устройство для немеханической резки

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.

Описание изобретения к патенту

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.