Устройство для резки рулонов изоляционной ленты

 

Изобретение относится к механической обработке материалов давлением, а именно к устройствам для резки рулонов поливинилхлоридной и полиэтиленовой пленок дисковым ножом, и может быть использовано в машиностроении, строительной и химической промышленности для резки других рулонных материалов аналогичной структуры. Рулон изоляционной ленты разрезается на части с помощью дискового ножа с двусторонней симметричной заточкой, установленного на фланце вала редуктора эксцентрично. При этом отрезание одного элемента от рулона происходит за один оборот вала редуктора, что обеспечивает высокую производительность резки при высоком ее качестве. Центровка, крепление и подача разрезаемого рулона осуществляются с помощью центрирующего плунжера, трубчатой головки, снабженной механизмом автоматической подачи с фиксирующим упором. Оптимальный диаметр D режущего диска больше диаметра разрезаемого рулона d в 4-5 раз, а расстояние между центрами приводного вала дискового ножа и рулона l= D+d/2. Оптимальный угол, образованный пересечением прямой, проходящей через центры приводного вала дискового ножа и рулона к горизонту, составляет 30^o. Механизм автоматической подачи рулона выполнен в виде рычага подачи и связанного с ним нагруженного рычага с грузами механизма противовеса. Изобретение позволит повысить производительность, надежность в работе и высокое качество резки рулонов изоляционной ленты на части-рулончики изоляционной ленты заданной толщины. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к механической обработке материалов давлением, а именно к устройствам для резки рулонов полиэтиленовой и поливинилхлоридной пленок дисковым ножом, и решает задачу по резке рулонов электроизоляционной ленты небольшого диаметра (до 100 мм по требованиям ТУ), намотанных на тонкие гибкие поливинилхлоридные шпули (трубки), на рулончики заданной толщины. Может быть использовано в машиностроении, строительной и химической промышленности для резки других рулонных материалов аналогичной структуры.

Специальное оборудование для резки рулонов изоляционной ленты, изготовленной из поливинилхлоридной пленки, на рулончики заданной толщины (по требованиям ТУ - 19 мм) отечественной машиностроительной промышленностью не производится.

Известен ножевой станок, применяемый для этих целей, австрийской фирмы "Ангер", у которого в качестве режущего элемента применен плоский нож. При таком способе в каждый рулон перед операцией резки вставляется жесткая обойма (шпуля), а с торцев он зажимается специальными заглушками. В процессе резки рулон вращается, находясь "в центрах", а режущий нож перемещается как резец в суппорте токарного станка, т.е. перпендикулярно продольной оси рулона для его разрезания и параллельно ей при перемещении ножа от одного сечения резки к другому. Каждая операция снятия и установки рулонов выполняется несколько раз, в зависимости от того, на сколько частей разрезается рулон. Опыт эксплуатации станка "Ангер" показал, что производительность его крайне низка, к тому же страдает и качество продукции.

Известны устройства для резки металлических труб клиновыми ножами (см.М. А. Каневский и др. Станки и механизмы для производства санитарно-технических и вентиляционных работ.- М.: Высшая школа, 1979), а также авторское свидетельство СССР N 994160, кл. B 23 D 21/04, 1983, которое по технической сущности и достигаемому результату близко к предлагаемому изобретению.

Согласно описанию к а. с. N 994160 устройство для резки труб содержит станину со смонтированными на ней стойками, на цапфах которых подвешен связанный с приводом поворотный редуктор, на валу которого установлен верхний дисковый нож. Поворот редуктора с этим дисковым ножом осуществляется от пневмоцилиндра. На станке смонтирован еще один неприводной нож (дисковый), в одной плоскости с ножом верхним, но установленный уже снизу трубы, и по обе стороны от него расположены две пары подпружиненных опорных роликов.

В процессе резки труба вращается сжимаемая двумя дисковыми ножами, имеющими разные углы заточки режущих кромок. Режущим в основном является верхний дисковый нож, имеющий меньший угол заточки, нижний же нож, имеющий больший угол заточки, подготавливает канавку, исключает возможность заклинивания.

Использование описанного устройства для резки трубчатых полиэтиленовых рулонов и рулонов ПВХ-пленки без усовершенствования (изменения) его конструкции по целому ряду причин невозможно.

Дело в том, что рулоны изоляционной ленты имеют диаметр 100 мм и менее и в силу гибкости и пластичности не могут опираться на ролики, так как сосредоточенная нагрузка в местах опоры приведет к его деформации - прогибу с последующим расслоением и разрывом пленки.

Особенностью резки рулонов изоляционной ленты является то, что поступает рулон на резку не прямолинейной формы, как у металлических труб, а очень часто искривленным вдоль своей оси. Причинами искривления рулонов являются неравномерность усадки поливинилхлоридной пленки при ее намотке во время нанесения на внутреннюю поверхность клеевого раствора, а также деформация рулонов во время транспортировки и складирования. Искривления рулонов вдоль их оси избежать в производстве практически невозможно из-за их гибкости при небольшом диаметре рулонов (до 100 мм по требованиям технических условий), намотанных на тонкие гибкие поливинилхлоридных шпули (трубки). Изгиб составляет по величине до 2 - 3% от длины рулона, может быть и более. Такой рулон, вращаясь при резке, вибрирует и может смещаться при этом вдоль своей оси. На поверхности разрезаемого рулона образуются множественные спиральные надрезы. Кроме того, плоскости среза получаются непараллельными. Такие рулончики готовой продукции выбрасываются и идут на повторную переработку в качестве исходного сырья.

Известно устройство для резки рулонов полиэтиленовой пленки (см. заявку N 94020481 от 18.07.96, кл. B 26 D 1/14, B 26 D 1/18), которое по технической сущности и достигаемому результату также близко к предлагаемому изобретению.

Согласно описанию это известное устройство для резки рулонов полиэтиленовой пленки содержит станину в виде рамы со стойками, на которые опираются передняя и задняя бабки крепления вращающихся центров вала. На вал нанесено покрытие с низким коэффициентом трения, например полиэтилен. Рулон разрезаемого поливинилхлоридного или полиэтиленового материала имеет внутри пустотелую шпулю из полиэтилена и насаживается на вал. Вал зажимается во вращающихся центрах передней и задней бабок. Рулон свободно может вращаться вокруг своей оси вала и перемещаться вдоль нее. Дисковый нож выполнен с двухсторонней симметричной заточкой, закреплен на валу редуктора с электродвигателем. Нож, редуктор и электродвигатель установлены на перемещающейся раме. Рама перемещается вдоль направляющих и имеет ограничитель подачи, предотвращающий соприкосновение ножа с поверхностью полиэтиленового покрытия вала. Подача рамы дискового ножа осуществляется гидроприводом.

Устройство работает следующим образом: рулон полиэтиленовой пленки насаживают на вал и закрепляют вал во вращающихся центрах передней и задней бабок. Включают электродвигатель и приводят дисковый нож в соприкосновение с неподвижным рулоном в точке требуемого разреза. С помощью гидропривода плавно подают нож в сторону материала, приводят в соприкосновение с поверхностью рулона, а затем, после самофиксации за счет свободного вращения рулона вокруг своей оси, приводом подают раму вперед до упора. Операцию последовательно повторяют несколько раз, в зависимости от того, на сколько частей необходимо разрезать рулон. Отрезанные части не мешают резанию и остаются на валу до полного окончания всей операции. Разрезанный на отдельные части рулон снимают с вала, сдвигая переднюю бабку.

К сожалению, это известное устройство обеспечивает высокую производительность, надежность действия и высокое качество резки рулонов полиэтиленовой пленки на части незначительной толщины, только рулонов с большим диаметром шпули, на который он намотан. Шпули для рулонов полиэтиленовой и поливинилхлоридной пленки имеют внутренний диаметр 50 - 100 мм и более, изготавливаются из полиэтиленовых труб, кроме того, сами рулоны имеют диаметр 300 - 500 мм.

Разрезать на этом устройстве рулоны изоляционной ленты диаметром до 100 мм и с внутренним диаметром шпули 20 мм, изготовленной из тонкостенной поливинилхлоридной трубы, с необходимым качеством невозможно. Дело в том, что стальной вал, на который насаживается разрезаемый рулон, для уменьшения трения о внутреннюю поверхность шпули и предотвращения касания дискового ножа с поверхностью вала покрыт слоем полиэтилена или поливинилхлорида. Таким образом (да еще с учетом необходимого зазора вала с внутренней поверхностью шпули), жесткость стального вала малого диаметра (до 20 мм) оказывается недостаточной, он при резке прогибается под действием давления дискового ножа на разрезаемый рулон. Разрезаемые торцы отдельных катушек изоляционной ленты получаются непараллельными. Кроме того, из-за прогиба вала при резке возникает вибрация и при повторном отрезании следующей части от основного рулона образуются дополнительные нежелательные надрезы на поверхности пленки разрезаемого на части рулона. Образуется много брака, который идет на повторную переработку. Рулоны со смятыми или забитыми поливинилхлоридными шпулями на этом устройстве вообще нельзя разрезать из-за невозможности насадить их на вал.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство (Авторское свидетельство N 1703300, кл. B 23 D 21/04, 1992), которое содержит станину в виде рамы со стойками, на которые опирается ось с укрепленной на нем плитой, несущей электродвигатель. Выходной вал электродвигателя через клиноременную и цепную передачи с помощью редуктора связан с валом, на котором закреплены дисковые ножи. Центральный дисковый нож выполнен с двухсторонней симметричной заточкой. Торцевые дисковые ножи расположены по обе стороны центрального дискового ножа и выполнены с односторонними противоположными одна другой заточками. При этом диаметр центрального дискового ножа больше диаметра торцевых дисковых ножей. Поворот плиты вместе с приводом и группой ножей осуществляется от пневматического цилиндра, который состоит из поршневого цилиндра, масляной емкости, соединенной трубопроводной обвязкой с трехходовым краном сжатого воздуха. На станине смонтированы неприводные свободно вращающиеся отбойные диски и два тоже свободно вращающихся опорных валика, установленных на опоре.

Для осуществления резки рулонов пленки на части с помощью описанного устройства (прототипа) его подают на опорные валики, включают подачу сжатого воздуха в цилиндр, опуская плиту и вместе с ней систему ножей, приводят в соприкосновение с поверхностью рулонов центральный нож, а затем после фиксации рулона - торцевые ножи. Рулон под воздействием режущих дисков вращается и разрезается на части, отбойные диски устройства препятствуют выпаданию разрезаемого рулона.

Использование описанного устройства для резки рулонов изоляционной ленты на части (рулончики) небольших размеров без усовершенствования его конструкции невозможно, так как рулоны пленки имеют диаметр 100 мм и менее, а толщина дисков, на которые разрезаются рулоны по требованию предприятий - заказчиков составляет 20 - 30 мм и менее. Такие короткие рулоны - диски неустойчивы при резке и смещаются с опорных валков.

Использование набора ножей для одновременной резки рулонов длиной 450 - 500 мм на несколько катушек шириной 20 - 30 мм невозможно. Дело в том, что при одновременной врезке в рулон набора ножей до 15 шт. возникают большие осевые нагрузки вследствие большой суммарной толщины ножей, что приводит к низкокачественной резке, а именно смятию разрезаемого рулона и его расслоению, а зачастую приводит и к поломке ножей.

Вследствие этого резка рулона на части многодисковым станком невозможна. Использование станка с одним дисковым ножом (с двухсторонней симметричной заточкой) обеспечивает необходимое качество отрезания отдельных рулончиков изоленты от общего рулона в том случае, когда рулоны не искривлены вдоль их оси. При изгибе 3% рулон на опорных валках вибрирует при резке и даже слетает, что небезопасно. Кроме того, вибрация разрезаемого рулона, как и у предыдущих аналогов, способствует нежелательным надрезам разрезаемых рулонов, образуется много брака и, следовательно, вторичной переработки.

Задачей изобретения является расширение технологии обеспечения возможности резания рулонов изоляционной ленты на части небольшой толщины с одновременным увеличением производительности и качества, а также улучшением товарного вида и уменьшением брака.

Для решения этой задачи рулон изоляционной ленты, намотанный на поливинилхлоридную шпулю, устанавливается в направляющий лоток и центрирующим плунжером за счет действия рычага подачи и связанного с ним нагруженного рычага, соединенного с грузами механизма противовеса, подается по направляющему лотку в трубчатую головку до внутренней поверхности фиксирующего упора. Далее осуществляется пуск электродвигателя, который приводит во вращение насаженный на фланец вала редуктора дисковый нож. Дисковый нож, вращаясь, приближается выступающей за счет эксцентриситета частью к поверхности разрезаемого рулона, при этом четко фиксируется разрезаемый рулон. При дальнейшем вращательно-поступательном движении дискового ножа, за счет давления с протягиванием происходит отрезание диска изоляционной ленты от рулона. Поверхности среза при этом получаются абсолютно параллельными, надрезов на поверхностях не образуется, так как рулон не вращается многократно, как в случае его резания на станках-аналогах и прототипа, а отрезание происходит менее чем за 0,5 оборота дискового ножа. Далее следует холостой ход, равным немногим больше 0,5 оборота дискового ножа, во время которого отрезанный рулончик выталкивается в приемный короб, а рулон ленты автоматически, за счет системы его подачи, передвигаясь в направляющем лотке, подготавливается к следующему этапу резки и так далее до полного разрезания рулона на части. Производительность устройства получается в десятки раз выше, чем у станков-аналогов и прототипа, при идеальном качестве готовой продукции, так как при такой резке не играют роли ни искривление подаваемых на резку рулонов, ни их эллипсность, ни смятость или забитость посторонними материалами шпуль. Достижение такого эффекта резки получается вследствие того, что дисковый нож, закрепленный на фланце вала редуктора с эксцентриситетом, производит отрезание рулончика изоленты от общего рулона за счет поступательно-вращательного движения. Поэтому отрезание происходит не только за счет давления дискового ножа на рулон, как в аналогах и прототипе, но и за счет эффекта протягивания эксцентрично установленного дискового ножа.

Исследованиями на опытно-промышленных устройствах резки установлено, что наилучшее качество резки достигается при диаметре режущего диска D, равном 4 - 5 диаметрам разрезаемого рулона d, а окончание отрезания рулончика изоленты от общего рулона должно происходить в момент совпадения удаленной части эксцентрично установленного дискового ножа с наружной и наиболее удаленной поверхностью разрезаемого рулона. Таким образом, расстояние между осью вала дискового ножа и осью разрезаемого рулона получается равной l = (D + d)/2, где l - расстояние между центрами приводного вала диска и рулона; D - диаметр дискового ножа; d - диаметр рулона электроизоляционной ленты.

Во избежание непрорезания эксцентричность установки дискового ножа на валу редуктора принимается на 1 - 2 мм больше диаметра разрезаемого рулона ленты. Оптимальный угол, образованный пересечением прямой, проходящей через центры приводного вала дискового ножа и рулона к горизонту составляет 30^o. Высокая производительность резания при хорошем качестве обеспечивается автоматической подачей в процессе резки рулона за счет создания необходимого горизонтального усилия для перемещения разрезаемого рулона, которое осуществляется под воздействием момента вращения рычага за счет перемещения связанного с ним нагруженного рычага и подбором грузов механизма противовеса.

На фиг. 1 изображено устройство для резки рулонов изоляционной ленты, общий вид; на фиг.2 - то же, вид сверху.

Устройство содержит станину 1 в виде рамы (стола) со стойками, дисковый с двухсторонней симметричной заточкой нож 2, закрепленный болтами на фланце вала редуктора 3. Редуктор связан клиноременной передачей с электродвигателем 4. Дисковый нож 2 закреплен на валу редуктора с эксцентриситетом, величина которого принимается в зависимости от диаметра разрезаемого рулона d изоляционной ленты. Оптимальный диаметр режущего диска D составляет 4 - 5 диаметров рулона d. Расстояние между центрами приводного вала дискового ножа 2 и рулона составляет l = (D + d)/l. Отметка оси разрезаемого рулона ниже оси вала ножа, причем оптимальный угол, образованный пересечением прямой, проходящей через центры приводного вала дискового ножа и рулона к горизонту, составляет 30^o. Рулон разрезаемой изоляционной ленты имеет внутри пустотелую шпулю из поливинилхлорида и помещается в направляющей лоток 5. Передний конец рулона прижимается к внутренней поверхности фиксирующего упора 6 при помощи центрирующего плунжера 7 с противоположной стороны рулона. Направляющий лоток 5 в передней части непосредственно перед дисковым ножом 2 снабжен трубчатой головкой 8 для центровки рулона при его подаче вперед, внутренний диаметр трубчатой головки соответствует диаметру разрезаемого рулона (приблизительно равен d = 1 - 2 мм). Расстояние от внутренней поверхности фиксирующего упора 6 до плоскости резания задается в зависимости от требуемой толщины отрезаемых рулончиков изоляционной ленты. Центрирующий плунжер 7 в исходном состоянии удерживается от перемещения вперед фиксатором 9. Усилие для перемещения разрезаемого рулона по направляющему лотку 5 передается от центрирующего плунжера 7, связанного системой рычагов механизма автоматической подачи. Необходимая величина усилия обеспечивается под воздействием момента вращения рычага подачи 10 за счет перемещения связанного с ним нагруженного рычага 11 и подбором грузов механизма противовеса 12. Рычаг подачи 10 может изменять свою длину посредством компенсационной втулки 13 и перемещаться вдоль вертикальной опорно-регулирующей стойки 14, жестко закрепленной на плите 15 станины 1. Узел резки укрыт ограждающим механизмом 16 из соображения безопасности. Пуск и остановка станка обеспечивается от пульта управления 17.

Устройство работает следующим образом: рулон изоляционной ленты помещают в направляющий лоток 5 и приподнимают с помощью специального рычага фиксатор 9, который удерживает от перемещения вперед центрирующий плунжер 7. Центрирующий плунжер 7 при этом подается вперед, упирается в торец рулона, фиксирует его и прижимает рулон противоположным концом к внутренней поверхности фиксирующего упора 6. Осуществляют пуск электродвигателя 4 устройства нажатием кнопки "пуск" пульта управления 17. Дальнейший процесс резки рулона на части заданной толщины происходит автоматически. За один оборот дискового ножа 2 происходит отрезание рулончика изоляционной ленты заданной толщины, который падает в специальный контейнер. В момент нахождения выступающей части дискового ножа в противоположной стороне от разрезаемого рулона происходит автоматическая его подача до внутренней поверхности фиксирующего упора 6. Таким образом, процесс продолжается до тех пор, пока весь рулон не будет разрезан на части. После чего центрирующий плунжер 7 отводят назад и закрепляют от перемещения вперед фиксатором 9. Далее устанавливают и разрезают следующий рулон.

Предлагаемое устройство обеспечивает высокую производительность, надежность и высокое качество резки рулонов изоляционной ленты на части заданной толщины, полностью исключает брак, позволяет разрезать искривленные рулоны и рулоны с забитыми или сплющенными шпулями, что практически исключает отходы производства и их вторичную переработку.

Испытания опытно-промышленного образца предлагаемого устройства показали его высокую производительность, надежность в работе и высокое качество резки рулонов изоляционной ленты требуемой толщины.

Формула изобретения

1. Устройство для резки рулонов изоляционной ленты, содержащее станину в виде рамы с двумя стойками, дисковый с двусторонней симметричной заточкой нож, расположенный на раме и связанный через редуктор с электродвигателем, отличающееся тем, что оно снабжено трубчатой головкой, фиксирующим упором и механизмом автоматической подачи, расположенными с возможностью крепления и подачи разрезаемого рулона, а дисковый нож закреплен на приводном валу редуктора с эксцентриситетом.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дисковый нож выполнен с оптимальным диаметром D, большим диаметром d разрезаемого рулона в 4 - 5 раз, при этом расстояние l между центрами приводного вала дискового ножа и рулона равно l = (D + d)/2, а оптимальный угол, образованный пересечением прямой, проходящей через центры приводного вала дискового ножа и рулона, и горизонтальной прямой составляет 30^o.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм автоматической подачи выполнен в виде рычага подачи и связанного с ним нагруженного рычага с грузами механизма противовеса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2