МЕХАНИЧЕСКИЙ ПРЕСС Российский патент 2003 года по МПК B30B1/26 B30B15/14 

Изобретение относится к кузнечно-прессовому машиностроению, а именно к механическим прессам и другим кузнечно-прессовым машинам.

Известен принятый в качестве аналога механический пресс (см. патент Германии 561059 с приоритетом от 12 октября 1930 года, С1.49г, группа 12), содержащий размещенный в направляющих станины и соединенный с установленными на станине уравновешивателями ползун, связанный с кривошипным (эксцентриковым) валом ломающимся двухзвенным шатуном с верхним и нижним коленами, расположенный на станине электродвигатель, соединенный гибкой передачей с маховиком, установленным жестко на кривошипном (эксцентриковом) валу, безмуфтовый механизм управления прессом, установленный на станине, передаточный механизм в виде коромысла, шарнирно соединенного с ломающимся шатуном, средства управления безмуфтовым механизмом, и ограничитель исходного верхнего рабочего положения ползуна в цилиндре уравновешивателя.

Недостатками известного механического пресса по патенту Германии 561059 являются его низкая надежность и долговечность из-за непрерывного возвратно-поступательного перемещения поршня со штоком в пневмо- или гидроцилиндре безмуфтового механизма управления включенного пресса, в результате чего безмуфтовый механизм работает постоянно как воздушный насос, что приводит к быстрому износу манжетных уплотнений поршня и штока цилиндра и к неоправданным энергопотерям привода машины.

Одновременно, при каждом ходе ползуна пресса из крайнего верхнего в крайнее нижнее положение происходит "смятие" сжатого воздуха (или жидкости) в штоковой полости цилиндра включения, а также силовое трение при этом в шарнире цилиндра и в шарнире ломаного шатуна, что создает дополнительные энергетические потери, которые снижают производительность пресса и его срок службы.

Кроме того, при работе пресса на одиночных ходах консольно выступающая далеко за габариты станины установленная на шарнире масса цилиндра механизма управления, в результате своего знакопеременного качания вверх-вниз на шарнире, увеличивает величину динамических нагрузок на звенья шатуна кривошипно-шатунной группы пресса и на его станину, что резко повышает динамические нагрузки на все детали и узлы машины, вследствие чего уменьшается надежность, долговечность и техника безопасности как безмуфтового механизма управления, так и механического пресса в целом.

Далее, в период вращения вала и поступления по команде в штоковую полость поршня цилиндра механизма управления пресса сжатого воздуха (или жидкого агента), согласно чертежа фиг.1 патента Германии 561059, происходит перемещение поршня и штока вправо.

При этом верхнее звено 7 шатуна с упором 12 и нижнее звено 8 шатуна с упором 13 также перемещаются вправо (см. чертеж фиг.2 патента Германии 561059) до момента совместного соударения обоих упоров 12 и 13 друг с другом, что и обеспечивает жесткое положение звеньев 7 и 8 шатуна при его работе.

Данные динамические удары и сотрясения привода пресса (40-50 в минуту) на одиночных ходах его работы резко уменьшают надежность, долговечность и уровень безопасности механического пресса.

Также, при работе пресса на одиночных ходах, при каждом ходе ползуна из цилиндра механизма управления происходит выхлоп в атмосферу сжатого воздуха с маслом, которое находится в распыленном состоянии.

Последнее очень загрязняет воздушную среду, что ухудшает экологическую чистоту пространства около механического пресса и вредно влияет на здоровье обслуживающих его операторов.

Известен также принятый в качестве аналога механический пресс (см. патент Чехословакии 135097 с приоритетом от 14.10.1968 года, С1 58 В, группа 17; МКИ С1 В 30 В), содержащий размещенный в направляющих станины и соединенный с установленным на станине уравновешивателем ползун, связанный с кривошипным (эксцентриковым) валом ломающимся двухзвенным шатуном с верхним и нижним коленами, расположенный на станине электродвигатель, соединенный гибкой передачей с маховиком, установленным жестко на кривошипном (эксцентриковом) валу, безмуфтовый механизм управления прессом, установленный на станине, передаточный механизм в виде коромысла-тяги, шарнирно соединенного с ломающимся шатуном, средства управления безмуфтовым механизмом, и ограничитель исходного верхнего рабочего положения ползуна.

Недостатками известного механического пресса по патенту Чехословакии 135097 являются его низкие надежность, долговечность и срок службы по причине воздействия усилия кривошипного вала при работе пресса через тягу 10 и подвижную штангу 11 с клиновым ограничителем 11а подвижный клиновой упор 13 безмуфтового механизма управления (см. чертежи патента Чехословакии 135097), что вызывает перекос клинового упора 13 механизма управления 14 в направляющих станины 1 и ведет к поломке передаточного механизма, так как при перемещении ползуна из верхнего в крайнее нижнее положение клиновой упор 13 механизма управления 14 не сможет перемещаться тоже вниз с целью компенсации величины хода кривошипа при вращении кривошипного вала из-за заклинивания его в результате перекоса в направляющих станины пресса.

Далее, в случае благополучного перемещения вниз подвижного клинового упора безмуфтового механизма управления при каждом включении пресса на одиночных ходах (40-50 включений в минуту), наличие сильно соударяемых между собой при контакте клинового ограничителя штанги и клина упора механизма управления (см. чертежи патента Чехословакии 135097) создает звук высокого тона, превышающий 90 Дб, что отрицательно влияет на здоровье обслуживающего пресс технического персонала. Последнее же не отвечает принятым нормам и требованиям техники безопасности при работе людей (операторов) на механических прессах.

Кроме того, в механическом прессе по патенту Чехословакии 135097 при каждом ходе ползуна также происходит "смятие" агента в цилиндре механизма управления, и возникает силовое трение в шарнирах тяги и направляющих подвижной штанги, что создает одновременно дополнительные энергетические потери, которые уменьшают производительность пресса и срок его службы.

Известен принятый в качестве прототипа механический пресс (см. патент РФ 745705 с приоритетом от 01.06.1977 года, Kл. B 30 B 1/26), по которому РФ получен патент Великобритании 1578373 с приоритетом от 18.10.1977 года, Int. C1 В 30 В 15/00, B 21 D 22/00, 28/00, B 21 J 11/00, B 23 D 15/00, содержащий размещенный в направляющих станины и соединенный с установленным на станине уравновешивателем ползун, связанный с кривошипным (эксцентриковым) валом ломающимся двухзвенным шатуном с верхним и нижним коленами, расположенный на станине электродвигатель, соединенный гибкой передачей с маховиком, установленным жестко на кривошипном (эксцентриковом) валу, безмуфтовый электромагнитный механизм управления прессом в виде установленного, по меньшей мере, одного электромагнита, состоящего из корпуса с электромагнитной катушкой с размещенным в ней сердечником, подвижный якорь электромагнита, передаточный механизм в виде коромысла-флажка, соединенного с ломающимся шатуном, средства управления электромагнитом безмуфтового механизма, вырабатывающие сигнал для приведения в действие его подвижного якоря, и ограничитель исходного верхнего рабочего положения ползуна в виде упругого элемента в цилиндре уравновешивателя.

Данный известный механический пресс (см. патент РФ 745705) с безмуфтовым электромагнитным механизмом управления имеет сложную конструкцию составного ползуна, которая состоит из двух взаимосвязанных частей, регулируемых одна относительно другой, что ухудшает и усложняет условия обслуживания пресса при его эксплуатации.

Одновременно, установленный на ползуне электромагнит управления прессом воспринимает все динамические нагрузка (удары, сотрясения, вибрации, колебания), возникающие в результате выполнения ползуном работы при листовой холодноштамповочной операции: вырубки, пробивки, обрезки, гибки, подчеканки и других, что также снижает надежность, долговечность и срок службы механизма управления привода и пресса в целом.

Кроме того, при магнитном воздействии по команде в обоих электромагнитах якоря 36 с катушкой 35 корпуса 34 происходит силовой контакт с флажком-коромыслом 47 шатуна посредством конуса 41 подвижного диска 39 (см. чертеж фиг.2 патента РФ 745705).

В конструкции (см. фиг.2 чертежа патента РФ) имеет место технологическая сложность изготовления безмуфтового механизма из-за одновременного выполнения множества высокоточных сопряжений: якоря 36 с поверхностью наружного торца корпуса 34; сердечника 45 с отверстием 40 диска 39; конуса 41 с конусным отверстием 48 флажка 47, что усложняет конструкцию пресса и увеличивает его стоимость. Кроме того, в конструкции патента Великобритании 1578373 (см.фиг. 3 и 4 чертежа патента) происходит взаимодействие якоря 36 с поверхностью наружного торца корпуса 34 и взаимодействие при этом фрикционных элементов 49 подвижных дисков 50 с торцевыми поверхностями флажка 47 шатуна пресса. При этом, в случае износа фрикционных элементов 49, произойдет образование зазоров между этими элементами и флажком 47 и прекратится силовое удержание звеньев ломаного шатуна в требуемом положении, что создаст аварийную ситуацию в период работы механического пресса.

Таким образом, обе конструкции безмуфтовых электромагнитных механизмов управления как по патенту и 745705, так и по патенту Великобритании 1578373 не отвечают в должной мере требованиям техники безопасности и условиям эксплуатации механических прессов.

Задача изобретения - повышение надежности, долговечности и производительности пресса, повышение его срока службы, экологической чистоты и техники безопасности и улучшение условий обслуживания при эксплуатации.

Для достижения поставленной задачи в механическом прессе, содержащем размещенный в направляющих станины и соединенный с установленным на станине уравновешивателем ползун, связанный с кривошипным (эксцентриковым) валом ломающимся двухзвенным шатуном с верхним и нижним коленами, расположенный на станине электродвигатель, соединенный гибкой передачей с маховиком, установленным жестко на кривошипном (эксцентриковом) валу, безмуфтовый электромагнитный механизм управления прессом в виде установленного на станине, по меньшей мере, одного электромагнита, состоящего из корпуса с электромагнитной катушкой с размещенным в ней сердечником, подвижный якорь электромагнита, передаточный механизм в виде коромысла, шарнирно соединенного с ломающимся шатуном, средства управления электромагнитом безмуфтового механизма, вырабатывающих сигнал для приведения в действие его подвижного якоря, и ограничитель исходного верхнего рабочего положения ползуна в виде упругого элемента в цилиндре уравновешивателя, якорь электромагнита безмуфтового механизма управления выполнен в виде двухплечего рычага, установленного с возможностью поворота на оси, закрепленной на станине пресса, при этом наружное плечо якоря-рычага посредством установленного в нем подвижного подпружиненного регулируемого сердечника с площадкой взаимодействует с площадкой неподвижного сердечника электромагнитной катушки корпуса электромагнита, а внутреннее плечо якоря-рычага связано через ось с наружным концом коромысла передаточного механизма. При этом ограничитель исходного верхнего рабочего положения ползуна выполнен, например, из резины в виде упругого кольца со сквозным центральным отверстием, установленного свободно на выступающий из поршня конец штока в надпоршневой полости цилиндра уравновешивателя, и толщина упругого кольца больше величины выступающего из поршня конца связанного с ним штока.

Данные существенные признаки и принципиально новые технические решения, изложенные в п.п.1-2 формулы изобретения, проявляют технические свойства, не известные как в принятом прототипе, так и ни в одном из известных объектов, осуществляя достижение поставленной цели - повышение надежности, долговечности и производительности пресса, повышение его срока службы, экологической чистоты и техники безопасности и улучшение условий обслуживания при эксплуатации.

Указанные в п. п. 1-2 формулы изобретения новые существенные признаки отвечают критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображен предлагаемый механический пресс в разрезе; на фиг.2 показан разрез А-А фиг.1; на фиг.3 представлен разрез Б-Б фиг.1; на фиг.4 дан разрез В-В фиг.1.

Механический пресс содержит размещенный в направляющих станины 1 и соединенный с установленным на станине уравновешивателем 2 ползун 3, связанный с кривошипным (эксцентриковым) валом 4 ломающимся двухзвенным шатуном 5 с верхним 6 и нижним 7 коленами.

Расположенный на станине 1 электродвигатель соединен гибкой передачей с маховиком (на чертежах фиг.1-4 не показаны), установленным жестко на кривошипном (эксцентриковом) валу 4.

Безмуфтовый электромагнитный механизм управления прессом состоит из установленного на станине 1 электромагнита 8, содержащего корпус 9 с электромагнитной катушкой 10, с размещенным в ней сердечником 11, подвижный якорь в виде двухплечего рычага 12 с возможностью поворота на оси 13, закрепленной на станине пресса. При этом наружное плечо 14 якоря-рычага 12, посредством установленного в нем подвижного подпружиненного пружиной 15 регулируемого сердечника 16 с площадкой 17, взаимодействует с площадкой 18 неподвижного сердечника 11 электромагнитной катушки 10 корпуса 9 электромагнита 8, а внутреннее плечо 19 якоря-рычага 12 связано через ось 20 с наружным концом коромысла 21 передаточного механизма, которое своим противоположным концом соединено шарнирно осью 22 с ломающимся шатуном 5.

Ограничитель исходного верхнего рабочего положения ползуна выполнен, например, из резины в виде упругого кольца 23 со сквозным центральным отверстием, установленного свободно на выступающем из поршня 24 уравновешивателя 2 свободном конце 25 штока 26 в надпоршневой полости цилиндра 27 уравновешивателя, при этом толщина упругого кольца 23 больше выступающего из поршня 24 конца 25 связанного с ним штока 26. При этом подпружиненный пружиной 28 поршень 24 и шток 26 связаны через ось 29 и кронштейны 30 с ползуном 3.

Механический пресс работает следующим образом.

При включении установленного на станине 1 электродвигателя (не показан) приводится во вращение через гибкую передачу и маховик (на чертежах) кривошипный вал 4, кривошип которого начинает вращаться в отверстии верхнего колена 6 ломающегося шатуна 5.

При выключенной катушке 10 электромагнита 8 под действием кривошипа вращающегося вала 4 производится слом колен 6 и 7 ломающегося шатуна 5, которые начинают осуществлять качательные движения вокруг среднего шарнира шатуна 5. Ползун 3, при этом удерживается в крайнем верхнем положении действием пружины 28 уравновешивателя 2 через поршень 24, шток 26, ось 29 и кронштейны 30. Верхнее положение ползуна 3 определяется взаимодействием поршня 24, упругого кольца 23 и днища цилиндра 27 уравновешивателя 2.

Подвижный якорь-рычаг 12 совместно с размещенными в нем пружиной 15, сердечником 16 и площадкой 17, совершают свободные качательные движения на определенный угол вокруг оси 13 из крайнего левого в крайнее правое положение (см. фиг.1 чертежа) в результате действия качающихся звеньев 6 и 7 шатуна 5 через ось 22, коромысло 21 и ось 20 на внутреннее плечо 19 якоря-рычага 12.

Для включения механического пресса в работу в верхнем положении кривошипа вала 4 по команде от командоаппарата (не показан) подается напряжение на катушку 10 электромагнита 8. В этот момент наружное плечо 14 якоря-рычага 12 занимает свое крайнее левое (по чертежу фиг.1) положение, при котором подвижная площадка 17 сердечника 16 находится в непосредственной близости (1-3 мм) от наружной поверхности площадки 18 неподвижного сердечника 11 электромагнитной катушки 10 корпуса 9 электромагнита 8. В результате поданного напряжения на электромагнитную катушку 10 происходит перемещение вниз площадки 17 и ее притягивание и взаимодействие с поверхностью площадки 18 сердечника 11 электромагнитной катушки 10, сжимая при этом возвратную пружину 15, что фиксирует якорь-рычаг 12 в неподвижном положении и исключает его поворот вокруг оси 13. Вследствие этого колена 6 и 7 шатуна 5 фиксируются в выпрямленном заданном положении.

При дальнейшем повороте кривошипа вала 4 осуществляется перемещение в нижнее положение ползуна 3 и выполнение им рабочей операции. С перемещением ползуна 3 происходит перемещение подвижных деталей уравновешивателя 2. При выключении катушки 10 электромагнита 8 все детали возвращаются в исходное положение. Далее весь цикл повторяется вновь.

Поставленная цель и экономический эффект при внедрении изобретения достигаются в результате новых технических решений в конструкции механического пресса путем выполнения якоря электромагнита безмуфтового механизма управления в виде двухплечего рычага с возможностью поворота на оси, закрепленной на станине пресса. При этом наружное плечо якоря-рычага посредством установленного в нем подвижного подпружиненного регулируемого сердечника с площадкой взаимодействует с площадкой неподвижного сердечника электромагнитной катушки корпуса электромагнита, а внутреннее плечо якоря-рычага связано через ось с наружным концом коромысла передаточного механизма.

Указанные новые технические решения позволяют обеспечить повышение надежности, долговечности и производительности пресса, а также повышение его срока службы и упрощение условий обслуживания при эксплуатации.

Кроме того, поставленная цель достигается также путем нового технического решения ограничителя исходного верхнего рабочего положения ползуна. Вышеуказанное устройство позволяет повысить технику безопасности работающего механического пресса в период его эксплуатации в производственных условиях.

Таким образом, простая и легкодоступная конструкция нового безмуфтового электромагнитного механизма управления механическим прессом обеспечивает полную экологическую чистоту окружающей его среды без использования каких-либо дополнительных средств и устройств при соответствии всем существующим нормам и требованиям по технике безопасности на кузнечно-прессовое оборудование при одновременном выполнении всех задач поставленной цели в патентной заявке.

Изобретение относится к кузнечно-прессовому машиностроению, а именно к механическим прессам. В механическом прессе размещен ползун, установленный в направляющих станины, связанный с кривошипным валом ломающимся двухзвенным механизмом. Электродвигатель расположен на станине и соединен гибкой передачей с маховиком, установленным жестко на кривошипном валу. Безмуфтовый электромагнитный механизм управления прессом выполнен по меньшей мере из одного электромагнита. Якорь электромагнита безмуфтового механизма управления выполнен в виде двухплечего рычага, установленного с возможностью поворота на оси. Наружное плечо двухплечего рычага посредством установленного в нем подвижного подпружиненного регулируемого сердечника с площадкой взаимодействует с площадкой неподвижного сердечника электромагнитной катушки. Внутреннее плечо двухплечего рычага связано через ось с наружным концом коромысла передаточного механизма. Ограничитель исходного верхнего рабочего положения ползуна выполнен, например, из резины в виде упругого кольца со сквозным центральным отверстием. Толщина упругого кольца больше величины выступающего из поршня конца связанного с ним штока. В результате обеспечивается повышение надежности, долговечности и производительности пресса. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Механический пресс, содержащий размещенный в направляющих станины и соединенный с установленным на станине уравновешивателем ползун, связанный с кривошипным или эксцентриковым валом ломающимся двухзвенным шатуном с верхним и нижним коленами, расположенный на станине электродвигатель, соединенный гибкой передачей с маховиком, установленным жестко на кривошипном или эксцентриковом валу, безмуфтовый электромагнитный механизм управления прессом в виде установленного на станине, по меньшей мере, одного электромагнита, состоящего из корпуса с электромагнитной катушкой с размещенным в ней сердечником, подвижный якорь электромагнита, передаточный механизм в виде коромысла, шарнирно соединенного с ломающимся шатуном, средства управления электромагнитом безмуфтового механизма, вырабатывающие сигнал для приведения в действие его подвижного якоря, и ограничитель исходного верхнего рабочего положения ползуна в виде упругого элемента в цилиндре уравновешивателя, отличающийся тем, что якорь электромагнита безмуфтового механизма управления выполнен в виде двуплечего рычага, установленного с возможностью поворота на оси, закрепленной на станине пресса, при этом наружное плечо двуплечего рычага посредством установленного в нем подвижного подпружиненного регулируемого сердечника с площадкой взаимодействует с площадкой неподвижного сердечника электромагнитной катушки корпуса электромагнита, а внутреннее плечо двуплечего рычага связано через ось с наружным концом коромысла передаточного механизма.2. Механический пресс по п.1, отличающийся тем, что ограничитель исходного верхнего рабочего положения ползуна выполнен, например, из резины в виде упругого кольца со сквозным центральным отверстием, установленного свободно на выступающий из поршня конец штока в надпоршневой полости цилиндра уравновешивателя, и толщина упругого кольца больше величины выступающего из поршня конца связанного с ним штока.