ДИСКОВЫЕ КРОМКООБРЕЗНЫЕ НОЖНИЦЫ Российский патент 2004 года по МПК B23D19/04 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть применено при резке полосового материала в непрерывных агрегатах, например агрегатах горячего цинкования, травления полосы, агрегатах отжига.

Известны дисковые ножницы для обрезки кромок полосы (Труды ВНИИМЕТМАШ. Сборник научных работ 59 под ред. В.И.Дунаевского "Машины для обработки полосового проката", ВНИИМЕТМАШ. - М., 1979, с. 3-7), содержащие плиту, по направляющим которой перемещаются два суппорта, соединенных общим приводным валом. Суппорты выполнены с поворотными корпусами, в которых соосно размещены две пары ножевых валов с дисковыми ножами. Верхний и нижний ножевые валы кинематически связаны зубчатыми шестернями. Нижний ножевой вал соединен с приводным валом накидной шестерней, которая перед поворотом корпуса суппорта выводится из зацепления при помощи гидропривода.

Наличие у ножниц описанной конструкции двух дисковых ножей, размещенных на суппорте симметрично корпусу, позволяет при работе одной пары в линии резки на другой паре вести ремонтно-наладочные работы в безопасной зоне.

Однако недостатком этой конструкции является небольшое расстояние между опорами шестерен ножевых валов, что приводит даже при незначительном износе в подшипниках опор к перекосу ножевого диска, изменению зазоров между ножами, а это резко влияет на качество реза.

Кроме того, недостатком этой конструкции дисковых ножниц является наличие накидной шестерни с гидроприводом. Накидная шестерня в результате частого ввода - вывода в зацепление изнашивается сама и повреждает поверхность зубьев шестерен ножевых валов. Гидропривод управления накидной шестерней размещен на суппорте, который перемещается по плите, т.е. необходим сложный гибкий подвод. Из всего вышесказанного видно, что рассмотренные ножницы имеют довольно сложную конструкцию и недостаточную надежность отдельных узлов.

В качестве прототипа приняты дисковые ножницы по авт. св. СССР 925562, МКИ В 23 D 19/04, которые содержат два суппорта, соединенные общим приводным валом и установленные на плиту с возможностью перемещения по ее направляющим. Каждый суппорт включает основание, на котором с возможностью вращения вокруг вертикальной оси смонтирован корпус, в котором симметрично относительно оси поворота установлены две пары ножевых валов с дисковыми ножами верхний и нижний. При этом на нижних валах симметрично относительно оси поворота корпуса установлены цилиндрические зубчатые колеса, которые поочередно образуют зубчатую пару с шестерней, установленной на приводном валу основания каждого суппорта. Шестерни нижних ножевых валов с приводной шестерней взаимодействуют через промежуточную шестерню, установленную на поворотном рычаге и имеющую возможность выходить из зацепления перед поворотом корпуса за счет поворота рычага, который осуществляется гидроприводом.

Причем в каждом комплекте ножевых валов в отличие от известных конструкций дисковых ножниц с поворотными головками нижний вал выполнен приводным, а верхний вал - неприводным и содержащим механизмы осевого перемещения и механизм регулировки перекрытия ножей. Вращение верхнего ножевого вала осуществляется за счет сил трения при взаимодействии с движущейся полосой, которые преодолевают момент от сил резания на неприводном валу. Комплект ножевых валов в отличие от конструкций ножниц изложенных выше расположен не соосно, а параллельно. Такое расположение ножевых валов позволяет при приемлемых габаритах головки поворотной увеличить жесткость ножевых валов и улучшает условия регулировки подшипниковых узлов. Привод нижнего ножевого вала выполнен аналогично изложенной выше конструкции дисковых ножниц.

Поворотные головки устанавливаются на специальной опоре качения, выполненной в неподвижной части суппорта, и связаны с приводом поворота осью, жестко закрепленной на поворотной головке. Поворот оси осуществляется гидроприводом через реечную передачу, установленную на нижней части суппорта.

В рабочем положении поворотная головка фиксируется механизмом фиксации, выполненным в виде гидроцилиндра и жестких упоров, обеспечивающих точную остановку поворотных головок.

Таким образом, в дисковых ножницах, принятых за прототип, в сравнении с ножницами-аналогом благодаря размещению основного и запасного комплекта ножевых валов параллельно, а не соосно увеличилась жесткость ножевых валов, что позволило создать лучшие условия реза за счет обеспечения постоянного зазора между дисковыми ножами и улучшить тем самым качество реза.

Однако рассматриваемая конструкция дисковых ножниц имеет ряд недостатков.

Во-первых, наличие промежуточной накидной шестерни, соединяющей шестерню приводного вала с шестерней нижнего ножевого вала, приводит к преждевременному износу боковых поверхностей зубьев, снижая надежность работы ножниц, а также усложняет конструкцию дополнительными механизмами.

Во-вторых, наличие одного приводного ножевого вала (нижнего) приводит к уменьшению угла захвата полосы и сокращению диапазона обрабатываемых толщин, а также снижает стойкость ножей из-за повышенного износа режущей кромки в результате возможного проскальзывания ножей нижнего ножевого вала.

В основу изобретения поставлена задача повышения надежности работы ножниц при одновременном упрощении их конструкции.

Задача повышения надежности работы ножниц решена за счет технического результата, который заключается в том, что из конструкции машины исключены отдельно сложные узлы с одновременной передачей их функций другим элементам устройства.

Таким образом, для достижения вышеуказанного технического результата в дисковых кромкообрезных ножницах, содержащих два суппорта, соединенных общим приводным валом и установленных на плиту с возможностью перемещения по ее направляющим, каждый из которых включает основание с поворотным корпусом, несущим смонтированные симметрично относительно оси поворота две пары ножевых валов - нижний и верхний, при этом на нижних валах симметрично относительно оси поворота корпуса установлены цилиндрические зубчатые колеса, поочередно взаимодействующие с шестерней приводного вала, согласно изобретению зубчатые колеса ножевых и шестерня приводного валов выполнены с круговыми зубьями, при этом радиус кривизны зубьев равен расстоянию между осью вращения колеса нижнего ножевого вала и осью вращения корпуса суппорта относительно основания, а расстояние между осью вращения корпуса и осями вращения приводного и нижнего ножевого валов равны.

Передача такого типа известна в литературе, например, А.К.Сидоренко. Новые зубчатые передачи. - М.: Машиностроение, 1990. При этом каждая пара ножевых валов кинематически связана между собой посредством зубчатых колес.

Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом имеется причинно-следственная связь.

Благодаря выполнению зубчатых колес ножевых и приводного вала с круговыми зубьями, радиус кривизны которых равен расстоянию между осью вращения колеса нижнего ножевого вала и осью вращения корпуса суппорта относительно основания, и при этом расстояния между осью вращения корпуса и осями вращения приводного и нижнего ножевого валов выполнены равными, стало возможным автоматическое выведение из зацепления шестерни приводного и нижнего ножевого вала при повороте на 180^o корпуса суппорта во время выполнения операции замены изношенных дисковых ножей на новый запасной комплект, размещенный в суппорте.

Таким образом, кинематическая зубчатая пара с круговыми зубьями, выполненными вышеописанным способом, позволила исключить из конструкции ножниц промежуточную шестерню, связывающую нижний ножевой и приводной валы с приводом ее перемещения. Исключение из конструкции этих узлов, во-первых, повысит надежность работы ножниц за счет уменьшения износа контактных поверхностей зубчатых колес при сцеплении - расцеплении шестерен и исключения малонадежных узлов (откидной шестерни с рычагом и привода ее перемещения), что, в свою очередь, упростит конструкцию ножниц в целом.

Кроме того, благодаря кинематической связи каждой пары ножевых валов между собой посредством зубчатых колес оба ножевых вала стали приводными, при этом исключается проскальзывание ножей, что повышает надежность работы ножниц в целом, а также позволяет обрабатывать весь диапазон толщин с использованием полного угла захвата на установленном комплекте ножей.

Исключение из указанной выше совокупности отличительных признаков хотя бы одного из признаков не обеспечивает получение нового качества - повышения надежности работы ножниц при одновременном упрощении их конструкции.

Заявляемое изобретение не известно из уровня техники и поэтому оно является новым.

Заявляемое изобретение имеет изобретательский уровень, т.к. предлагаемая конструкция дисковых кромкообрезных ножниц для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

Заявляемое изобретение промышленно применимо, т.к. его техническое и технологическое исполнение не представляет трудностей на машиностроительных заводах. По этому решению разработан эскизный проект дисковых кромкообрезных ножниц для травильного агрегата завода Ильича в городе Мариуполе.

Таким образом, заявляемому изобретению может представляться правовая охрана, т.к. оно является новым, имеет изобретательский уровень и промышленно применимо, т.е. соответствует всем критериям изобретения.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:
на фиг.1 - дисковые кромкообрезные ножницы,
на фиг.2 - вид А на фиг.1,
на фиг.3 - сечение Б-Б по фиг.2,
на фиг.4 - сечение В-В по фиг.3,
на фиг.5 - сечение Г-Г по фиг.2,
на фиг.6 - сечение Д-Д по фиг.2.

Дисковые кромкообрезные ножницы содержат два перемещающихся по плите 1 суппорта 2 и 3, соединенных общим приводным валом 4, которые включают основания 5 и 6 и поворотные корпуса 7 и 8. В каждом поворотном корпусе 7 и 8 симметрично относительно оси поворота размещены две пары ножевых валов с дисковыми ножами 9, нижний 10 и верхний 11. На нижних валах 10 симметрично относительно оси поворота корпуса 7, 8 установлены цилиндрические зубчатые колеса 12. Оба вала 10 и 11 выполнены приводными и связаны зубчатыми колесами. Вращение нижнему ножевому валу 10 передается от общего приводного вала 4 через полый вал 13, расположенный в основании 5, 6 и шестерню 14. Зубчатые колеса 12 и 14 выполнены с круговыми зубьями, при этом радиус кривизны зубьев R_зуб. равен расстоянию между осью вращения колеса 12 нижнего ножевого вала 10 и осью вращения корпуса 7, 8 относительно основания 5, 6, а расстояние между осью вращения корпуса 7, 8 и осями вращения приводного 4 и нижнего ножевого вала 10 равны. Привод поворота корпусов 7, 8 состоит, например, из гидромотора 15, установленного в основаниях 5, 6 и зубчатой передачи с внутренним зацеплением, колесо 16 которой установлено в корпусе 7, 8, а шестерня 17 установлена на валу гидромотора 15.

Механизм фиксации корпусов 7 и 8 в рабочем положении на основаниях 5 и 6 состоит из гидрозажимов 18, обеспечивающих точную установку корпусов.

Ножницы имеют известные механизмы перемещения суппортов, механизмы фиксации суппортов на плите, механизмы регулировки перекрытия и осевого зазора между ножами, которые на фигурах не показаны.

Работают ножницы следующим образом.

В рабочем положении суппорты 2, 3, на основаниях 5, 6 которых установлены и зафиксированы гидрозажимами 18 поворотные корпуса 7, 8 устанавливаются на плите по ширине обрабатываемой полосы механизмом перемещения и фиксируются зажимами (на чертеже не показаны). Одна пара ножевых валов 10, 11 с ножами 9, настроенная на рез заданной толщины металла, каждой головкой находится в зоне резки и через зубчатые колеса 14, 12 приводится во вращение от приводного вала 4, при этом оба ножевых вала 10, 11 приводятся во вращение через зубчатую передачу, связывающую их. Смена режущего комплекта ножей, а также настройка осевого зазора и перекрытия производятся на неработающей паре ножевых валов 10, 11 с ножами 9 каждой головки, находящейся вне рабочей зоны. Осевой зазор и перекрытие настраиваются известными механизмами, которые не являются предметом изобретения и на фигурах не показаны.

Разворот головок производится с помощью механизма поворота корпуса, выполненного, например, в виде зубчатой пары с внутренним зацеплением, зубчатое колесо 16 которой установлено в поворотном корпусе 7, 8, а шестерня 17 на валу гидромотора 15, установленного в основании суппорта 5, 6.

Для замены режущих комплектов ножей снимается фиксация головок гидрозажимами 18 и с помощью гидромоторов 15 и передач внутреннего зацепления головки разворачиваются на 180^o и в зону резки вводятся настроенные пары ножевых валов 10, 11 с новыми ножами 9. При повороте шестерни 12 нижних ножевых валов, бывших в работе, пары ножевых валов 10 выводятся из зацепления с шестернями 14 приводного вала 4, а шестерни 12 нижних ножевых валов 10 пар ножевых валов с новыми ножами 9 входят в зацепление с шестернями 14 приводного вала 4 благодаря зацеплению с круговым зубом.

После поворота головки фиксируются гидрозажимами 18.

Из всего вышеизложенного видно, что выполнение зубчатых колес ножевых и приводных валов с круговыми зубьями, радиус кривизны которых равен расстоянию между осью вращения колеса нижнего ножевого вала и осью вращения корпуса суппорта относительно основания, позволило производить разворот поворотного корпуса суппорта при замене изношенных ножей новыми автоматически без использования дополнительных размыкающих-смыкающих узлов, что привело к повышению надежности работы ножниц в целом и упрощению конструкции.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при резке полосового материала в непрерывных агрегатах, например агрегатах горячего цинкования, травления полосы, агрегатах отжига. Ножницы содержат два суппорта, которые соединены общим приводным валом и установлены на плите с возможностью перемещения по ее направляющим. Каждый суппорт включает в себя основание с поворотным корпусом, несущим смонтированные симметрично относительно оси поворота две пары ножевых валов - нижний и верхний. На нижних валах симметрично относительно оси поворота корпуса установлены цилиндрические зубчатые колеса, поочередно взаимодействующие с шестерней приводного вала. Зубчатые колеса ножевых и шестерня приводного валов выполнены с круговыми зубьями, а радиус кривизны зубьев равен расстоянию между осью вращения колеса нижнего ножевого вала и осью вращения корпуса суппорта относительно основания. При этом расстояния между осью вращения корпуса и осями вращения приводного и нижнего ножевого валов равны. Использование такой конструкции исключает отдельно сложные узлы с одновременной передачей их функций другим элементам устройства. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Дисковые кромкообрезные ножницы, содержащие два суппорта, соединенные общим приводным валом и установленные на плите с возможностью перемещения по ее направляющим, каждый из которых включает основание с поворотным корпусом, несущим смонтированные симметрично относительно оси поворота две пары ножевых валов - нижний и верхний, при этом на нижних валах симметрично относительно оси поворота корпуса установлены цилиндрические зубчатые колеса, поочередно взаимодействующие с шестерней приводного вала, отличающиеся тем, что зубчатые колеса ножевых и шестерня приводного валов выполнены с круговыми зубьями, при этом радиус кривизны зубьев равен расстоянию между осью вращения колеса нижнего ножевого вала и осью вращения корпуса суппорта относительно основания, а расстояния между осью вращения корпуса и осями вращения приводного и нижнего ножевого валов равны.2. Ножницы по п.1, отличающиеся тем, что каждая пара ножевых валов кинематически связана между собой посредством зубчатых колес.