Устройство для подачи длинномерного проката в зону обработки

 

Использование: для обеспечения возможности перемещения длинномерного массивного проката в зону обработки с большим шагом подачи на высокой маршевой скорости с последующим ускоренным переключением привода подачи на режим скорости торможения и точным позиционированием проката относительно обрабатывающего инструмента. Сущность: при вращении ведущего барабана 5 гидродвигателем 8 гибкая нить 7 перемещает силовой цилиндр 11 и соединенную с его штоками 12 и 13 подающую каретку 3 с прокатом 1. Вращающийся гидрораспределитель 18 приводится в движение от вала барабана 5 через передачу 31. Сигнал о выполненном полном обороте поворотного элемента вращающегося гидрораспределителя 18 поступает в систему ЧПУ с дискретного датчика 9. По завершению предпоследнего оборота гидрораспределителя 18 сигналом датчика 9 включаются гидрораспределители 21 и 25. Движение каретки 3 переводится на скорость торможения, а рабочее тело по гидролинии 34 подводится к входу 33 гидрораспределителя 18. При совмещении входа 33 гидрораспределителя 18 с отверстием в его поворотном элементе в конце последнего оборота рабочее тело поступает в управляющую полость 40 гидрораспределителя 20. Последний соединяет рабочую полость привода 16 со сливной магистралью 27, а тормозное устройство 15 обеспечивает торможение барабана 5. По сигналу датчика 9 в конце последнего оборота гидрораспределителя 18 включается гидрораспределитель 47 и каретка 1 начинает перемещаться штоками силового гидроцилиндра 11 относительно его неподвижного корпуса 14. Остановка каретки 1 производится по сигналу датчика положения 10. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к механизации технологических процессов обработки металлов давлением и может быть использовано в различных отраслях промышленности для подачи длинномерного проката к обрабатывающему оборудованию.

Известно устройство для подачи материала к обрабатывающей машине, содержащее раму с направляющими и неподвижными корпусами, установленную в направляющих с возможностью возвратно-поступательного перемещения, подающую каретку с консольно расположенными относительно последней захватными органами и установленными вдоль направляющих с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно подающей каретки, связанными между собой штангами с упорами, смонтированными с возможностью взаимодействия с неподвижными корпусами и по числу штанг - муфтами для связи каретки со штангами, привод подающей каретки в виде силового цилиндра с двумя штоками, кинематическую связь привода и подающей каретки в виде связанной с подающей кареткой и штоками трособлочной системы (см. авт. свидетельство N 1442297, кл. В 21 D 43/00).

Недостатком известного устройства является невысокая производительность при обработке длинномерного проката, особенно при его позиционных перемещениях с большим шагом, т.к. последний складывается из большого количества шаговых перемещений, на каждом из которых производятся последовательные переключения зажимных муфт и силового цилиндра, причем при каждом подходе упора к жесткому корпусу требуется снижение скорости. Это снижает производительность. Устройство не позволяет выполнить заданное позиционное перемещение, не кратное шагу. Частые переналадки упоров на новый шаг приводят к ухудшению условий эксплуатации, т.к. в пределах длины обрабатываемого проката чаще всего имеют место позиционные перемещения разной длины.

За прототип выбрано устройство для подачи длинномерного проката в зону обработки, содержащее подающую каретку, установленную в продольных направляющих, гибкую нить, установленную на ведущем и натяжном барабанах, гидромотор, рабочие полости которого через распределительное устройство соединены с напорной и сливной магистралями источника подачи рабочего тела, а вал кинематически связан с ведущим барабаном, дискретный датчик, подпружиненный упор со штоком, установленным в индивидуальных направляющих, расположенных параллельно продольным направляющим каретки, толкатель, жестко закрепленный на штоке, и путевой дроссель, при этом подающая каретка соединена с гибкой нитью и установлена с возможностью взаимодействия с упором, путевой дроссель установлен с возможностью взаимодействия с толкателем, а распределительное устройство соединено с напорной магистралью через путевой дроссель [1].

Известное устройство производит подачу длинномерного проката в зону обработки до упора, что ограничивает его технологические возможности, т.к. позволяет выполнять подачу при обработке проката на один размер, на который настроен упор. При изготовлении из проката в пределах его длины деталей различной длины требуется переналадка упора, что снижает производительность устройства. Использование упора затрудняет отвод отрезанных деталей. Торможение гидромотора осуществляется с помощью путевого дросселя, управляемого толкателем с профильной поверхностью, выбранной для перемещаемого проката одного типоразмера, например по массе. При обработке проката другой массы постоянное время дросселирования будет либо избыточным, что ведет к снижению производительности, либо недостаточным, что приводит к удару проката об упор. Указанные недостатки не позволяют использовать выбранное за прототип устройство не только в автоматических, но и в механизированных линиях по обработке длинномерного проката с высоким ритмом.

Задача изобретения - обеспечение возможности перемещения длинномерного массивного проката в зону обработки с большим шагом подачи на высокой маршевой скорости с последующим ускоренным переключением привода подачи на режим скорости торможения и точным позиционированием проката относительно обрабатывающего инструмента.

Это достигается тем, что известное устройство для подачи длинномерного проката в зону обработки, содержащее подающую каретку, установленную в продольных направляющих, гибкую нить, установленную на ведущем и натяжном барабанах, гидромотор, рабочие полости которого через распределительное устройство соединены с напорной и сливной магистралями источника подачи рабочего тела, а вал кинематически связан с ведущим барабаном, и дискретный датчик, снабжено датчиком положения каретки, силовым гидравлическим цилиндром, тормозным устройством с гидравлическим приводом, вращающимся гидрораспределителем, трехпозиционным четырехлинейным гидрораспределителем с закрытым центром, двумя двухпозиционными трехлинейными гидрораспределителями, один из которых выполнен гидроуправляемым, при этом силовой гидроцилиндр установлен параллельно направляющим подающей каретки, его корпус соединен с гибкой нитью, а его шток соединен с подающей кареткой (или наоборот), напорная и сливная магистрали соединены с рабочими полостями силового гидроцилиндра через второй трехпозиционный гидрораспределитель, а также соединены с входом вращающегося гидрораспределителя через электроуправляемый двухпозиционный гидрораспределитель и с гидроприводом тормозного устройства через гидроуправляемый двухпозиционный гидрораспределитель, гидролиния управления которого соединена с выходом вращающегося гидрораспределителя, ведущий барабан кинематически связан с вращающимся гидрораспределителем, тормозное устройство установлено с возможностью взаимодействия с ведущим барабаном, а дискретный датчик установлен с возможностью взаимодействия с вращающимся гидрораспределителем.

За счет указанной совокупности признаков обеспечивается быстрое включение гидропривода тормозного устройства ведущего барабана по сигналу дискретного датчика с помощью вращающегося гидрораспределителя, остановка гибкой нити в заданном положении и точное позиционирование подающей каретки силовым цилиндром.

Устройство снабжено также дополнительным электроуправляемым двухпозиционным трехлинейным гидрораспределителем, дросселем и предохранительным клапаном, при этом выход двухпозиционного гидрораспределителя соединен со сливом трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя, слив соединен со сливной магистралью, а вход - с входами предохранительного клапана и дросселя, выходы которых соединены со сливной магистралью.

Благодаря этому обеспечивается возможность снижения скорости ведущего барабана при перемещении гибкой нити в положение остановки, повышение точности позиционирования нити и соединенного с ней корпуса силового гидроцилиндра.

Устройство снабжено вторым дополнительным электроуправляемым двухпозиционным трехлинейным гидрораспределителем, дросселем и предохранительным клапаном, при этом один выход второго трехпозиционного гидрораспределителя соединен с одной рабочей полостью силового гидроцилиндра, другой - с другой полостью, подвод - с напорной магистралью, а слив - с выходом второго дополнительного двухпозиционного гидрораспределителя, слив которого соединен со сливной магистралью, а вход - с входом предохранительного клапана и дросселя, выходы которых соединены со сливной магистралью.

Это позволяет снизить скорость перемещения подающей каретки при ее подходе к заданному положению и повысить точность позиционирования проката.

Кроме того, в устройстве силовой гидроцилиндр выполнен с двухсторонним штоком. Благодаря этому обеспечивается возможность перемещения подающей каретки после остановки гибкой нити штоками (или корпусом) силового гидроцилиндра в заданное положение по кратчайшему пути в прямом или обратном направлении и, как следствие, повышается производительность при обработке длинномерного проката.

На чертеже изображена гидрокинематическая схема устройства для подачи длинномерного проката в зону обработки.

Устройство для подачи длинномерного проката 1 в зону обработки 2 содержит подающую каретку 3, установленную с возможностью перемещения в продольных направляющих 4, установленную на ведущем 5 и натяжном 6 барабанах гибкую нить 7, гидромотор 8, дискретный датчик 9, датчик положения 10 каретки 3, силовой гидравлический цилиндр 11 со штоками 12 и 13, закрепленными на каретке 3, и корпусом 14, жестко связанным с гибкой нитью 7 (или кареткой), тормозное устройство 15 с гидроприводом 16 и пружинами 17, выполняющими фрикционное замыкание, вращающийся гидрораспределитель 18, трехпозиционный четырехлинейный гидрораспределитель с закрытым центром 19, двухпозиционный трехлинейный гидроуправляемый гидрораспределитель 20 и двухпозиционный трехлинейный гидроуправляемый гидрораспределитель 20 и двухпозиционный трехлинейный электроуправляемый гидрораспределитель 21.

При этом рабочие полости гидромотора 8 через гидрораспределитель 19 гидролинией 22 соединены с напорной магистралью 23, а гидролинией 24 через двухпозиционный трехлинейный электроуправляемый гидрораспределитель 25 и гидролинией 26 - со сливной магистралью 27, а его вал через промежуточный передаточный механизм 28 кинематически связан с ведущим барабаном 5, на валу которого смонтировано тормозное устройство 15. Рабочая полость гидропривода 16 тормозного устройства 15 гидролинией 29 и через гидрораспределитель 20 гидролинией 30 связана с напорной магистралью 23. Поворотный элемент вращающегося гидрораспределителя 18 через промежуточный передаточный механизм 31 кинематически связан с ведущим барабаном 5, а своим контактным элементом 32 взаимодействует с дискретным датчиком 9. Вход 33 вращающегося гидрораспределителя 18 гидролинией 34 и через гидрораспределитель 21 гидролинией 35 соединен со сливной магистралью 27 и гидролинией 36 с выходом обратного клапана 37, а его выход 38 гидролинией 39 - с управляющей полостью 40 гидрораспределителя 20 и входом обратного клапана 37. Слив гидрораспределителя 20 гидролинией 41 соединен со сливной магистралью 27, а гидрораспределителя 21 гидролинией 42 через редукционный клапан 43 - с напорной магистралью 23. Вход дополнительного электроуправляемого двухпозиционного трехлинейного гидрораспределителя 25 гидролинией 44 соединен с входами дросселя 45 и предохранительного клапана 46, выходы которых соединены со сливной магистралью 27.

Выходы второго трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя 47 соединены с рабочими полостями силового гидроцилиндра 11, его вход гидролинией 48 - с напорной магистралью 23, а слив гидролинией 49 - с выходом второго дополнительного электроуправляемого двухпозиционного трехлинейного гидрораспределителя 50, вход которого гидролинией 51 соединен с входами дросселя 52 и предохранительного клапана 53,а их выходы - со сливной магистралью 27, куда также подсоединен слив гидрораспределителя 50 гидролинией 54.

Устройство для подачи длинномерного проката в зону обработки работает следующим образом.

Допустим выполняется резка исходной заготовки проката на части. Отрезаемые части в пределах длины исходной заготовки могут быть запрограммированы разной длины. Исходное положение и любое перемещение подающей каретки 3 контролируется датчиком положения 10. Любое перемещение, большее дискреты (величины перемещения каретки 3, соответствующей одному обороту вращающегося гидрораспределителя 18), разбивается на два этапа: сначала исходная заготовка 1 перемещается на максимальной скорости гидромотором 8 на расстояние, кратное дискрете, в пределах запрограммированной длины отрезаемой части (предварительное позиционирование) с фиксацией барабана 5 с гибкой нитью 7 и корпусом или штоком силового цилиндра 11 в этом положении тормозным устройством 15, а остаток (всегда меньше дискреты) до запрограммированной координаты (окончательное позиционирование) дорабатывается силовым цилиндром 11 с большой точностью, зависящей от скорости торможения, устанавливаемой устройством, состоящим из гидрораспределителя 25 и дросселя 45, которое может быть и многоступенчатым (на чертеже показана только одна ступень) в зависимости от массы исходной заготовки и величины максимальной скорости ее перемещения. По этим параметрам нужная ступень либо комбинация ступеней определяется автоматически с помощью ЧПУ. При перемещениях, меньших дискреты, работает только силовой цилиндр 11. Оба этапа выполняются последовательно, но слитно без остановки либо с минимальной синхронностью, т.е. гидромотор 8 еще не завершил работу, а силовой цилиндр 11 уже начал запрограммированную ему доработку до заданной координаты. В целях повышения производительности доработка до заданной координаты может выполняться по ходу либо с возвратом каретки 3. Вариант выбирается ЧПУ в зависимости от того, откуда силовому цилиндру 11 необходимо произвести наименьшее перемещение, для чего силовой цилиндр 11 выполнен с двумя штоками 12 и 13.

Вышеописанный регламент работы устройства обеспечивается предлагаемой схемой следующим образом. При включении источника питания (не показан) рабочее тело по магистрали 23, гидролинии 30 и через гидрораспределитель 20 по гидролинии 29 сразу же поступает в рабочую полость гидроцилиндра 16, который, преодолевая воздействие пружин 17, растормаживает тормоз 15, подготавливая ведущий барабан 5 к работе. В зависимости от необходимого направления вращения барабана 5 направляющий гидрораспределитель 19 устанавливается в одну из крайних по чертежу позиций. Рабочее тело от него поступает в гидромотор 8, приводя его во вращение, при этом барабан 5 начинает вращаться через передачу 28. Вращающийся гидрораспределитель 18 приводится во вращение через передачу 31 от вала барабана 5 и его обороты отсчитываются дискретным датчиком 9, взаимодействующим с контактным элементом 32, закрепленным на поворотной части вращающегося распределителя 18. Гидроуправляемый гидрораспределитель 20 удерживается пружиной (на чертеже не обозначена) в исходном положении, поскольку его управляющая полость 40 через обратный гидроклапан 37 по гидролинии 36 через гидрораспределитель 21 по гидролинии 35 соединена со сливной магистралью 27.

При отработке расстояния до запрограммированной координаты на участке предварительного позиционирования, кратного дискрете, за один оборот до остановки вращающегося гидрораспределителя 18 подается электрический сигнал на гидрораспределитель 21, тем самым обеспечивается подключение линии 34 и соответственно входа 33 вращающегося гидрораспределителя 18 по гидролинии 42 через редукционный клапан 43 к напорной магистрали 23 и перекрытие гидролинии 35. Если необходимо (например, при большой массе каретки с заготовкой и маршевой скорости) снизить максимальную скорость до скорости торможения, обеспечивающую точность позиционирования, в пределах последнего оборота вращающегося гидрораспределителя 18 по команде ЧПУ подается сигнал на гидрораспределитель 25. Тем самым обеспечивается подключение гидролинии 24 по гидролинии 44 к дросселю 45 и через него к сливной магистрали 27. В зависимости от разности максимальной скорости и скорости торможения для обеспечения точности позиционирования может быть применено несколько ступеней торможения (на чертеже не показаны), составляющих цепочку: электроуправляемый двухпозиционный трехлинейный гидрораспределитель (например, 25) -дроссель (например, 45). Предохранительный клапан 46 обеспечивает скорость торможения и воспринимает возможную динамическую нестабильность при переходных процессах.

При подходе к точке предварительного позиционирования, что соответствует завершению последнего запрограммированного оборота поворотного элемента вращающегося гидрораспределителя 18, открывается его проходное сечение и рабочее тело с входа 33 поступает на выход 38 и далее в управляющую полость 40 гидрораспределителя 20. Последний переключается и соединяет рабочую полость гидроцилиндра 16 по гидролиниям 29 и 41 к сливной магистрали 27. Под действием пружин 17 происходит включение тормоза 15, тем самым обеспечивается интенсивное торможение каретки с заготовкой через барабан 5, гибкую нить 7 и силовой гидроцилиндр 11, представляющих собой жесткую передаточную связь. В этот же момент, т.е. в конце последнего оборота, подается сигнал на отключение направляющего гидрораспределителя 19, тем самым перекрываются гидролинии 22 и 24, связывающие гидромотор 8 с напорной 23 и сливной 27 магистралями, соответственно, что дополнительно повышает жесткость фиксации каретки 3 в точке позиционирования.

Для повторения цикла предварительного позиционирования снимается электрический сигнал с гидрораспределителя 21, который устанавливается в исходную позицию и подается на гидрораспределитель 19, подключая тем самым на исходную позицию одну из его крайних по чертежу позиций. При этом вход 33 вращающегося гидрораспределителя 18 и управляющая полость 40 гидрораспределителя 20 по гидролинии 39 через вращающийся гидрораспределитель 18, а для повышения быстродействия и через обратный гидроклапан 37, сообщаются гидролиниями 36, 34 и 35 со сливной магистралью 27, а гидромотор 8 подключается к напорной магистрали 23. Гидрораспределитель 20 устанавливается также в исходную позицию. Рабочее тело из напорной магистрали поступает в гидромотор 8 и рабочую полость гидроцилиндра 16. Барабан 5 растормаживается и приходит во вращение до следующей точки позиционирования.

Для выполнения окончательного позиционирования в момент завершения предварительного позиционирования (последнего оборота вращающегося гидрораспределителя 18) либо несколько раньше (в зависимости от величины перемещения) подается сигнал на направляющий гидрораспределитель 47 для установки его в одну из крайних по чертежу позиций в зависимости от направления перемещения каретки 3. Рабочее тело от него поступает в соответствующую полость силового гидроцилиндра 11, в результате чего каретка 3 продолжит свое перемещение, будучи жестко связанной со штоками 12 и 13 силового цилиндра 11, а корпус 14 (или штоки 12 и 13) последнего жестко связан с гибкой нитью 7. Для повышения точности позиционирования скорость каретки 3 может быть снижена до оптимальной скорости торможения способом, описанным выше при предварительном позиционировании с использованием гидрораспределителя 50 и дросселя 52. В точке окончательного позиционирования датчик положения 10 посредством ЧПУ подает электрический сигнал на второй трехпозиционный гидрораспределитель 47, последний отключается и запирает обе рабочие полости гидроцилиндра 11. Положение, в котором оказался поршень гидроцилиндра 11, может быть использовано при очередном окончательном позиционировании, для чего система управления отслеживает это положение относительно переднего либо заднего торца корпуса гидроцилиндра 11, в целях повышения производительности. В противном случае поршень возвращается в среднее относительно корпуса 14 гидроцилиндра 11 положение во время очередного предварительного позиционирования.

Формула изобретения

1. Устройство для подачи длинномерного проката в зону обработки, содержащее подающую каретку, установленную в продольных направляющих, гибкую нить, установленную на ведущем и натяжном барабанах, гидромотор, рабочие полости которого через гидрораспределительное устройство соединены с напорной и сливной магистралями источника подачи рабочего тела, а вал кинематически связан с ведущим барабаном и дискретный датчик, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком положения каретки, силовым гидравлическим цилиндром, тормозным устройством с гидравлическим приводом, вращающимся гидрораспределителем, трехпозиционным четырехлинейным гидрораспределителем с закрытым центром, двумя двухпозиционными трехлинейными гидрораспределителями, один из которых выполнен гидроуправляемым, при этом силовой гидроцилиндр установлен параллельно направляющим подающей каретки, его корпус соединен с гибкой нитью, а его шток соединен с подающей кареткой, напорная и сливная магистрали соединены с рабочими полостями силового гидроцилиндра через второй трехпозиционный четырехлинейный гидрораспределитель, а также соединены с входом вращающегося гидрораспределителя через электроуправляемый двухпозиционный гидрораспределитель и с гидроприводом тормозного устройства через гидроуправляемый двухпозиционный гидрораспределитель, гидролиния управления которого соединен с выходом вращающегося гидрораспределителя, ведущий барабан кинематически связан с вращающимся гидрораспределителем, тормозное устройство установлено с возможностью взаимодействия с ведущим барабаном, а дискретный датчик установлен с возможностью взаимодействия с вращающимся гидрораспределителем.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным электроуправляемым двухпозиционным трехлинейным гидрораспределителем, дросселем и предохранительным клапаном, при этом выход двухпозиционного гидрораспределителя соединен со сливом трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя, слив соединен со сливной магистралью, а вход с входами предохранительного клапана и дросселя, выходы которых соединены со сливной магистралью.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно снабжено вторым дополнительным электроуправляемым двухпозиционным трехлинейным гидрораспределителем, дросселем и предохранительным клапаном, при этом один выход второго трехпозиционного гидрораспределителя соединен с одной рабочей полостью силового гидроцилиндра, другой с другой полостью, подвод с напорной магистралью, а слив с выходом второго дополнительного двухпозиционного гидрораспределителя, слив которого соединен со сливной магистралью, а вход с входом предохранительного клапана и дросселя, выходы которых соединены со сливной магистралью.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что силовой гидроцилиндр выполнен двухштоковым, при этом его штоки соединены с подающей кареткой.

РИСУНКИ

Рисунок 1