Летучие ножницы
(19)SU(11)866883(13)A1(51) МПК 6 B23D25/00, B23D36/00(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 17.12.2012 - прекратил действиеПошлина:
(54) ЛЕТУЧИЕ НОЖНИЦЫ
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для разрезания непрерывно движущегося проката на мерные части. Известны летучие ножницы, содержащие гидропривод перемещения каретки, связанный с приводом подачи материала мерный ролик с импульсатором, и соединенный с приводом подачи материала тахогенератор и задающий блок. От импульсатора импульсы поступают в задающий блок, по сигналу которого включается гидропривод. С помощью тахогенератора синхронизируется движение каретки с движением материала. Команда на рез подается при достижении синхронизации. Предусмотрена корректировка на инерционноcть каретки и ножа. Эти ножницы не обеспечивают точное отрезание изделий из-за нежесткой синхронизации и наличия динамических ошибок, возникающих в переходном процессе синхронизации. Производительность системы также ограничена ростом упомянутых динамических ошибок при повышении скорости подачи материала. Известны летучие ножницы содержащие несущую инструмент каретку, гидроцилиндр перемещения каретки и установленные на каретке выключатель пуска и регулятор скорости гидроцилиндра. Когда каретка стоит в исходном положении, передний конец движущегося материала нажимает на выключатель пуска, который включает гидроцилиндр на движение вперед. Вначале каретка движется медленнее материала. Передний конец материала, продолжая продвигаться относительно каретки, воздействует на регулятор скорости гидроцилиндра. Скорость каретки возрастает и при определенном положении регулятора становится равной скорости материала. Происходит рез, отрезанное изделие удаляется и прекращает воздействовать на регулятор скорости и выключатель пуска гидроцилиндра. Последний возвращает каретку в исходное положение. Недостаток данных летучих ножниц заключается в нежесткой синхронизации каретки с материалом, связанной с наличием динамических ошибок и с возможностью смещения материала относительно инструмента в процессе реза, что неблагоприятно сказывается на инструменте. Известны также летучие ножницы, содержащие каретку, несущую механизм резки и установленную с возможностью перемещения посредством привода, связанного через обгонную муфту с приводом подающего механизма, и систему управления включающую датчик перемещения материала. Обгонная муфта позволяет ограничить скорость перемещения каретки, осуществляя таким образом синхронизацию движения каретки с движением материала. Такая синхронизация является достаточно жесткой, динамические ошибки при ней практически не возникают, но на точность работы летучих ножниц оказывают влияние два фактора:
нестабильность времени срабатывания аппаратуры пуска силового привода перед разгоном каретки в каждом цикле;
нестабильность (т.е. недостаточно надежная повторяемость) процесса разгона каретки от момента включения силового привода до момента синхронизации в каждом цикле. Эти факторы существенно ограничивают точность работы летучих ножниц, причем отрицательное влияние этих факторов усиливается увеличением скорости движения материала. Целью настоящего изобретения является повышение точности резки при повышенной скорости перемещения проката. Поставленная цель достигается тем, что летучие ножницы снабжены узлом коррекции, связанным с обгонной муфтой, с приводом подающего механизма и с системой управления, датчик которой размещен на каретке. Узел коррекции может быть выполнен в виде синхронной передачи (т.е. в виде электрически соединенных между собой электродвигателя и генератора) с регулятором. Узел коррекции также может быть выполнен в виде механической передачи с регулятором передаточного числа. Узел коррекции может быть выполнен в виде дифференциальной передачи, свободный выход которой связан с электродвигателем, а датчик перемещения материала выполнен в виде последовательно установленных выключателей. На фиг. 1 схематически изображены летучие ножницы; на фиг.2 - то же, вариант выполнения. Летучие ножницы содержат каретку 1, несущую механизм 2 резки и установленную с возможностью перемещения посредством привода 3, связанного через обгонную муфту 4, узел коррекции 5 с роликом 6 привода подающего механизма, и систему управления 7, датчик 8 которой размещен на каретке 1. Механизм 2 резки состоит из верхнего ножа 9, связанного с приводом 10 возвратно-поступательного перемещения и взаимодействующего с нижним ножом 11, закрепленным на каретке. Привод 3 перемещения каретки 1 выполнен в виде силового цилиндра, корпус которого закреплен на раме, а шток 12 соединен с кареткой 1, и клапана 13 управления (например пневмоклапана). Каретка 1 с помощью зубчато-реечной передачи 14 связана с ведущей полумуфтой 15 обгонной муфты 4, ведомая полумуфта 16 которой закреплена на выходном валу 7 узла коррекции 5. Входной вал 18 узла коррекции 5 соединен с находящимся в контакте с разрезаемым материалом 19 роликом 6, который входит в состав привода (на чертеже не показан) подающего механизма. Диаметр ролика 5 равен диаметру делительной окружности шестерни зубчато-реечной передачи 14. Узел коррекции 5 может быть выполнен в виде синхронной передачи, которая состоит из электрически связанных между собой электродвигателя и генератора с регулятором 20 передаточного числа. При этом в качестве регулятора 20 используется реостат. Узел коррекции 5 может быть выполнен также в виде механической передачи с регулируемым передаточным числом. Регулятор 20 соединен с системой управления 7. Система управления 7 при этом содержит счетно-командный блок 21 закрепленный на каретке 1, реверсивный датчик 8 перемещения материала относительно каретки, задатчик 22 длины отрезаемого изделия и импульсный ключ 23, причем датчик 8 включен на счетный вход, а задатчик 22 через импульсный ключ 23 включен на вход ввода чисел счетно-командного блока 21. Реверсивный датчик 8 преобразует величину перемещения материала 20 относительно каретки 1 в число импульсов, причем знак импульсов зависит от направления относительного перемещения: при движении материала вправо относительно каретки знак минус, при движении влево, т. е. когда каретка обгоняет материала, знак плюс. К выходам счетно-командного блока 21 подключен клапан 13 управления, привод 10 верхнего ножа 9 и регулятор 20. К сигнальному выходу привода 10 верхнего ножа подключен управляющий вход импульсного ключа 23. Узел коррекции 5 может выполняться в виде дифференциальной передачи, выходной вал 17 которого несет полумуфту 16, входной 18 вал соединен через механическую передачу 24 с роликом 6 привода подающего механизма и входной вал 25 через червячную передачу 26 связан с электродвигателем 27, подключенным к системе управления 7. Датчик 8 перемещения материала выполнен в виде двух последовательно установленных выключателей 28 и 29, закрепленных на штанге 30, жестко связанной с кареткой 1. Выключатель 28 соединен с клапаном управления 13, а выключатель 29 - с системой управления 7 и с приводом 10 верхнего ножа. Работают летучие ножницы следующим образом. Материал 20 движется равномерно в направлении, указанном на чертеже стрелкой (т.е. вправо). Узел коррекции 5 передает вращение от вала 18 к валу 17. Когда каретка неподвижна, или с любой скоростью движется влево, или движется вправо со скоростью, при котором ведущая полумуфта 15, приводимая зубчато-реечной передачей 14, вращается в ту же сторону, что и ведомая полумуфту 18, но медленней ее, обгонная муфта расцеплена. Узел коррекции в виде синхронной передачи при расцепленной обгонной муфте синхронная передача не нагружена и обеспечивает синхронную скорость вращения вала 17 при небольшой жесткости механической характеристики. Узел коррекции в виде механической передачи обеспечивает вращение в зависимости от передаточного числа (т.е. отношение скорости вращения вала 18 к скорости вращения вала 17 определяемого регулятором в соответствии с числом, которое находится в счетно-командном блоке 21). Когда в последнем число отличается от нуля регулятор 20 устанавливает передаточное число, несколько превышающее единицу, при котором выходной вал 17 вращается соответственно несколько медленнее входного вала 18. При приближении числа в счетно-командном блоке 21 к нулю регулятор 20 уменьшает передаточное число и при нуле в счетно-командном блоке 21 делает передаточное число механической передачи равным единице. При этом скорость вращения вала 17 становится равной скорости вращения вала 17. В исходном положении каретка 1 находится слева. После предыдущего реза в счетно-командный блок 21 было введено из задатчика 22 число, равное длине изделия которое предстоит отрезать, а затем, в результате перемещения материала вправо относительно каретки при отходе последней в исходное положение, из этого числа вычлись импульсы поступившие от датчика 8. Когда каретка стоит в исходном положении, материал продолжает перемещаться относительно нее вправо и от датчика 8 продолжают поступать импульсы в счетно-командный блок 21, уменьшая остающееся в нем число. Когда это число уменьшается до заранее установленной величины, счетно-командный блок 21 выдает команду клапану управления 13, который включает силовой цилиндр, и последний начинает разгонять каретку 1 в направлении движения материала. Перемещение каретки преобразуется во вращении шестерни зубчато-реечной передачи 14. Пока скорость вращения шестерни меньше скорости вращения вала 17, обгонная муфта 4 расцеплена и не препятствует разгону каретки. В процессе разгона скорость каретки непрерывно увеличивается и, когда она достигает величины, при которой скорость вращения шестерни зубчато-реечной передачи 14 становится равной скорости вала 17, обгонная муфта 4 сцепляется, в результате чего каретка 1 оказывается кинематически связанной с выходным валом 17 узла коррекции 5 и через нее - с приводом подачи материала. Дальнейшее увеличение скорости движения каретки становится возможным лишь при условии соответствующего увеличения скорости вращения вала 17, а это возможно лишь при соответствующем уменьшении передаточного числа и, узла коррекции 5 в виде механической передачи. В момент сцепления обгонной муфты 4 в счетно-командном блоке 21 еще остается число, хотя и небольшое, но достаточное для того, чтобы регулятор 20 поддерживал передаточное число узла коррекции 5 большим единицы. Увеличению скорости вращения вала 17 сопротивляется также узел коррекции в виде синхронной передачи, величина этого сопротивления зависит от жесткости механической характеристики: чем жестче характеристика, тем сильней сопротивление. Жесткость механической характеристики определяется регулятором 20, которым управляет счетно-командный блок 21. Когда находящееся в блоке 21 число равно нулю или больше него, регулятор 20 делает механическую характеристику абсолютно жесткой, т.е. невозможностей изменить никаким воздействием скорость вращения вала 17. Когда же в блоке 21 число меньше нуля, регулятор 20 смягчает характеристику настолько, что скорость вращения вала 17 легко может быть увеличена сверх синхронной воздействием со стороны каретки 1 через сцепленную обгонную муфту 4. Поэтому сразу после сцепления обгонной муфты каретка будет двигаться несколько медленнее материала. При этом материал будет по-прежнему, хотя и с небольшой скоростью, перемещаться вправо относительно каретки и датчик 8 будет выдавать импульсы, которые будут вычитаться из находящегося в блоке 22 числа. Выравнивание скоростей производится по разному в зависимости от выполнения узла коррекции. При узле коррекции в виде синхронной подачи число в блоке 21 станет равным нулю до выравнивания скоростей, что обеспечивается соответствующим предварительным выбором числа. Пpи дальнейшем разгоне каретки датчик 8 продолжает вырабатывать отрицательные импульсы и к моменту уравнивания скорости каретки со скоростью материала в блоке 21 оказывается небольшое отрицательное число равное расстоянию на которое материал опередил каретку. Отрицательный знак этого числа посредством регулятора 20 определяет мягкость характеристики синхронной передачи. Поэтому после выравнивания скоростей, когда сцепляется обгонная муфта 4, силовой цилиндр продолжает увеличивать скорость каретки 1 вместе с валом 17, преодолевая незначительное вследствии мягкости характеристики сопротивления синхронной передачи. Каретка начинает двигаться быстрее материала, при этом последний движется относительно каретки влево. Датчик 8 вырабатывает положительные импульсы, которые поступая в блок 21 уменьшают по абсолютной величине находящееся в нем отрицательное число. Когда это число станет равным нулю, скорость каретки окажется равной скорости материала. В этот момент регулятор 20 увеличит до абсолютной жесткости механической характеристики синхронной передачи и каретка не сможет двигаться быстрее материала. При узле коррекции в виде механической передачи регулятор 20 начнет уменьшать передаточное число, когда число в блоке 21 станет приближаться к нулю скорость движения каретки 1 начнет возрастать. При появлении нуля в блоке 21 передаточное число механической передачи 7 станет равным единице и скорость каретки станет равна скорости материала. В момент выравнивания скоростей по команде от счетно-командного блока 21 срабатывает привод 10 верхнего ножа и происходит рез. При возвращении ножа 9 в верхнее положение его привод 10 выдает сигнал, по которому импульсный ключ 23 кратковременно соединяет задатчик 22 со счетно-командным блоком 21, вводя в последний число, равное длине нового изделия. При появлении в блоке этого числа снимается команда с клапана управления 13 и последний переключает силовой цилиндр на движение влево. Каретка 1 возвращается в исходное положение, причем материал сразу же начинает перемещаться относительно каретки вправо и датчик 8 начинает вырабатывать импульсы, уменьшающие введенное в блок 21 число. Достигнув исходного положения, каретка 1 останавливается и ожидает, когда число в блоке 21 уменьшится до величины, при которой будет выдана команда клапану управления 13. Начнется новый разгон каретки и цикл работы летучих ножниц будет повторен. Второй вариант летучих ножниц работает аналогично первому. Также материал движется равномерно, также узел коррекции 5 в виде дифференциальной передачи передает движение и муфта 4 при этом расцеплена, а каретка 1 находится слева. Но когда передний конец материала 19 достигает путевого выключателя 28 и воздействует на него, по сигналу выключателя срабатывает клапан 13 управления и включает силовой цилиндр, который осуществляет разгон каретки 1 в направлении движения материала. При этом ведущая полумуфта 15 вращается в том же направлении, что и ведомая полумуфта 16. Когда скорость вращения полумуфты 15 становится равной скорости вращения полумуфты 16, обгонная муфта 4 сцепляется и дальнейшее повышение скорости движения каретки становится невозможным. Скорость каретки при этом будет равна скорости материала в том случае, если входной вал 25 узла коррекции в виде дифференциальной передачи будет неподвижным. Но пока передний конец материала не воздействует на путевой выключатель 29, двигатель 27 включен и вращает входной вал 25 навстречу вращению входного вала 18, поэтому выходной вал 17 вращается медленней, чем при неподвижном валу 25. Соответственно каретка 1 после сцепления обгонной муфты 4 движется несколько медленнее материала. Расстояние между выключателями 28 и 29 принято таким, чтобы в момент сцепления обгонной муфты 4 передний конец материала еще немного не доходил до выключателя 29. После сцепления обгонной муфты 4 материал с небольшой скоростью продолжает смещаться вправо относительно каретки 1. Когда передний конец материала достигает выключателя 29 и воздействует на него, по сигналу этого выключателя посредством блока 7 управления отключается двигатель 27, прекращая вращать вал 25. Скорость вращения выходного вала 17 возрастает и позволяет силовому цилиндру увеличить скорость движения каретки 1 и сделать ее равной скорости материала. Одновременно по сигналу выключателя 29 срабатывает привод 10 механизма резки, верхний нож 9 опускается, отрезает изделие и возвращается в свое исходное положение. Отрезанное изделие удаляется и прекращает воздействовать на выключатели 28 и 29. Прекращает поступать сигнал от выключателя 28 к клапану 13 управления и последний переключает силовой цилиндр на движение влево. Каретка 1 возвращается в исходное положение. При исчезновении сигнала от выключателя 29 блок 7 управления вновь включает электродвигатель 27, который начинает вращать вал 25. Скорость вращения вала 17 уменьшается. Достигнув исходное положения, каретка 1 останавливается и ожидает, когда последний конец материала вновь достигнет выключателя 28, после его будет выдан сигнал клапану 13 управления, Начнется новый разгон каретки 1 и цикл работы летучих ножниц будет повторен. Длина отрезаемого изделия определяется расстоянием между плоскостью резания ножей и выключателем 29. Устанавливается нужная длина перестановкой путевых выключателей на штанге 30. Синхронизация каретки с материалом летучих ножницы происходит при непрерывном контроле правильности установки каретки относительно материала, что обеспечивает точность работы независимо от нестабильности срабатывания аппаратуры пуска и нестабильности процесса разгона каретки. Высокая производительность обеспечивается тем, что силовой привод каретки при пуске включается сразу на полную мощность и в процессе разгона, вплоть до сцепления обгонной муфты, не производится корректирование движения каретки за счет ограничения ее скорости. Использование летучих ножниц, например, в станах для изготовления гнутых профилей позволит существенно повысить скорость движения материала без снижения точности, т.е. повысить производительность станов, что может дать значительный экономический эффект. Этому способствует и то, что конструкция летучих ножниц не требует применения высокостабильного дорогого и сложного в эксплуатации оборудования.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000
Извещение опубликовано: 27.12.2000
