Ножницы для резки листового материала Советский патент 1992 года по МПК B23D15/06 

Изобретение относится к судостроению, в частности устройствам для механической резки листового материала.

Известны гильотинные ножницы (Судостроение, № 8,1988, с. 17-20, рис. 2), имеющие кривошипный привод подвижного ножа.

Недостатком этого устройства является то, что электропривод и зубчатая передача не обеспечивают скорости (динамичности) непосредственно самого процесса резания, что позволяет частицам металла, располагающимся у кромки обрезаемого листа, осаждаться в близлежащую от кромки зону не полностью, в результате чего кромка успевает подгибаться вниз. Рез получается неровным как по плоскости разрезаемого листа, так и по контуру кромки. Недостатком гильотинных ножниц является также довольно сложная технология изготовления привода с зубчатым редуктором, коленчатым валом и мотылями, т.е. высокая стоимость устройства в целом.

Известны ножницы для резки листового материала (авт.св. № 1486275), содержащие электрогидравлический привод подвижного ножа. Подвижные опоры привода выполнены в виде гидроцилиндров, штоки которых соединены с сильфонами электрогидравлического привода ножа. Это техническое решение принято за прототип.

Недостатками указанных ножниц являются их недостаточно высокая производительность, ограниченная продолжительность пополнения гидроцилиндров жидкостью, и сложность технологии изготовления гидроцилиндров и гидросистем.

Целью изобретения является повышение производительности и надежности ножниц, а также уменьшение их себестоимости.

Эта цель достигается тем, что подвижные опоры силовых сильфонов выполнены в

х|

Сд

со

а

иде удароотражающих грузов, которые содинены с верхними частями силовых силъ- онов, но имеют возможность свободно еремещаться вдоль направляющих станиы ножниц (без применения механизма иксации). Это позволяет сократить время перемещения подвижных опор, так как отпадает необходимость в технологической паузе, во время которой происходит пополнение гидроцилиндров жидкостью и сраба- тывание автоматических клапанов гидросистемы (в прототипе). Исключение паузы из цикла резания резко повышает интенсивность работы ножниц и потому потребовалось ввести новую схему электропи- тания, введя несколько накопителей энергии, автоматическое поочередное подключение накопителей к разрядной цепи и управление циклом с помощью реле времени. Частые электроразряды в силовых силь- фонах потребовали создать для них систему охлаждения, которая при этом не снижала бы динамичность силовой кинематической схемы. Предложена система охлаждения, подвешенная к удароотражающим массам и подающая охлаждающую жидкость на тканевое гигроскопичное покрытие силовых сильфонов.

Необходимо отметить, что предлагаемая конструкция ножниц в целом, как новая система, по сравнению только лишь с гидросистемой прототипа значительно ниже по стоимости, так как изготовление гидроцилиндров и клапанов этой системы остается и сегодня технологически весьма сложным делом.

На фиг. 1 схематично изображены предлагаемые ножницы, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - структурная электрическая схема ножниц; на фиг. 5 - принципиальная электрическая схема программного управления ножницами.

Предлагаемые ножницы состоят из установленных на фундаменте 1 колонн 2, являющихся станиной, которая имеет направляющие 3, сопряженные с роликами 4 кронштейнов 5, Эти роликовые кронштейны установлены на вертикальных краях подвижной рамы 6. На нижних наклонных кромках этой рамы установлен нож 7, На раме 6 нижними своими частями закреплены силовые сильфоны 8, являющиеся частью электрогидравлического привода рамы 6 с ножом 7. Они заполнены жидкой рабочей средой 9, например дистиллятом, в которую введены электроды 10. Верхние части сильфонов 8 закреплены к удароотражающим грузам 11, например железобетонным, соединенным фермой 12, на концах которой установлены кронштейны 5.

Сильфоны 8 снабжены системой охлаждения, которая выполнена по первому варианту в виде водного орошения сильфонов 8 и состоит из закрепленных к удароотражающим грузам 11 посредством каркаса 13 трубчатых спиралевых змеевиков 14, свободно, с зазором, обхватывающих сильфо0 ны 8. В стенках трубок змеевиков 14 выполнены отверстия для выхода воды на сильфоны 8. Верхние концы змеевиков 14 соединены с источником охлаждающей воды, а нижние заглушены. Под каждым змее5 виком 14 установлен поддон 15, который закреплен к раме 6 и к сильфону 8. При этом змеевики 14 и скрепленные с ними каркасы 13 не доходят до поддонов 15 на величину п, достаточную для работы электропривода

0 без соприкосновения каркасов с поддонами. Поддоны снабжены сливными гибкими шлангами. Для лучшего удержания охлаждающей воды на поверхности сильфонов 8 эти поверхности покрыты гигроскопичной

5 мягкой тканью.

По второму варианту система охлаждения сильфонов выполнена в виде обдува сильфонов 8 воздухом и отличается от системы по первому вррианту тем, что верхние

0 концы змеевиков 14 соединены с источником подачи в них воздуха, а также тем, что в варианте отсутствуют поддоны 15 и тканевое гигроскопичное покрытие сильфонов 8. Верхние части колонн 2 выполнены в

5 виде кронштейнов 16. на одном из которых установлена электролебедка 17 для подъема рамы 6 посредством трособлочной системы 18, включающей полиспаст 19 и опору 20, на которой установлены верхние ролики

0 полиспаста и закреплен один из концов его троса, тогда как другой запасован на барабане лебедки 17. При этом на кронштейне 16 установлена опора 21, к которой закреплен конец троса, другим концом закреплен5 ный к нижней части полиспаста 19.

В нижней части колонн 2 установлены подвижные в горизонтальном направлении роликовые консоли 22, на ролики которых опирается рама 6. Эти консоли имеют элек0 тромехакические приводы для выдвижения и втягивания консолей внутрь колонн 2, Эти приводы снабжены конечными электровыключателями 23.

На фундаменте 1 установлена плита 24

5 для укладки листа 25, имеющего торцевые кромки 26. На боковине этой плиты установлен нож 27, Лист 25 удерживается на плите 24 прижимным устройством, которое может быть выполнено, например, в виде горизонтального вала, имеющего возможность поворачиваться относительно своей оси. Вал снабжен прижимными упорами 28, регулируемыми по длине для возможности удерживания ими листов 25 различной толщины.

На удароотражающих грузах 11, соединенных фермой 12, установлены амортизирующие упоры 29, а в районе этих упоров на кронштейнах 16 установлены конечные электровыключатели. На фундаменте 1 между колоннами 2 и плитой 24 установлены амортизирующие опоры 30, в которые вмонтированы конечные электровыключатели 31,32.

Кроме сильфонов 8 с рабочей средой 9 и электродами 10, а также удароотражающих грузов 11, соединенных фермой 12, частью электрогидравлического привода является и соединенный с электродами 10 разрядный источник 33 электрических импульсов, а также другие, входящие в систему программного управления ножницами элементы, в том числе реле 34 времени и батареи накопителей энергии разрядно/о тока (БН) 35, работающие по замкнутому циклу,

Электрогидравлический привод выполнен с возможностью его работы по способу Л.А.Юткина, т.е. с возможностью использования высоких мощностей и давлений, при которых по Юткину, газо- и парообразование в сильфонах 8 практически исключается. Привод снабжен переносным пультом 36 управления.

Ножницы используются и работают следующим образом.

Сйачала под нож 7 рамы 6 на плиту 24 укладывают лист 25 и закрепляют его прижимными упорами 28. Если при обрезке листа 25 требуется получить фаску под сварку, то перед укладкой листа 25 и его закреплением используют известные приспособления для установки листа на плите 24 под углом к ней. После этого на источнике 33 оператор переводит тумблер Зы в положение Включено, при этом напряжение передается на трансформатор TVi. Далее с пульта 36 оператор кнопкой включает электромеханические приводы консолей 22, которые, втянувшись внутрь колонн 2. заставляют сработать конечные выключатели 23 (Sba и 5ьз). после чего на пульте 36 загорается лампа Готовность. Сразу же вслед за загоранием этой лампы освобожденная от консолей 22 рама 6 со всеми установленными на ней элементами самоопускается, вставая на кромки 26 листа 25 краевыми частями режущей кромки ножа 7. Затем оператор на пульте 36 нажимает кнопку Si, включая тем самым систему охлаждения сильфонов 8, т е охлаждающая жидкость или охлаждающий воздух начинает поступать в змеевики 14, и реле 34 времени KVn программного управления 5 источником 33. При этом БН Сп 35 начинают заряжаться. Скорость заряжания этих БН контролируется показывающим прибором РА и регулируется потенциометром Rt. При достижении заданного потенциометром R2

0 напряжения на катушке реле KVi заряженная емкость Ci через замыкающий контакт реле KVi разряжается на катушку импульсного трансформатора TV2, с вторичной обмотки которого снимается сигнал на

5 управляющий тиристор VSi, последний закрывается и БН Сп 35 разряжается в рабочей среде 9 сильфонов 8 посредством пар электродов VS2. VSa 10. При протекании этого импульсного разряда в каждом сильфоне

0 8 происходит электрогидравлический удар, состоящий из двух гидравлических ударов - основного и кавитационного. Действует этот электрогидравлический удар со скоростью, равной скорости распространения

5 звука в воде. При основном ударе рабочая среда 9 разбрасывается в каждом сильфоне во все стороны практически с одинаковой силой, образуя в район 1 разряда кавитаци- онную полость. В направлении горизон0 тальной составляющей этого удара сила последнего удерживается стенками каждого сильфона, а в направлении вертикальной составляющей передается вверх и вниз вдоль сильфона, на мгновение раздвигая

5 гофры и, таким образом, увеличивает (растягивает) каждый сильфон 8 по высоте вниз, воздействуя тем самым через нижние полусферические части сильфонов 8 на раму 6, в результате чего ее нож 7 врезается в лист

0 25. В верхнем направлении эта сила, воздействуя на верхние полусферические части сильфонов, передается на удароотражаю- щие грузы 11 и в виде отраженной ударной волны направляется вниз, воздействуя че5 рез нижние окончания сильфонов 8 на раму 6 с ножом 7, который врезается в лист 25. Эта волна проходит практически одновременно с захлопыванием кавитационной полости, продвижением, а точнее падением

0 удароотражающих грузов 11 и возвращением гофров сильфонов 8 в нормальное положение.

В период протекания описанных процессов происходит процесс накопления

5 энергии в БН 35. Таким образом, сразу же после прихода всей системы, т.е. рамы 6 с ножом 7, сильфонов 8, удароотражающих грузов 11 и других элементов, в нее входящих, в состояние покоя и при одновременном достижении напряжения на катушке

реле KVi значения напряжения отпускания его контакт в цепи катушки реле KV2 замы- кается, а катушка реле КУз, получив импульс от размыкания контакта реле KVi в цепи импульсного трансформатора TV2, получает сигнал разряда от БНСпЗб и реле KV2 срабатывает, замыкая свой контакт в цепи резистора Яз. БН Сп 35 шунтируются резистором Вз, ток. проходящий через управляемый тиристор VSi, уменьшается до значения запирания и тиристор запирается при этом обесточивается катушка реле KVa и своим контактом обесточивает катушку реле KV2, контакт KV2 в цепи резистора RS размыкается, обрывается цепь шунтирования БН Сп 35. После этого происходит следующий электрогидравлический удар. Иначе говоря, величина интервала между разрядами назначена минимальной с учетом времени, затрачиваемого на перемещение рамы 6 (со всеми установленными на ней элементами) вниз под воздействием сил гравитации, т.е. учетом времени, которое длится от момента начала движения отраженной волны вниз до момента окончания врезания ножа 7 в лист 25. Таким образом, процесс резания листа 25 является дискретным, т.е. состоящим из автоматически повторяющихся один за другим электромеханических циклов. Такая цикличность резки продолжается до тех пор, покалист 25 не оказывается полностью разрезанным или пока ножницы не будут остановлены в требуемый момент кнопкой $2 с пульта 36 или же с помощью автоматической программы.

После полного разрезания листа 25 рама 6 падает вниз и встает на амортизирующие опоры 30, отключая посредством вмонтированных в них выключателей , Sbs 31 32 источник 33 от сильфонов 8 и одновременно включая электролебедку 17, которая поднимает раму 6 вверх до тех пор, пока амортизирующие упоры 29 не выключат эту лебедку своим нажатием на выключатели. Одновременно с выключением лебедки 17 ее барабан застопоривается, и сразу же после его застопоривания автоматически выдвигаются роликовые консоли -22 и следом за этим застопоривание барабана прекращается, и рама б самоустанавливается на этих консолях, при этом между каждым упором 29 и кронштейном 16 образуется зазор размером Ь, после чего на плите 24 либо передвигают установленный лист 25 для производства следующего реза, либо устанавливают новый лист 25. Затем указанные операции по включению ножниц в работу и рабочие циклы резания повторяются в той же последовательности.

Для того чтобы удароотражающие грузы 11 и соединяющая их ферма 12 обеспечивали нормальную работу силовых сильфонов 8 и всей системы в целом, грузы 11 и ферма 12

(включая все, что на них закреплено) должны весить столько, чтобы под действием импульсов давлений жидкости на верхние полусферические части сильфонов 8 перемещение указанных грузов и фермы не приводило к недопустимым удлинениям сильфонов 8 и чтобы к началу действия следующего импульса эти грузы с фермой успевали опустится вслед за рабочим ходом ножа. Эти условия описываются математическими выражениями

m

F -(tz+t-T)

g(T2-rt2)+2A(d.,F)

U

8

rn

e-MS.oy.F

9-t«

-)

4(e-&(,F)

где m - масса (вес удароотражающих грузов со скрепленными с ними элементами);

F - сила, создаваемая силовыми силь- фонами;

Т - период времени между импульсами силы: t - время действия силы;

д - ускорение свободного падения; I - допустимое абсолютное удлинение сильфонов

А ( 6, 0т, F) - глубина погружения ножа в разрезаемый материал при одном ударе силовых сильфонов (зависит от толщины б разрезаемого материала, его прочности

От И СИЛЫ F),

Формула изобретения

1. Ножницы для резки листового материала, содержащие станину с направляющими, раму с ножом, установленную с возможностью перемещения по этим направляющим, механизм холостого хода ножа со своим приводом и механизм рабочего хода ножа, включающий электрогидравлический привод в виде соединенных верхними частями с подвижными

удароотражающими опорами силовых сильфонов с рабочей средой и электродами, которые соединены с источником подачи импульсов электрического разрядного ока. отличающиеся тем, что, с целью

повышения производительности и надежности ножниц, а также снижения их себестоимости, они снабжены системой охлаждения силовых сильфонов, а подвижные удароотражающие опоры выполнены в виде фермы и удароотражающих грузов, соединенных фермой, а также роликов, установленных по торцам фермы с возможностью качения по направляющим станины.

2. Ножницы по п. 1,отличающие- с я тем, что сильфоны выполнены с покрытием в виде мягкой гибкой гигроскопической ткани, система охлаждения сильфонов выполнена в виде трубчатых змеевиков с отверстиями для воды, охватывающих сильфоны и закрепленных на удароотражающих грузах, и поддонов, закрепленных на раме

под змеевиками с зазором относительно них и к нижним частям сильфонов.

3. Ножницы по п. 1, о т л и ч а ю щ и е- с я тем, что они снабжены батареями накопителей энергии и реле времени, электрически связанными с источником подачи импульсов электрического разрядного тока, при этом батареи накопителей энергии связаны с источником подачи импульсов электрического разрядного тока с возможностью поочередного подключения к нему в циклическом режиме управления.

Использование: при механической резке листового материала. Сущность изобретения: ножницы для резки листового материала содержит раму с ножом, установленную с возможностью перемещения по направляющим станины, механизм холостого хода ножа со своим приводом. Механизм рабочего хода ножа содержит электрогидравлический привод в виде силовых сильфо- нов с рабочей средой, электродами и системой охлаждения. Верхние части силовых сильфонов соединены с подвижными удароотражающими опорами в виде ударо- отражающих грузов 11, скрепленных фермой 12. Электроды 10 соединены с источником 33 подачи импульсов электрического разрядного тока с реле 34 времени Батареи 35 накопителей энергии связаны с источником подачи импульсов электрического разрядного тока с возможностью поочередного подключения к нему в циклическом режиме управления. По торцам фермы установлены ролики с возможностью качения по направляющим станин. 2 з.п. ф-лы, 5 ил. СО С

16

////////////////1Г/7/Л/Л

ж 15 гь я

//

Фиг.

и.i

S(/r/// SS(/S

б 30 31 Г

ФигЗ

23

.

фцг.4

JJ