Устройство для немеханической резки

 

Использование: в машиностроении для раскроя листовых материалов струей жидкости высокого давления. Сущность изобретения: устройство для немеханической резки листовых материалов содержит модуль резака с резаком, модуль энергетического обеспечения и гибкие энергопроводы, закрепленные в жесткой трубе и соединяющие модули между собой. Верхний конец трубы подвешен на пружине к кардану таким образом, что ось трубы проходит через центр кардана. Кардан закреплен на металлоконструкции 11 модуля энергообеспечения своей рамкой, внутри которой на цапфах шарнирно закреплены рамки. Оси цапф ориентированы по осям X и Y, т.е. в направлениях продольного и поперечного перемещений модулей, и пересекаются в центре кардана. В местах наибольших радиусов и поворота рамок закреплены рабочие (по осям X и Y), а также расположенные над ними аварийные точечные бесконтактные датчики и взаимодействующие с ними экраны. Между нижним концом трубы и местом крепления гибких энергопроводов на резаке оставлен зазор. Резаком могут выполняться следующие способы немеханической резки: гидроструйная (струей чистой жидкости или с добавлением в струю абразивного песка), тепловая (газовая, плазменная, лазерная) и т.д. 6 ил.

Изобретение относится к обработке материалов резанием, а именно к раскрою листовых материалов в машиностроении струей жидкости высокого давления, и может быть использовано в любых отраслях промышленности.

Известно устройство для гидроструйной резки листовых материалов, содержащее подвижный в горизонтальной плоскости модуль резака с гидрорезаком, модуль энергетического обеспечения и гибкие энергопроводы [1].

В известном устройстве модуль энергетического обеспечения установлен стационарно. Поэтому потребность в гибких участках энергопроводов возникает дважды: для передачи энергии от стационарного модуля энергообеспечения на металлоконструкцию модуля резака, перемещающуюся вдоль раскраиваемого листа, а затем отсюда - на перемещающийся поперек раскраиваемого листа гидрорезак.

Такая система передачи энергии громоздка и при больших размерах раскраиваемого листа, что связано с соответственно большими продольными и поперечными ходами модуля резака, может обладать большими массами энергопроводов, что вызывает увеличение масс и мощностей модуля резака, а в конечном результате ведет к росту его инерционности, к снижению точности резания.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату является устройство для немеханической резки листовых материалов, содержащее подвижный модуль резака, модуль энергетического обеспечения, гибкие энергопроводы для подвода энергоносителя к резаку, размещенные в жестком кожухе, шарнирно закрепленном относительно модуля энергетического обеспечения и установленном с возможностью взаимодействия с двумя боковыми упорами, при этом между жестким кожухом и местом крепления гибких энергопроводов на резаке выполнен зазор [2].

Однако в известном устройстве жесткий кожух для энергопроводов представляет собой горизонтальную консоль, поворачиваемую относительно вертикальной оси шарнирного закрепления, а в зазоре между жестким кожухом и местом крепления гибких энергопроводов на резаке гибкие энергопроводы свернуты в цилиндрическую спираль по типу вертикально подвешенной пружины растяжения. Необходимость растяжения отклоненной от вертикального положения спирали гибких энергопроводов во время работы устройства создает непостоянное по величине и направлению в горизонте боковые нагрузки на резак: непостоянство усиливается инерционностью жесткого кожуха, требующего поворота в горизонте вслед за перемещающимся резаком.

Техническим результатом изобретения является повышение точности резания.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройство для немеханической резки листовых материалов, содержащем подвижный модуль резака, модуль энергетического обеспечения, гибкие энергопроводы для подвода энергоносителя к резаку, размещенные в жестком кожухе, шарнирно закрепленном относительно модуля энергетического обеспечения и установленном с возможностью взаимодействия с механизмом ограничения его перемещения, и установленные с зазором между жестким кожухом и местом их соединения с резаком, и систему управления, шарнирное соединение жесткого кожуха выполнено в виде кардана из трех концентрично расположенных в горизонтальной плоскости рамок, из которых две внутренние установлены с возможностью поворота вокруг взаимно-перпендикулярных осей кардана, при этом механизм ограничения перемещения жесткого кожуха выполнен в виде пар точечных бесконтактных датчиков, установленных в точках наибольшего радиуса поворота рамок с возможностью взаимодействия с экранами, закрепленными на сопрягаемых рамках кардана, при этом направления осей подвески рамок кардана совпадают с направлениями продольного и поперечного перемещений модулей резака и энергетического обеспечения.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 - вид по стрелке A на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - вид по стрелке В на фиг.2; на фиг.5 - разрез Г-Г на фиг.3; на фиг.6 - схема зависимости угла отклонения энергопроводов в точке подвеса от хода рассогласования модулей.

Устройство для немеханической резки листовых материалов содержит модуль 1 резака с резаком 2, модуль 3 энергетического обеспечения и гибкие энергопроводы 4, закрепленные в жесткой трубе 5 и соединяющие модули 1 и 3 между собой. Верхний конец 6 трубы 5 подвешен на пружине 7 к кардану 8 таким образом, что ось 9 трубы 5 проходит через центр 10 кардана 8. Кардан закреплен на металлоконструкции 11 модуля 3 энергообеспечения своей рамкой 12, внутри которой на цапфах 13 и 14 шарнирно закреплены рамки 15 и 16. Оси цапф ориентированы по осям X и Y, т.е. в направлениях продольного и поперечного перемещений модулей 1 и 3, и пересекаются в центре кардана 8. В местах наибольших радиусов R₁ и R₂ поворота рамок 15 и 16 закреплены рабочие 17, 18 (по оси X) и 19, 20 (по оси Y), а также расположенные над ними аварийные 21, 22 (по оси X) и 23, 24 (по оси Y) точечные бесконтактные датчики и взаимодействующие с ними экраны 25, 26 (по оси X) и 27, 28 (по оси Y). Между нижним концом 29 трубы 5 и местом 30 крепления гибких энергопроводов 4 на резаке 2 оставлен зазор H. Резаком 2 могут выполняться следующие способы немеханической резки: гидроструйная (струей чистой жидкости или с добавлением в струю абразивного песка), тепловая (газовая, плазменная, лазерная) и т.д.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении перед началом работы механизмы модуля 3 энергообеспечения располагаются без сдвижек относительно соответствующих механизмов модуля 1 резака 2. Отрезок трубы 5 вертикален, поскольку место 30 крепления энергопроводов 4 к резаку 2 расположено в проекции кардана 8 на горизонтальную плоскость. Все рабочие датчики 17-20 равномерно и одинаково перекрыты экранами 25-28. Аварийные датчики 21-24 не перекрываются экранами. Рамки 15 и 16 находятся в горизонтальной плоскости. С включением резака 2 в работу модуль 1 начинает перемещать его в горизонтальной плоскости по заданной линии реза. В общем случае резак 2 перемещается одновременно по двум координатным осям X и Y, возможно с преобладанием одного из направлений. Нижний конец 29 трубы 5 уходит от своего исходного положения, следуя за упруго изгибающимся отрезком H энергопроводов 4. При этом труба 5 поворачивается относительно центра 10 кардана 8 и ее ось 9 образует угол с вертикалью, поскольку модуль 3 энергообеспечения, на металлоконструкции 11 которого закреплена наружная рамка 12 кардана 8, остается неподвижным. Поворот трубы 5, верхний конец 6 которой соединен с карданом 8, вызывает повороты рамок 15 и 16 на цапфах 13 и 14. Экраны 25-28 смещаются в вертикальных плоскостях, проходящих через оси X и Y, относительно датчиков 17-20 таким образом, что одни из датчиков остаются перекрытыми экранами, а от других экраны уходят вниз, уменьшая их зону перекрытия. Когда смещение резака 2 с модулем 1 по какой-либо оси X или Y от исходного положения, т.е. относительно модуля 3 достигает заранее установленной предельно допустимой величины L, зона перекрытия экранами освобождаемых датчиков уменьшается до нуля, в результате чего электросигнал от освобождаемого датчика меняется на противоположный и включается привод модуля 3 на перемещение "вдогонку" за модулем 1 по той координатной оси, с которой приходит сигнал от датчика. Перемещение модуля 3 продолжается до полного перекрытия соответствующим экраном освобожденного перед этим датчика, т.е. до восстановления первоначального электросигнала от этого датчика, вызывающего отключение соответствующего привода модуля 3. Таким образом, импульсное перемещение модуля 3 вслед за модулем 1 по какой-либо координатной оси X или Y длится от момента предельно допустимого рассогласования L модулей 1 и 3 по этой оси до момента восстановления исходного взаимного положения модулей по этой же координатной оси.

В аварийной ситуации, когда по какой-либо причине не происходит восстановительное перемещение модуля 3 и рассогласование L взаимного положения модулей 1 и 3 продолжает нарастать, поднимающийся вверх один из экранов перекрывает соответствующий ему аварийный датчик, чье изменение электросигнала вызывает аварийное прекращение работы резака 2 и перемещение модуля 1.

Во время смещения резака 2 от исходного положения относительно модуля 3 длина отрезка энергопроводов 4 между концом 29 трубы 5 и местом 30 крепления на резаке 2 остается неизменной и равной зазору H. Однако, расстояние между центром 10 кардана 8 и местом 30 резака 2 увеличивается и происходит это за счет осевого смещения трубы 5 относительно кардана 8 при упругой деформации пружины 7. Пружина 7 может также компенсировать изменения расстояния между центром 10 и местом 30 при отслеживании (сохранении постоянным или изменении по управляющему сигналу) вертикального зазора между резаком 2 и поверхностью раскраиваемого материала. Длина отрезка энергопроводов 4 между центром 10 кардана 8 и местом 30 крепления на резаке 2 может меняться за счет деформации пружины 7 также при изменении угла наклона резака 2 относительно вертикали, в чем возникает необходимость, например, при выполнении скошенных кромок реза на раскраиваемом материале и т.п.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕМЕХАНИЧЕСКОЙ РЕЗКИ листовых материалов, содержащее подвижный модуль резака, модуль энергетического обеспечения, гибкие энергопроводы для подвода энергоносителя к резаку, размещенные в жестком кожухе, шарнирно закрепленном относительно модуля энергетического обеспечения и установленном с возможностью взаимодействия с механизмом ограничения его перемещения, и установленные с зазором между жестким кожухом и местом их соединения с резаком, и систему управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности резания, шарнирное соединение жесткого кожуха выполнено в виде кардана из трех концентрично расположенных в горизонтальной плоскости рамок, из которых две внутренние установлены с возможностью поворота вокруг взаимно перпендикулярных осей кардана, при этом механизм ограничения перемещения жесткого кожуха выполнен в виде пар точечных бесконтактных датчиков, установленных в точках наибольшего радиуса поворота рамок с возможностью взаимодействия с экранами, закрепленными на сопрягаемых рамках кардана, при этом направления осей подвески рамок кардана совпадают с направлениями продольного и поперечного перемещений модулей резака и энергетического обеспечения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6