УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗКИ КАБЕЛЯ Российский патент 2008 года по МПК B23D31/02 B21F11/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к режущим станкам, использующим резку металла ножницами или аналогичным образом.

Устройство для резки кабеля предназначено для использования в кабельном производстве. Может также использоваться при отгрузке кабельной продукции потребителю путем перемотки кабеля с одного барабана на другой с отмером заданного метража. Фактически является электромеханическими ножницами с встречно-параллельными режущими элементами. Осуществляет быстрый качественный перерез кабеля, толщина которого варьируется в широком диапазоне. Процесс резки осуществляется без остановки движения кабеля, то есть может использоваться в автоматизированной линии с непрерывной протяжкой кабеля.

Уровень техники

В кабельном производстве при намотке изготавливаемого кабеля на отгрузочные барабаны или катушки, а также на предприятиях, осуществляющих перемотку кабеля заданной длины с барабана-отдатчика на барабан-приемник, встает вопрос о быстром качественном перерезе кабеля в нужный момент. Для кабеля большого диаметра (более 60 мм) необходимо некоторое время на осуществление этой манипуляции. Наиболее распространенным способом является перерез кабеля вручную (или с помощью какого-то привода) специальными ножницами, причем при остановленном процессе перемотки. А так как концы кабеля в месте резки не должны деформироваться (сплющиваться), усилие реза и продолжительность манипуляции должны быть оптимальными, соответствующими толщине и типу конкретного кабеля (то есть материалу оплетки и материалу жил).

На сайте ЗАО «Производство намоточного оборудования» www.namotka.com приведен в картинках процесс работы на перемоточном станке ПС-30-600, где одной из операций является отрезка кабеля с помощью специальных механических ножниц, закрепленных на станине перемоточного устройства в зоне реза.

Существует много моделей ножниц, предназначенных для перерезки кабелей любых сечений и различных материалов. Например

- Ножницы секторные для резки кабеля НС-3М, предназначенные для перерезки алюминиевого (3×240 мм²) и медного (3×150 мм²) кабеля с максимальным диаметром 70 мм.

- Ножницы секторные НС-04-60БС ДЭК, предназначенные для резки алюминиевого и медного кабеля, в том числе бронированного, диаметром до 60 мм, суммарного сечения до 960 мм².

- Кабельные ножницы секторные НС-95, предназначенные для резки медного кабеля сечением до 4×95 мм² и алюминиевого кабеля сечением до 4×120 мм², диаметром до 52 мм. В отличие от ручных ножниц в данном инструменте усилие передается через механизм зубчатой передачи (храповой механизм). Несмотря на небольшой размер ножниц, возможна работа с кабелями больших сечений.

Недостаток использования ножниц - не очень качественный срез и необходимость остановки протяжки кабеля на время проведения манипуляции.

Известны конструкции специальных устройств для резки проводов и кабелей, режущий нож которых состоит из двух частей - неподвижной и подвижной.

Так, в режущем устройстве по патенту США №4130040, предназначенном для точного профилирования концов плоского кабеля, режущее устройство состоит из неподвижной и подвижной частей, расположенных по вертикали друг над другом. Неподвижной частью являются два ножа, закрепленных в основании вертикально и параллельно друг к другу, расстояние между которыми равно требуемой ширине конца плоского кабеля. А подвижной частью является расположенный над этими ножами пресс, ширина которого равна расстоянию между ножами. Пресс упирается в подложку, на которую укладывают конец отрезаемого кабеля, а сама эта подложка подпружинено соединена с основанием в середине между ножами. Пресс резко опускается вниз между ножами, и зафиксированный между ним и подложкой конец кабеля оказывается на пути ножей, которые отрезают от кабеля выступающие края. Пружина поднимает подложку с кабелем вверх после прекращения воздействия усилий на пресс.

Это устройство может использоваться только для обрезки концов плоского кабеля и не предназначено для перереза круглого кабеля, тем более в процессе движения.

По этому принципу, где режущий инструмент состоит из двух частей - неподвижной и подвижной, относительное движение которых направлено друг к другу, могут быть изготовлены режущие устройства и для круглого кабеля.

В качестве прототипа можно взять известное устройство для резки кабеля и проводов по авторскому свидетельству СССР №948502. Это устройство содержит корпус, на одной стороне которого неподвижно закреплены нож и опора под разрезаемое изделие. Неподвижный нож установлен так, что его лезвие может касаться разрезаемого изделия. Профиль лезвия криволинейный, эквидистантный профилю ложемента опоры. Подвижный нож закреплен на зубчатой рейке зубчато-реечной передачи. Рейка может обкатываться по зубчатому колесу, которое закреплено неподвижно относительно корпуса на оси, на которой смонтировано водило в виде пружин растяжения, и снабжено тягой, которая может быть присоединена к одному из известных приводов. Устройство работает следующим образом. На опору укладывают кабель. При перемещении тяги зубчатая рейка поворачивается относительно оси вместе с подвижным ножом, обкатываясь по зубчатому колесу. Подвижный нож перемещается радиально в направлении разрезаемого изделия и одновременно по касательной к его сечению, то есть совершает движение по закону эвольвентной кривой, обеспечивая «бреющее» резание по всему сечению разрезаемого кабеля. Это устройство может управляться автоматически и обеспечивает качественный срез, но при условии того, что кабель находится в статическом состоянии и уложен на профильный ложемент.

Отличительной особенностью современного кабельного производства является автоматизация и непрерывность процесса. Оснащение производства позволяет производить непрерывную намотку своей ассортиментной продукции на отгрузочные барабаны с широким диапазоном типоразмеров. Автоматизированные линии оснащены пультами управления, обеспечивающими возможность задания нужных установок для автоматизированной намотки: метраж, тип кабеля, диаметр кабеля, тип барабана. Поэтому актуально автоматизировать и манипуляцию резки кабеля в определенный момент после отмера нужного метража. Причем время самого процесса резки должно быть подобрано оптимальным, чтобы срез получился ровным и качественным, а процесс намотки не имел сбоев из-за вынужденных остановок.

Предлагаемое по настоящей заявке на изобретение техническое решение устройства для резки кабеля позволяет выполнить все эти условия.

Раскрытие изобретения

Сущность изобретения заключается в конструктивном исполнении заявляемого устройства.

Устройства для резки кабеля монтируется на станине, на которой установлен первый электропривод, обеспечивающий возвратно-поступательное движение конструкции, смонтированной на подвижной раме и в которую входят поддерживающее устройство для кабеля, режущий инструмент и второй электропривод, предназначенный для обеспечения функционирования этого режущего инструмента. Участок движения рамы ограничен механически, например выступом на станине. Рама может быть выполнена, например, в виде прозрачной конструкции из верхних и нижних перекладин и вертикальных стоек между ними.

Поддерживающее устройство для кабеля крепится на верхних перекладинах рамы и содержит два опорных ролика с параллельными осями, расположенными на одном уровне, и прижимной ролик, расположенный над первым опорным роликом. По верхней касательной к опорным роликам проходит линия движения кабеля. Участок этой линии между роликами определяет зону резки кабеля. Прижимной ролик может соединяться с любым датчиком оборотов, например с осью тахогенератора.

Режущий инструмент состоит из неподвижной и подвижной частей, а именно упора и ножа. Упор может быть выполнен в виде прямоугольной призмы. Нож может быть выполнен в виде усеченной призмы, одно из верхних горизонтальных ребер которой образует лезвие ножа. При этом обращенные друг к другу боковые грани обеих частей режущего ножа расположены в одной вертикальной плоскости, перпендикулярной линии движения кабеля. Над зоной резки на верхних перекладинах рамы крепится упор, под зоной резки располагается нож. Нож установлен в держателе и имеет возможность вертикального возвратно-поступательного движения. Для более удобного оперирования ножом может использоваться платформа, на верхней поверхности которой крепится держатель ножа, а нижняя поверхность соединяется со вторым электроприводом, закрепленным на нижних перекладинах рамы. Вертикальные стойки рамы служат направляющими при движении платформы вверх-вниз под воздействием второго электропривода.

Скорость движения рамы на своем участке движения может быть установленной равной скорости движения кабеля от отдатчика к приемнику благодаря согласованному управлению обоими электроприводами. В качестве контроллера может служить тахогенератор, соединенный с прижимным роликом: при выравнивании упомянутых выше скоростей его угловая скорость становится равной нулю и соответственно уровень выходного напряжения с него равен нулю. В этом случае начало процесса резки может управляться по нулевому сигналу от тахогенератора, а сама операция резки осуществляться как бы в стационарном состоянии кабеля относительно режущего инструмента. Начальные вертикальные положения упора и ножа устанавливаются заранее по установочным данным перематываемого материала. Длина участка движения рамы вполне достаточна, чтобы успеть осуществить резку кабеля с оптимальной скоростью для обеспечения качественного среза в зависимости от типа и толщины кабеля, и рассчитывается предварительно на этапе конструирования устройства по конкретному техническому заданию. Управление и согласование параметров при операции резки осуществляется при помощи блока управления двигателями обоих электроприводов.

Технический результат изобретения заключается в том, что процесс резки осуществляется в состоянии покоя кабеля относительно режущего инструмента за счет перемещения режущего инструмента со скоростью движения кабеля и в том же направлении. Это обеспечивает отличное качество среза, фактически того же уровня, что и при операции резки при неподвижном кабеле. При этом имеет место полное согласование работы электроприводов, включая начальные установки режущего инструмента, начало и окончание операции резки, скорости вращения электродвигателей, благодаря использованию общего устройства управления, на которое поступают сигналы с датчиков, например, с датчика счетчика метража и с тахогенератора.

На чертеже представлена конструкция устройства для резки кабеля в виде рисунка с указанием номеров позиций основных элементов.

1 - кабель

2 - станина

3 - первый электропривод (для рамы)

4 - верхние перекладины рамы

5 - нижние перекладины рамы

6 - вертикальные стойки рамы

7 - двигатель первого электропривода

8 - ограничительный выступ (на станине)

9 - поддерживающее устройство для кабеля

10 - первый опорный ролик

11 - второй опорный ролик

12 - прижимной ролик

13 - неподвижная часть режущего инструмента - упор

14 - подвижная часть режущего инструмента - нож

15 - держатель ножа

16 - подвижная платформа (для подачи ножа в зону резки)

17 - отверстия в подвижной платформе

18 - второй электропривод (для режущего инструмента)

19 - двигатель второго электропривода

20 - направляющие рамы для перемещения вдоль станины

21 - ящик (для устройства управления)

Осуществление изобретения

Устройство для резки кабеля устанавливают между отдатчиком и приемником наматываемого кабеля 1.

Устройство содержит станину 2, на которой установлен первый электропривод 3, обеспечивающий возвратно-поступательное движение конструкции, базирующейся на раме, выполненной, например, из верхних перекладин 4, нижних перекладин 5 и вертикальных стоек 6. Участок движения рамы ограничен, с одной стороны, двигателем 7 первого электропривода, с другой стороны - ограничительным выступом 8 на станине.

На верхних перекладинах 4 закреплено поддерживающее устройство 9 для кабеля. В его состав входит первый опорный ролик 10, второй опорный ролик 11, прижимной ролик 12 (может быть соединен с тахогенератором). Ролики служат для перемещения кабеля в зоне резки на пути от отдатчика до приемника. Зона резки расположена между первым и вторым опорными роликами.

Для осуществления операции резки предназначен режущий инструмент, состоящий из неподвижной части - упора 13, жестко закрепленного на верхних перекладинах 4 рамы над линией движения кабеля в зоне резки, и подвижной части - ножа 14, закрепленного в держателе 15 и расположенного под линией движения кабеля в зоне резки. Нож выполнен в виде усеченной призмы, одно из верхних горизонтальных ребер которой образует лезвие ножа. Упор выполнен в виде прямоугольной призмы. Обращенные друг к другу боковые грани обеих частей режущего инструмента расположены в одной вертикальной плоскости, перпендикулярной линии движения кабеля.

Держатель 15 ножа закреплен на платформе 16, которая имеет сквозные отверстия 17, сквозь которые проходят вертикальные стойки 6 рамы, играя роль направляющих при движении платформы 16 вверх-вниз.

На нижних перекладинах 5 рамы установлен второй электропривод 18 со своим двигателем 19, обеспечивающий движение вверх-вниз платформы 16 с ножом 14 для выполнения операции резки.

Направляющие 20 рамы, закрепленные на станине 2 между двигателем 7 и ограничителем 8, обеспечивают устойчивое перемещение рамы под воздействием первого электропривода 3.

Блок управления 17 электрически соединен с обоими двигателями электроприводов (7, 19) и с тахогенератором 12.

В качестве составляющих в заявляемом устройстве можно использовать:

первый электропривод: механизм линейного перемещения, например, типа АТЛ 30;

второй электропривод: винтовой электрический домкрат, например, типа МА-80;

тахогенератор: например, типа ТГП;

счетчик метража: например, типа СМ-1.

Устройство управление может базироваться, например, на промышленном контроллере типа МК 6040 фирмы Octagon systems, USA.

Описание работы (в соответствии с представленным чертежом)

Устройство для резки кабеля располагается между отдатчиком кабеля 1 и его приемником. Кабель 1 пропускают через это устройство таким образом, чтобы он лежал на опорных роликах 10 и 11 поддерживающего устройства 9, которое закреплено на верхних перекладинах 4 рамы. Подпружиненный прижимной ролик 12, соединенный с осью тахогенератора, прижимает кабель 1 в районе первого опорного ролика 10. Режущий инструмент имеет зону действия между первым и вторым опорными роликами. Устройство управления, размещенное в ящике 21, по известным параметрам перематываемого кабеля выдает управляющий сигнал на двигатель 19, что позволяет с помощью электропривода 18 переместить платформу 16 с закрепленным на ней ножом 14 в начальное положение, обеспечив нужное расстояние между лезвием ножа 14 и упором 13. Это же устройство управления выдает сигнал на двигатель 7, и привод 3 обеспечивает перемещение рамы также в начальное положение (крайнее к двигателю 7).

При перемотке кабеля, пока не отмерено нужное количество метров счетчиком метража, рама и режущий инструмент находятся в своем начальном положении. После подачи сигнала с датчика счетчика метража на устройство управления, размещенное в ящике 21, вырабатывается управляющий сигнал на двигатель 7, и привод 3 начинает перемещать раму с режущим инструментом по ходу движения кабеля. Прижимной ролик 12, соединенный с тахогенератором, по мере увеличения скорости движения рамы начинает замедлять свое вращение и в какой-то момент останавливается, то есть его угловая скорость становится равной нулю. В этот момент тахогенератор выдает нулевой сигнал устройству управления, которое формирует управляющий сигнал на двигатель 19, приводящий в движение с помощью электропривода 18 платформу 16. Она начинает подниматься вверх вместе с закрепленным на ней держателем 15 и ножом 14, кабель упирается в упор 13 и лезвие ножа 14 перерезает кабель, продолжая скользить по плоской грани призмообразного упора 13. Относительное линейное перемещение кабеля 1 и режущего инструмента в это время равно нулю. Длина участка движения рамы по направляющим 20 под действием электропривода 3 заранее рассчитана на этапе проектировки устройства и вполне достаточна, чтобы режущий инструмент перерезал кабель, обеспечив качественный недеформированный срез.

Изобретение относится к режущим устройствам и может быть использовано для резки кабеля. Устройство содержит станину, поддерживающее устройство для кабеля и режущий инструмент. Режущий инструмент состоит из неподвижной и подвижной частей. Неподвижная часть соединена с поддерживающим устройством для кабеля. Подвижная часть установлена в держателе, который соединен с электроприводом режущего инструмента. Устройство снабжено подвижной рамой и механизмом перемещения указанной рамы, который содержит электропривод рамы, горизонтальные направляющие и ограничитель движения. Поддерживающее устройство для кабеля и режущий инструмент закреплены на раме. Причем поддерживающее устройство имеет по меньшей мере два опорных ролика и по меньшей мере один прижимной ролик, который расположен над первым опорным роликом. Опорные ролики расположены на одном уровне в верхней части рамы с противоположных ее краев и имеют параллельные оси и общую верхнюю касательную, которая определяет линию движения кабеля через раму. Первый и второй опорные ролики расположены с размещением отрезка линии движения кабеля между ними в зоне резки. Неподвижная часть режущего инструмента в виде упора закреплена над линией движения кабеля. Подвижная часть режущего инструмента в виде ножа, имеющая возможность принудительного вертикального возвратно-поступательного движения в зоне резки, размещена под указанной линией движения кабеля. В результате обеспечивается повышение качества среза. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для резки кабеля, содержащее станину, поддерживающее устройство для кабеля, режущий инструмент, состоящий из неподвижной части, соединенной с поддерживающим устройством для кабеля, и подвижной части, установленной в держателе, соединенном с электроприводом режущего инструмента, отличающееся тем, что оно снабжено подвижной рамой и механизмом перемещения указанной рамы, содержащим электропривод рамы, горизонтальные направляющие и ограничитель движения, закрепленные на станине, поддерживающее устройство для кабеля и режущий инструмент закреплены на раме, причем поддерживающее устройство имеет по меньшей мере два опорных ролика и по меньшей мере один прижимной ролик, расположенный над первым опорным роликом, опорные ролики расположены на одном уровне в верхней части рамы с ее противоположных краев и имеют параллельные оси и общую верхнюю касательную, определяющую линию движения кабеля через раму, первый и второй опорные ролики расположены с размещением отрезка линии движения кабеля между ними в зоне резки, в которой размещены неподвижная и подвижная части режущего инструмента, при этом неподвижная часть режущего инструмента выполнена в виде упора и закреплена над линией движения кабеля, а подвижная часть - в виде ножа и размещена под линией движения кабеля с возможностью принудительного вертикального возвратно-поступательного движения в зоне резки с пересечением линии движения кабеля под воздействием электропривода режущего инструмента, закрепленного в нижней части рамы.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено горизонтальной платформой, на верхней поверхности которой закреплен держатель с ножом, а рама выполнена в виде верхних и нижних перекладин и вертикальных стоек, при этом на верхней перекладине рамы закреплен упор режущего инструмента, на нижней перекладине рамы установлен электропривод режущего инструмента, который соединен с нижней поверхностью платформы, а вертикальные стойки использованы в качестве вертикальных направляющих платформы при ее возвратно-поступательном движении.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нож выполнен в виде усеченной призмы, одно из верхних горизонтальных ребер которой образует лезвие ножа, а упор выполнен в виде прямоугольной призмы, при этом обращенные друг к другу боковые грани обеих частей режущего ножа расположены в одной вертикальной плоскости, перпендикулярной линии движения кабеля.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено тахогенератором, ось вращения которого соединена с осью вращения прижимного ролика.