ВОЛОЧИЛЬНАЯ КАРЕТКА ДЛЯ ВОЛОЧИЛЬНОГО СТАНА, А ТАКЖЕ ВОЛОЧИЛЬНЫЙ СТАН Российский патент 2020 года по МПК B21C1/28 

Изобретение относится к волочильной каретке для волочильного стана согласно ограничительной части по п. 1 формулы изобретения, а также к волочильному стану согласно ограничительной части по п. 4 формулы изобретения.

Волочильные станы используют, чтобы протягивать длинномерные металлические предметы (заготовки), например прутки или трубы, через волочильный инструмент. С помощью волочильного инструмента металлическим заготовкам придают нужную объемную форму.

Из DE 932786 B известны волочильная каретка, а также волочильный стан вышеуказанного типа. Несколько волочильных кареток направляют по кругу на бесконечной цепи волочильного стана, при этом волочильные каретки попеременно с помощью зажимных колодок захватывают вытягиваемый материал и протягивают его через волочильный инструмент вдоль линии вытяжки. Запирание и размыкание зажимных колодок осуществляется в одном варианте конструктивного выполнения чисто механически, для чего взаимодействующие с зажимными колодками рычаги автоматически приводят в действие посредством расположенных на волочильном станке упоров. Волочильная каретка, набегающая на линию вытяжки с возвратного пути ниже линии вытяжки, идет с разомкнутыми зажимными колодками, которые захватывают между собой вытягиваемый материал. Первый упор взаимодействует с запирающим рычагом и вызывает замыкание зажимных колодок. В конце линии вытяжки второй упор вызывает размыкание зажимных колодок, так что волочильная каретка может быть отведена назад. В альтернативном варианте используют два электромагнита, из которых один отвечает за движение на замыкание, а другой – за движение на размыкание (зажимных колодок). Мгновенным замыканием контакта электромагниты воздействуют соответственно через шарнирные штанги на запирающий/отпирающий рычаг, при этом подача напряжения питания осуществляется через скользящие контакты.

В DE 10122657 A1 раскрыта сущность устройства протяжки для волочильного стана, которое включает в себя волочильную каретку вышеуказанного типа. Волочильный стан в соответствии с уровнем техники может работать непрерывно за счёт того, что предусмотрены несколько волочильных кареток и в слаженном режиме протягивает вытягиваемый материал. Периодическое движение, например, двух волочильных кареток при этом скоординировано так, что первая волочильная каретка захватывает и протягивает вытягиваемый материал, в то время как вторая волочильная каретка перемещается в исходное положение, чтобы захватить вытягиваемый материал. Когда вторая волочильная каретка начинает процесс протяжки, первая волочильная каретка уже освободилась от вытягиваемого материала и, в свою очередь, перемещается назад в свое исходное положение, чтобы снова захватывать и протягивать вытягиваемый материал. Движение волочильных кареток параллельно направлению вытяжки может вызываться, например, с помощью вращающегося барабана с проходящими по криволинейной траектории на поверхности барабана поперечинами или с помощью линейных электродвигателей (см. DE 3729892 A1).

Известные волочильные каретки включают в себя зажимные колодки для захвата вытягиваемого материала. Зажимные колодки непосредственно или опосредованно выставлены на клинообразных направляющих так, что во время процесса протяжки получается зажатие по принципу самоторможения. Способ размыкания и замыкания (колодок) однозначно не раскрыт. При этом обычно предусматривают пневматическое или гидравлическое зажатие. Подобные гидравлические или пневматические системы более надежные, чем чисто механические системы, реагируют очень быстро, однако имеют недостаток, заключающийся в том, что они должны быть очень точно отрегулированы на идеальный момент времени замыкания и размыкания.

Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в предоставлении волочильной каретки, а также волочильного стана вышеуказанного типа, которые по сравнению с уровнем техники включают в себя альтернативное устройство перемещения зажимных колодок для движения размыкания и замыкания зажимных колодок.

Задача в случае с волочильной кареткой вышеуказанного типа решена благодаря отличительным признакам п. 1 формулы изобретения, а в случае с

волочильным станом вышеуказанного типа – благодаря отличительным признакам п. 4 формулы изобретения.

Линейный электродвигатель для задачи движения на размыкание и замыкание зажимных колодок менее затратный по сравнению с пневматическим или гидравлическим решением или по сравнению с использованием двух электромагнитов согласно уровню техники. Таким образом, могут быть сэкономлены механические конструктивные элементы, благодаря чему можно уменьшить затраты на техническое обслуживание. Механическая настройка зажимных колодок может быть исключена. К тому же с помощью линейного электродвигателя зажимные колодки могут выставляться точнее, а время срабатывания системы оказывается меньше. Кроме того, воздействие температуры на систему уменьшается или может полностью не приниматься в расчет. По сравнению с электродвигателем с вращательным приводом как альтернативным решением налицо существенное преимущество, заключающееся в том, что не требуется преобразование вращательного движения в поступательное с помощью необходимых для этого передаточных механизмов.

В случае с волочильным станом, на котором по меньшей мере две волочильные каретки попеременно, в слаженном режиме захватывают вытягиваемый материал, например пруткообразный металл, прежде всего для изготовления проволоки, важное значение имеет правильная отладка движения зажимных колодок. Прежде всего, поступательное движение соответствующей каретки и движение зажимных колодок на замыкание или размыкание должны быть максимально точно согласованы между собой, например, чтобы исключить проскальзывание вытягиваемого материала в волочильной каретке по причине замыкающихся с запозданием зажимных колодок или его сплющивание по причине преждевременно замыкающихся зажимных колодок. Такое согласование или синхронизация осуществляется, например, за счет того, что определяют положение волочильной каретки, например, посредством контроля работы приводного устройства для волочильной каретки.

Так, например, по меньшей мере одна волочильная каретка может приводиться в движение приводными кулачками, которые заданы криволинейными поперечинами вращающегося приводного агрегата, например приводного вала. Предусмотренную для волочильной каретки криволинейную поперечину захватывают этой волочильной кареткой, в результате чего

волочильной каретке принудительно придают возвратно-поступательное движение. Приводной агрегат может быть выполнен так, что в заданном положении вращательного движения приводного агрегата однозначно определено положение волочильной каретки. Таким образом, следовательно, по положению вращательного движения приводного агрегата, которое может определяться, например, с помощью датчика угловых перемещений, может быть определен момент, в который линейный электродвигатель перемещает зажимные колодки волочильной каретки на размыкание или замыкание. Само собой разумеется, что положение волочильной каретки альтернативно может контролироваться непосредственно, например, с помощью оптических или электрических датчиков.

Другие предпочтительные варианты конструктивного выполнения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения.

Далее показательно, на основе фигур представлены предпочтительный вариант конструктивного выполнения волочильной каретки, а также примерный вариант конструктивного выполнения волочильного стана.

На фигурах показаны:

Фиг. 1: волочильная каретка с линейным электродвигателем в виде сбоку,

Фиг. 2: волочильная каретка по фиг. 1 в виде сверху,

Фиг. 3: нижняя часть волочильной каретки по фиг. 1 без насадки для линейного электродвигателя,

Фиг. 4: зажимное устройство волочильной каретки в разомкнутом состоянии,

Фиг. 5: зажимные колодки в разомкнутом состоянии в виде сбоку спереди,

Фиг. 6: зажимные колодки по фиг. 4 в замкнутом состоянии в виде сверху,

Фиг. 7: зажимные колодки в замкнутом состоянии в виде сбоку, и

Фиг. 8 волочильный стан в виде сверху.

На фиг. 1 в виде сбоку показана волочильная каретка 1 для здесь не представленного волочильного стана. Для привода поступательного движения волочильной каретки 1 параллельно продольной оси 26 (см. фиг. 8) волочильная каретка 1 охватывает не представленную на фиг. 1 приводную поперечину,

которая вращается вокруг продольной оси 26 и задает приводной кулачок. На фиг. 8 в общих чертах показаны приводные поперечины 29 и 30, которые закреплены на приводном валу 28. Также для лучшей наглядности представлены фактически не просматриваемые в выбранном виде компоненты приводных поперечин 29 и 30. Ролики 2 приводной поперечины обеспечивают незначительное сопротивление при осуществлении относительного движения между приводной поперечиной 30 и волочильной кареткой 1. Для осуществления поступательного движения волочильную каретку направляют по волочильному стану (см. фиг. 8), для чего предусмотрены ролики 31 поступательного движения (см. фиг. 2 и 3).

На показанной на фиг. 2 в виде сверху верхней части 3 волочильной каретки 1 расположен линейный электродвигатель 4, который имеет включающую в себя постоянные магниты статорную часть 5, которая зафиксирована на верхней части 3 и здесь в деталях не представлена. Скользящие салазки 6 в качестве роторной части линейного электродвигателя 4 включают в себя в нижней части 7 скользящих салазок здесь детально не представленные проволочные обмотки, которые через токоподводящую линию 8 (см. фиг. 2) запитывают током для создания нужного прямолинейного перемещения. Скользящие салазки 6 включают в себя передаточную штангу 9, на которой зафиксирована перемычка 10. Скользящие салазки 6 и перемычку 10 через втулки 11 скольжения на показанных только на фиг. 2 направляющих штангах 12 скользящим движением направляют так, что возможны только прямолинейные перемещения в направлении двунаправленной стрелки, а отклонения в сторону не допускаются. Направляющие штанги 12 зафиксированы в державках 22 штанг.

На фиг. 1 под линейным электродвигателем 4 в общих чертах обозначена державка 13 зажимной колодки, в зацепление с которой с геометрическим замыканием входит захватная штанга 14 перемычки 10 так, что державка 13 зажимной колодки вместе со скользящими салазками 6 осуществляет нужное прямолинейное перемещение в направлении двунаправленной стрелки. Как еще представлено в описании к фиг. 3, предусмотрены две захватные штанги 14, а именно, соответственно одна для одной из державок 13 зажимных колодок. Чтобы можно было выставлять державки 13 зажимных колодок в продольном направлении передаточной штанги 9 относительно этой передаточной штанги 9,

могут быть предусмотрены дополнительные установочные гайки 21, с помощью которых захватные штанги 14 могут фиксироваться в их положении на передаточной штанге 9. В принципе, от подобных возможностей выставления можно отказаться, поскольку положение захватной штанги 14 можно корректировать также с помощью линейного электродвигателя 4.

Также факультативные пакеты 23 тарельчатых пружин на фиг. 1 и 2 справа и слева от перемычки 10 демпфируют движения при размыкании и замыкании зажимных колодок 13 в зоне передаточной штанги 9. Ради (упрощения) обзорности пакет 23 тарельчатых пружин помечен ссылочным обозначением только на фиг. 1 и только левый.

На фиг. 3 показана нижняя часть 15 волочильной каретки 1 с двумя зажимными колодками 16, которые удерживаются соответственно одной из державок 13 зажимных колодок. Державки 13 зажимных колодок имеют захватные шлицы 17 для захвата соответственно одной из захватных штанг 14. Державки 13 зажимных колодок с помощью шарикоподшипника 18 установлены на клинообразной направляющей 19 в нижней части 15 волочильной каретки. Державки 13 зажимных колодок при этом направлены так, что при движении влево (на фиг. 3) осуществляют перпендикулярное к нему (к движению влево) движение на размыкание. При движении вправо (на фиг. 3) клинообразная направляющая 19 обеспечивает движение державок 13 зажимных колодок на их замыкание.

На фиг. 4 показаны державки 13 зажимных колодок и зажимные колодки 16 вместе с шарикоподшипником 18 в разомкнутом состоянии. На фиг. 5 показаны державки 13 зажимных колодок и зажимные колодки 16 в виде сбоку.

На фиг. 6 и 7 в виде сверху или в виде сбоку показаны конструкции по фиг. 4 и 5, однако в замкнутом состоянии зажимных колодок 16.

Когда волочильная каретка 1 со своими зажимными колодками 16 находится в разомкнутом состоянии, она освобождена от проведенного через волочильную каретку 1 вытягиваемого материала (здесь не показан), либо в ней нет никакого вытягиваемого материала. Вытягиваемый материал может заводиться в волочильную каретку 1 через входное устройство 20 для вытягиваемого материала. Для этого может быть использован дополнительный протягивающий клещевой захват 24, который, например, также может перемещаться с помощью здесь детально не представленного линейного

электродвигателя относительно нижней части 15 волочильной каретки 1 и втягивает в нее подаваемый материал, пока он не сможет быть ухвачен зажимными колодками 16. Когда волочильная каретка 1 находится в положении зацепления, посредством перемещения линейного электродвигателя 4 обеспечивают состояние замыкания, для чего державки 13 зажимных колодок передвигают в направлении входного устройства 20 для вытягиваемого материала, т. е. вправо на фиг. 1-4 и 6. Когда затем волочильную каретку 1 в целом передвигают в направлении вытяжки и тем самым протягивают вытягиваемый материал, например пруток или трубу, благодаря клинообразной направляющей 19 обеспечивают автоматическое торможение зажатия.

На фиг. 8 в виде сверху показан волочильный стан с двумя волочильными каретками 1a и 1b. Передняя волочильная каретка 1a имеет протягивающий клещевой захват 24 (см. фиг. 1) для здесь не показанного вытягиваемого материала, в то время как задняя волочильная каретка 1b включает в себя входную воронку 25, которая облегчает передачу переднего конца вытягиваемого материала от передней волочильной каретки 1a на заднюю волочильную каретку 1b. Для привода волочильных кареток 1a и 1b параллельно продольной оси 26 приводному валу 28 придают вращательное движение с помощью двигателя 27, например электродвигателя, и здесь не показанного передаточного механизма. На приводном валу 28 с сопротивлением крутильному моменту расположены две приводные поперечины 29 и 30, которые охватываются соответственно одной из волочильных кареток 1a и 1b и по которым катятся ролики 2 приводных поперечин (показаны только на фиг. 1). Волочильным кареткам 1a и 1b с помощью направляющих 32 и 33, вдоль которых направляют волочильные каретки 1a и 1b по роликам 31 поступательного движения (см. фиг. 2 и 3), придают нужное поступательное движение.

Для работы в режиме изготовления проволоки на переднем конце волочильного стана (на фиг. 8 – справа) здесь не показанный, как правило, заостренный вытягиваемый материал посредством здесь также не показанного волочильного камня подают через протягивающий клещевой захват 24 передней волочильной каретки 1a. Для правильного выставления волочильного камня могут быть предусмотрены установочные двигатели 34 и 35. После этого проворачивают приводной вал 28, в результате чего волочильным кареткам 1a и

1b придают возвратно-поступательное движение. Передняя волочильная каретка 1a перемещается при этом на фиг. 8 сначала справа налево. Прежде чем приводной кулачок снова заставит переднюю волочильную каретку 1a двигаться вправо, протягивающий клещевой захват 24 размыкается, и передняя волочильная каретка 1a перемещается при, в этом случае, разомкнутых зажимных колодках 16 (см. фиг. 3 и 4) снова вправо так, что передняя волочильная каретка 1a в этом случае своими зажимными колодками 16 опять может охватывать вытягиваемый материал. Альтернативно, протягивающий клещевой захват 24 может также перемещаться относительно зажимных колодок, например, с помощью другого, здесь не представленного линейного электродвигателя, пока зажимные колодки 16 не смогут захватить вытягиваемый материал.

Когда передняя волочильная каретка 1a с вытягиваемым материалом между зажимными колодками затем снова выйдет в свое левое положение, вытягиваемый материал передают на вторую волочильную каретку 1b, которая осуществляет противоположное волочильной каретке 1a поступательное движение. Для осуществления передачи вытягиваемого материала передняя волочильная каретка 1a находится, следовательно, в своем крайнем заднем положении, в то время как задняя волочильная каретка 1b занимает свое крайнее переднее положение. Таким образом, всякий раз ровно одна из двух волочильных кареток 1a или 1b с замкнутыми зажимными колодками 16 протягивает вытягиваемый материал на фиг. 8 влево, в то время как другая волочильная каретка 1a или 1b с разомкнутыми зажимными колодками 16 перемещается назад в свое переднее положение.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 волочильная каретка

2 ролики приводных поперечин

3 верхняя часть волочильной каретки

4 линейный электродвигатель

5 статорная часть

6 скользящие салазки

7 нижняя часть скользящих салазок

8 токоподводящая линия

9 передаточная штанга

10 перемычка

11 втулка скольжения

12 направляющая штанга

13 державка зажимной колодки

14 захватная штанга

15 нижняя часть волочильной каретки

16 зажимные колодки

17 захватные шлицы

18 шарикоподшипник

19 клинообразная направляющая

20 входное устройство для вытягиваемого материала

21 установочные гайки

22 державка штанги

23 пакет тарельчатых пружин

24 протягивающий клещевой захват

25 входная воронка

26 продольная ось

27 двигатель

28 приводной вал

29 приводная поперечина

30 приводная поперечина

31 ролики поступательного движения

32 направляющая

33 направляющая

34 установочный двигатель

35 установочный двигатель

Изобретение относится к области волочильного производства. Волочильная каретка для волочильного стана содержит две зажимные колодки и устройство перемещения зажимных колодок для движения, размыкания и замыкания зажимных колодок. Устройство перемещения зажимных колодок имеет один линейный электродвигатель, причем линейный электродвигатель имеет закрепленную на волочильной каретке статорную часть и расположенную на волочильной каретке и линейно перемещающуюся относительно статорной части роторную часть, которая выполнена с возможностью непосредственно или опосредованно входить в зацепление по меньшей мере с одной зажимной колодкой или державкой зажимной колодки. В результате обеспечивается возможность исключения проскальзывания и сплющивания протягиваемого материала за счет повышения точности синхронизации движения зажимных колодок. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Волочильная каретка для волочильного стана, содержащая две зажимные колодки (16) и устройство перемещения зажимных колодок для движения размыкания и замыкания зажимных колодок (16), отличающаяся тем, что устройство перемещения зажимных колодок имеет один линейный электродвигатель (4), причем линейный электродвигатель (4) имеет закрепленную на волочильной каретке (1) статорную часть (5) и расположенную на волочильной каретке (1) и линейно перемещающуюся относительно статорной части (5) роторную часть (6), при этом роторная часть (6) непосредственно или опосредованно входит в зацепление по меньшей мере с одной зажимной колодкой (16) или державкой (13) зажимной колодки.

2. Волочильная каретка по п. 1, отличающаяся тем, что устройство перемещения зажимных колодок выполнено для перемещения зажимных колодок (16) с компонентой в продольном направлении волочильной каретки (1).

3. Волочильная каретка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит протягивающее устройство (24), в частности протягивающий клещевой захват, для протаскивания вытягиваемого материала в направлении зажимных колодок (16), причем протягивающее устройство (24) для движения протаскивания имеет протягивающий линейный электродвигатель.

4. Волочильный стан, содержащий приводной агрегат для привода по меньшей мере двух волочильных кареток (1), отличающийся тем, что по меньшей мере одна из волочильных кареток (1) выполнена по одному из пп. 1-3.

5. Волочильный стан по п. 4, отличающийся тем, что приводной агрегат имеет по меньшей мере один в рабочем режиме вращающийся вокруг продольной оси и приводящий одну из волочильных кареток (1) в поступательное движение параллельно продольной оси (26) приводной кулачок.