливом.

При подаче давления в штоковые полости гидроцилиндров 37 их штоки посредством системы кольцевых дисков 19, 22, 27, 28 и полуколец 26 перемещают трубу 4 справа налево. Труба 4 перемещает проходящие через ее окна три клиновых кулака 7. Кулаки 7 скользят в каналах между коническими направляющими 3 и конической поверхностью гильзы 8, расходятся в радиальном направлении и производят разжим левой части прутка 5.

Одновременно со штоками цилиндры 37 посредством системы кольцевых дисков 16, 35, 14, 18 и полуколец 17 перемещают трубу 9 слева направо. Труба 9 перемещает проходящие через ее окна три клиновых зажима кулака 11. Кулаки 11 скользят в каналах между направляющими конических вкладышей 29 и конической поверхностью отверстия в гильзе 8, расходятся в радиальном направлении и производят разжим правой части прутка 5.

В полностью разжатом состоянии кольцевые диски 16 и 19 прижаты друг к другу. В этом состоянии производится подача прутка 5 и отмер длины отрезаемой заготовки.

Для зажима прутка 5 давление подается в поршневые полости гидроцилиндров 37, а их штоковые полости соединяются со сливом. Совместное усилие, развиваемое гидроцилиндрами 37 и пружинами 24 замка механизма зажима, перемещает трубы 4 и 9 в противоположных направлениях. Трубы 4 и 9 перемещают проходящие через их окна зажимные кулаки 7 и 11, которые сближаются в радиальном направлении и производят зажим прутка 5 одновременно в двух разнесенных вдоль оси гильзы 8 зажимных опорах.

После завершения зажима прутка 5 поршневые и штоковые полости гидроцилиндров 37 соединяются со сливом, а сжатые пружины 24 замка предотвращают возможность самопроизвольного раскрытия во время работы.

В процессе разрезки ножи вращают зажатый пруток 5 совместно с гильзой 8, кулаками 7 и 11, вкладышами 3 и 29, трубами привода 4 и 9, внутренними кольцевыми дисками 14, 18 и 27, 28, элементами замка механизма зажима 23, 24, 25 и полукольцами 17 и 26. Внешние кольцевые диски 16, 35 и 19, 22 не вращаются, так как этому препятствуют валы 15, проходящие через втулку 13, опирающуюся на корпус 1.

На последнем этапе процесса резки на боковых сторонах лезвий инструмента появляются значительные несимметричные боковые нагрузки. Под действием этих нагрузок гильза 8 перемещается слева направо и отгибает пружину 12, снижая, таким образом, величину действующих на ножи несимметричных боковых нагрузок до допустимого уровня. При возврате ножей в исходное положение (после отрезки заготовки) пружина 12 возвращает гильзу 8 назад до упора ее бурта в торец подшипника 36.

Преимуществами предложенного механизма зажима прутков и труб являются:
1. возможность увеличения величины раскрытия зажимных кулаков в радиальном направлении и свободную проводку некалиброванных горячекатаных прутков через механизм зажима.

2. благодаря наличию двух зажимных опор обеспечена возможность зажимать длинные прутки большого диаметра без специальной подготовки их консольной части и без использования люнетов, вращающихся центров и подъемно-транспортных механизмов.

3. возможность обеспечить отход гильзы вместе с зажатым прутком от плоскости резки обеспечивает снижение несимметричных боковых нагрузок на лезвиях инструмента на последнем этапе резки, и повысить за счет этого стойкость этого инструмента.

Изобретение может быть использовано для зажима прутков и труб круглого сечения, раскраиваемых на клиновых ножницах. Зажим производится посредством конических вкладышей, установленных с возможностью радиального сближения. Изобретение позволяет повысить производительность резки горячекатаных прутков, исключить использование люнета для поддержки консольной части прутка. 3 ил.

Механизм зажима, содержащий установленный на станине ножниц корпус с опорами, служащий для установки прутков с возможностью вращения вокруг оси и перпендикулярно к плоскости резки, отличающийся тем, что он содержит гильзу с отверстием и буртом на внешней поверхности, два клиновых зажима с механизмом их привода, пружину, опорные подшипники, шпоночные полукольца, внутренние и внешние кольцевые диски с буртами, подшипники, гидроцилиндры механизма привода клиновых зажимов, опертые на корпус механизма зажима втулки с отверстиями, валы, ограничители и замок, при этом гильза установлена с возможностью вращения в корпусе механизма зажима на опорных подшипниках и прижата буртом к торцу одного из них посредством пружины, ее отверстие выполнено в виде двух крайних конических участков, большими диаметрами выходящих на торцы гильзы, а меньшими соединенных двумя крайними цилиндрическими участками разного диаметра с образованием уступа, каждый из клиновых зажимов установлен в соответствующем коническом участке отверстия гильзы и выполнен в виде трех конических вкладышей и установленных между ними с возможностью радиального сближения зажимных конических кулаков с направляющими, конические вкладыши установлены неподвижно в гильзе и выполнены с направляющими, расположенными симметрично по их бокам с возможностью скольжения по ним соответствующих направляющих зажимных конических кулаков, причем направляющие конических вкладышей и зажимных конических кулаков ориентированы параллельно линиям пересечения плоскости симметрии зажимных конических кулаков с их наружной конической поверхностью, механизм привода клиновых зажимов выполнен с возможностью перевода в состояния "Зажато" и "Разжато" и содержит две приводные трубы разного диаметра с окнами, при этом зажимные конические кулаки установлены в упомянутых окнах, приводные трубы установлены с возможностью поступательного перемещения в противоположных направлениях вдоль оси гильзы и взаимодействия с проходящими сквозь их окна зажимными коническими кулаками, причем приводная труба большего диаметра установлена в большем цилиндрическом участке отверстия гильзы, а приводная труба меньшего диаметра выполнена с буртом на внешней поверхности и одним концом установлена в приводной трубе большего диаметра, а вторым - в меньшем цилиндрическом участке отверстия гильзы, причем при наибольшем радиальном сближении зажимных конических кулаков упор бурта уперт в уступ отверстия гильзы, на каждой из приводных труб установлено шпоночное полукольцо, зажатое между парой внутренних кольцевых дисков, установленных с возможностью вращения совместно с гильзой, при этом в каждой паре внутренних кольцевых дисков на внешней поверхности одного из них установлены подшипники, размещенные между буртами стянутых попарно внешних кольцевых дисков, размещенных без возможности вращения, на одной из пар внешних кольцевых дисков симметрично относительно оси гильзы установлены гидроцилиндры механизма привода клиновых зажимов, штоки которых закреплены на второй паре внешних кольцевых дисков, на более удаленной от плоскости резки паре внешних кольцевых дисков симметрично относительно оси гильзы установлены валы, при этом во второй паре внешних кольцевых дисков выполнены отверстия, и валы установлены с возможностью прохождения сквозь упомянутые отверстия, а также сквозь отверстия во втулках, опирающихся на корпус механизма зажима, валы установлены с возможностью препятствия вращению внешних кольцевых дисков и выполнены так, что при переводе механизма привода клиновых зажимов в состояние "Разжато" они опираются торцами на опоры корпуса, на менее удаленных от плоскости резки внешних кольцевых дисках установлены ограничители, служащие для обеспечения предельных положений более удаленных от ножниц зажимных кулаков при переводе механизма привода клиновых зажимов в состояния "Зажато" и "Разжато", на внутренних кольцевых дисках привода установлен замок, служащий для фиксации механизма зажима в состоянии "Зажато" и исключения возможности его самораскрытия, содержащий предварительно напряженные и расположенные симметрично относительно оси гильзы пружины.