УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ТОКОПРОВОДЯЩИХ ИЗДЕЛИЙ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области механообработки, связанной с осуществлением операции резки тросов (канатов, прутков) на отдельные отрезки заданной длины.
Уровень техники
Известен станок для резки кабеля (CN102814582A, опубл. 2012-12-12), относящийся к области резки и предназначенный для решения проблемы недостаточной точности резки существующей кабельной оправки. Станок для резки оправки кабеля включает в себя стойку, конвейерную конструкцию, систему управления и режущую конструкцию; режущая конструкция содержит электроды, первый воздушный цилиндр, второй воздушный цилиндр; первый воздушный цилиндр и второй воздушный цилиндр расположены с двух сторон от электродов; электроды содержат верхний электрод и нижний электрод; а нижний электрод жестко закреплен на подставке. Благодаря расположению режущей конструкции станка для резки оправки кабеля оправка кабеля может быть разрезана путем плавления под действием мгновенного высокого тока. Может быть достигнут хороший эффект резки оправки кабеля, а излом оправки кабеля будет аккуратным, без заусенцев. Станок для резки оправки кабеля удобен в использовании и отличается высокой точностью.
Однако в данном решении не раскрывается средств для поворота и одновременного разрыва кабеля при резке.
Известен станок для резки с помощью резистивного нагрева электрическим током(KR101126625B1, опубл. 2011-10-27). Известное устройство для резки проволоки содержит основание; блок перемещения; блок фиксации; подвижный блок; приводное средство для перемещения подвижного блока в направлении неподвижного блока; первую крышку, соединенную с возможностью вращения с верхней частью блока фиксации с проволокой, вставленной между ними; вторую крышку, соединенную с возможностью вращения с верхней частью подвижного блока, с проволокой, вставленной между ними; блок питания, подключенный к неподвижному блоку и подвижному блоку для подачи тока; блок управления для управления первым блоком перемещения, первой крышкой, второй крышкой, приводным средством и блоком питания.
Однако в данном решении не раскрывается средств для поворота и одновременного разрыва кабеля при резке.
Известно выбранное в качестве прототипа устройство для резки троса (KR101754036B1, опубл. 2017-07-05). Известное изобретение относится к устройству для резки троса, содержащему подающую часть для вытягивания троса из катушки; первую фиксирующую часть для вытягивания и фиксации троса; вторую фиксирующую часть, которая расположена последовательно с первой фиксирующей частью относительно направления протягивания троса и которая вмещает и фиксирует трос, протянутый через первую фиксирующую часть, на отрезную длину; и режущую часть для разрезания троса между первой фиксирующей частью и второй фиксирующей частью. Причем по меньшей мере одна из первой фиксирующей части и второй фиксирующей части может вращать фиксированный трос в направлении скручивания троса при разрезании троса на отрезном участке.
Однако в данном решении не раскрывается деталей процесса резания, а также не предлагается резать изделие с помощью одновременного скручивания и разрывания.
Раскрытие полезной модели
В одном аспекте полезной модели раскрыто устройство для резки цилиндрического токопроводящего изделия, содержащее:
- блок хранения изделия, выполненный с возможностью хранения разрезаемого изделия;
- блок проталкивания и измерения, выполненный с возможностью проталкивать изделие через блок фиксации и с возможностью измерения заданной длины отрезаемой части изделия;
- блок фиксации, выполненный с возможностью фиксировать изделие и при этом обеспечивать электрический контакт с ним, а также с возможностью скручивать разрезаемый участок изделия при достижении им заданной температуры;
- блок протяжки, выполненный с возможностью перемещать отрезанные части изделия в зону хранения;
- блок зажима, выполненный с возможностью зажимать изделие и при этом обеспечивать электрический контакт с ним;
- блок разрыва, выполненный с возможностью разрывать изделие при достижении заданной температуры участка изделия между блоком фиксации и блоком зажима;
характеризующееся тем, что дополнительно содержится блок нагрева, выполненный с возможностью подавать на участок изделия между блоком фиксации и блоком зажима ток заданной силы в течение заданного времени,
блок фиксации представляет собой цанговый патрон.
В дополнительных аспектах раскрыто, что блок разрыва представляет собой платформу, выполненную с возможностью перемещения вдоль направления, параллельного оси отрезаемой части цилиндрического изделия; блок фиксации выполнен с возможностью совершать от 1 до 5 оборотов до полного разрыва изделия; блок протяжки выполнен в виде роликов, выполненных с возможностью зажимать изделие и перемещать его по трубке; блок протяжки, блок зажима, блок разрыва установлены на одной платформе, выполненной с возможностью перемещения вдоль корпуса устройства.
Основной задачей, решаемой заявленным решением, является автоматическая резка токопроводящих тросов, канатов, прутков, предпочтительно стальных, с обеспечением сужения на отрезаемом участке.
Сущность решения заключается в том, что заявленное устройство отмеряет нужную длину отрезаемой части изделия, фиксирует изделие слева и справа от места разрезания, пропускает электрический ток через участок изделия, ток нагревает участок изделия до заданной температуры, затем осуществляется растягивание и скручивание нагретого участка изделия, чтобы разрезать изделие, при этом участок изделия в месте разрезания с обоих концов остается суженным.
Технический результат, достигаемый решением, заключается в автоматической резке изделия с обеспечением ровного сужения в месте среза.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 показывает структурную схему устройства для резки.
Фиг. 2 показывает последовательность операций при работе устройства для резки.
Фиг.3 показывает вариант реализации изделия.
Осуществление полезной модели
Предпочтительно использовать заявленное устройство для резки троса, сплетенного из множества жил (по меньшей мере двух), однако с его помощью возможно резать и проволоку, что не ограничивает области применения и назначения решения. Тросы, канаты, проволока и другие объекты, которые можно резать с помощью заявленного решения, в дальнейшем называются «изделия». В описании речь будет идти о тросе, так как для него преимущества заявленного устройства наиболее очевидны.
Простая рубка троса приводит к расщепленному концу, который необходимо каким-то образом собирать, чтобы трос не разматывался и его было удобно использовать.
Простой нагрев участка троса для его разделения на две части приводит к формированию шарика на обоих концах троса и сильному искривлению концов троса, что может ухудшить эксплуатационные характеристики отрезанных частей изделия, так как у шарика диаметр оказывается больше диаметра троса/проволоки, а искривление может мешать при эксплуатации.
В этой связи разработчиками было предложено резать изделия с помощью нагрева с одновременным разрывом посредством растягивания и поворота.
При растягивании троса удлинению подвергается только нагретая до температуры близкой к температуре плавления (эта температура обеспечивает накал изделия докрасна (для стали), но не приводит к растеканию изделия) часть троса, которая находится между двумя электродами. Поворот троса обеспечивает лучшее соединение прядей, большее сужение разрезаемых концов. В результате получаются отрезы троса заданной длины с прочно соединенными прядями и с суженными концами. Такое решение обеспечивает надежное получение конусного конца изделия, так как разрыв нерасплавленного изделия не приведет к сужению конца, отсутствие скручивания приведет к плохому закреплению нитей троса, отсутствие разрывания может привести к локальным утолщениям изделия.
Заявленное устройство состоит из:
- блока 101 хранения изделий;
- блока 102 проталкивания и измерения, который проталкивает изделие через блок 103 фиксации, при этом он измеряет нужную длину изделия;
- блока 103 фиксации, который представляет собой цанговый патрон. Блок 103 выполнен с возможностью пропускать через цанговый патрон изделие и зажимать его, когда отмерена заданная длина, также блок 103 выполнен с возможностью вращения и, тем самым, скручивания изделия;
- блока 104 протяжки, который тянет отрезанное изделие;
- блока 105 зажима, который зажимает изделие, когда отмерена заданная длина;
- блока 106 разрыва, который разрывает изделие при достижении участка между блоками 103 и 105 заданной температуры;
- блока 107 нагрева, который подает на участок изделия между блоками 103 и 105 ток заданной силы в течение заданного времени.
Все упомянутые блоки закреплены в едином корпусе посредством сборочных операций, также все блоки соединены друг с другом (часть - непосредственно, часть - опосредовано через корпус или другие блоки) посредством сборочных операций, также все блоки функционально связаны друг с другом непосредственно или опосредованно и направлены на выполнение единой общей функции. Структурная схема устройства показана на фиг. 1.
Блок 101 хранения изделий хранит проволоку или трос, которые необходимо разрезать, предпочтительно он выполнен в виде бобины, на которую намотан трос или проволока, однако возможны и другие варианты хранения, которые обеспечивают возможность автоматической подачи изделия. Такими вариантами могут быть емкости округлой формы, в которые упакованы бухты проволоки или троса, причем упаковка должна обеспечивать возможность вытягивания проволоки или троса без спутывания.
Блок 101 хранения представляет собой часть корпуса или присоединен к нему посредством сборочных операций на заводе-изготовителе, что обеспечивает автоматизацию процесса.
Блок 102 проталкивания предпочтительно представляет собой прижимные ролики с приводом для перемещения изделия при вращении роликов. Блок 102 присоединен к корпусу посредством сборочных операций на заводе-изготовителе. Место крепления блока 102 выбирается таким, чтобы был возможен захват изделия из блока 101. Первоначально оператор вытягивает конец изделия, помещает его между роликами, далее ролики перемещают изделие по желобу или трубе к блоку 103. Желоб или труба нужны, чтобы направить движение изделия, которое, как правило, является гибким. Возможны варианты без желоба/трубы, если ролики расположены достаточно близко к блоку 103. Траектория движения изделия от блока 101 к блоку 102 предпочтительно должна быть без изгибов с радиусом меньше 20 см, чтобы не деформировать изделие, так как это может негативно сказаться на движении изделия через последующие блоки, что будет препятствовать автоматизации процесса.
Блок 103 фиксации предпочтительно представляет собой цанговый патрон, через который блок 102 проталкивает заданную длину изделия, после этого патрон зажимает изделие так, чтобы обеспечивать надежную фиксацию и электрический контакт между патроном и изделием. Цанговый патрон обеспечивает возможность эффективной передачи тока на разрезаемый объект, что не так легко обеспечить в случае кулачкового патрона, который может сильно нагреваться из-за неплотного контакта самих кулачков и патрона, к которому прикладывается электрическое напряжение, из-за меньшей поверхности контакта патрона и изделия. Приложение напряжения непосредственно к кулачку намного сложнее реализовать, по сравнению с вариантом с цангой. Использование нагреваемого кулачкового патрона может привести к заклиниванию, прилипанию изделия к патрону и необходимости постоянного отслеживания температуры патрона, что препятствует автоматизации процесса.
Блок 103 присоединен к корпусу посредством сборочных операций на заводе-изготовителе. Место присоединения выбирается таким, чтобы изделие из блока 102 попадало в блок 103. Блок 102 и блок 103 могут быть присоединены друг к другу, а могут быть жестко установлены относительно друг друга посредством установки в корпусе. Жесткая фиксация необходима для того, чтобы изделие перемещалось по правильной траектории и переходило из одного блока в другой.
Блок 104 протяжки предпочтительно представляет собой прижимные ролики с приводом для перемещения изделия при вращении роликов. Возможен вариант с магнитными средствами перемещения, зацепами и т. п.
Блок 104 присоединен к корпусу через блок 106 посредством сборочных операций на заводе-изготовителе. Место крепления блока 104 (блока 106, на котором установлен блок 104) выбирается таким, чтобы был возможен захват конца изделия из блока 103. Без такого захвата невозможно удалять отрезанный кусок из устройства.
Блок 105 зажима предпочтительно представляет собой прижимную пластину, которая прижимает изделие для его надежной фиксации и обеспечения электрического контакта между прижимной пластиной и изделием. Возможен вариант, в котором блок зажима представляет собой патрон.
Блок 105 присоединен к корпусу через блок 106 посредством сборочных операций на заводе-изготовителе. Место присоединения выбирается таким, чтобы изделие из блока 104 попадало в блок 105. Блок 104 и блок 105 могут быть присоединены друг к другу, а могут быть жестко установлены относительно друг друга посредством установки в корпусе. Жесткая фиксация необходима для того, чтобы изделие перемещалось по правильной траектории и переходило из одного блока в другой.
Блок 106 разрыва представляет собой площадку, на которой установлены блок 104 и блок 105, которая отодвигается от блока 103 после нагрева изделия, чтобы разорвать его. Блок 106 подвижно установлен в корпусе, его линейное перемещение относительно блока 103 приводит к разрыву изделия, так как блок 103 жестко зафиксирован на корпусе.
Одновременное вращение блока 103 обеспечивает сужение в месте среза, а также надежное соединение нитей троса. Как вариант, блок 106 может быть реализован в виде прижимных роликов или зацепа с приводом, которые растягивают изделие и тем самым разрывают его. В таком случае блок 106 неподвижно установлен в корпусе. Возможен вариант с первоначальным вращением для лучшего соединения витков и последующего растяжения для окончательного разрыва троса. Если первоначально осуществляется растяжение троса, то повышается вероятность получить неровный и/или несуженный срез.
Блок 107 нагрева представляет собой источник тока, который подает ток на зажатый между блоком 103 и блоком 105 участок изделия. Для этого могут использоваться контактные площадки с низким электрическим сопротивлением, установленные на цанге и прижимной пластине (пластинах), в другом варианте цанга и прижимные пластины могут быть выполнены из материала с низким (по сравнению с разрезаемым объектом) электрическим сопротивлением и ток подается на изделие непосредственно через них. Блок 107 установлен в корпусе посредством сборочных операций на заводе-изготовителе и соединен с другими блоками посредством линий проводной электрической связи.
Управление работой устройства осуществляется блоком управления, который подает управляющие сигналы на все блоки, чтобы перемещать изделие, фиксировать его, нагревать, разрывать. Блок управления предпочтительно представляет собой контроллер или микроконтроллер, который связан линиями связи со всеми блоками устройства, подает на них управляющие сигналы, чтобы приводить их в действие.
Контроллер может принимать от оператора данные о параметрах разрезаемого изделия с помощью панели управления. В одном из вариантов контроллер настроен для резки однотипных изделий и не получает внешних сигналов, кроме сигнала начала резки.
Описание работы устройства
Блок-схема работы устройства показана на фиг. 2. Цикл резки начинается с подачи троса из хранилища в область резки (между блоком 103 фиксации и блоком 105 зажима), при подаче троса измеряется его длина, для этого может использоваться любое подходящее средство, например длина может измеряться через измерение количества оборотов прижимных роликов.
Когда нужная длина троса была перемещена через блок 103 и блок 105, они зажимают и фиксируют трос.
После такого закрепления троса блок 107 нагрева подает ток на участок троса между блоками 103 и 105. Подача тока осуществляется через провода достаточного сечения, чтобы они не перегревались. Материал и размеры блоков 103 и 105 также выбираются так, чтобы обеспечить нагрев по существу только троса, но не элементов заявленного устройства.
Ток подается такой силы и в течение такого времени, чтобы обеспечить нагрев троса до заданной температуры. Нагрев должен быть таким, чтобы участок троса между блоками 103 и 105 раскалился и стал пластичным. Конкретная температура определяется в основном материалом троса, также имеет значение толщина троса, количество нитей в нем. Если режется проволока, то температура нагрева определяется материалом проволоки и ее толщиной. Сила тока и напряжение, а также время нагрева устанавливаются заранее для каждого изделия отдельно. Для каждого отдельного случая оптимальная температура может быть выявлена посредством расчетов или экспериментов, что не является задачей требующей от специалиста в данной области техники приложения творческих усилий.
Блок 103 фиксации выполнен с возможностью начинать скручивание разрезаемого участка изделия до того, как он раскалился, а блок разрыва 106 выполнен с возможностью разрывать изделие после того, как участок раскалился. В случае троса такое решение позволяет обеспечить надежное получение сужения на концах троса, так как конец разрезаемого троса приобретает конусную форму. Если конец троса распушится, то это может привести к неправильной работе всего устройства, заклиниванию, неправильному нагреву и т.д. Также при таком решении уменьшается нагрузка на блок 106, блок 103, блок 105, благодаря этому они работают надежнее.
После того как трос разрезан, блок 104 протяжки перемещает его в зону хранения готовой продукции. Далее цикл повторяется заданное количество раз. Зона хранения может представлять собой емкость внутри устройства или внешний короб, в который падает готовое изделие и в нем остывает.
Управление устройством может осуществляться в ручном, полуавтоматическом или автоматическом режимах. Предпочтителен вариант автоматического режима, в котором блок управления дает соответствующие команды всем другим блокам. Сила тока и длительность его подачи определяются параметрами разрезаемого изделия (прежде всего материалом, диаметром изделия), достижение технического результата обеспечивается автоматическим растяжением и скручиванием токопроводящего изделия, приведенного посредством нагрева электрическим током в пластичное состояние.
Вариант 1 осуществления
В одном из вариантов осуществления блок 106 разрыва представляет собой платформу, выполненную с возможностью перемещения вдоль направления, параллельного оси цилиндрического изделия.
В предпочтительном варианте на платформе также расположены блок 105 зажима, блок 104 протяжки, что упрощает конструкцию предложенного устройства и повышает надежность его работы. Если блок 104 протяжки расположен вне платформы необходимо предусмотреть средства, которые позволят блоку 104 протягивать изделие, не теряя его во время движения блока 106.
Вариант 2 осуществления
В одном из вариантов осуществления блок 103 фиксации выполнен с возможностью совершать от 1 до 2 оборотов до полного разрыва изделия. Возможен вариант до 5 оборотов, если материал не разрушается при 1-2 оборотах. Такое решение позволяет обеспечить надежное получение требуемой формы среза. Если блок 103 совершает меньше одного оборота для разрыва изделия, то повышается вероятность неконусных концов, плохого соединения нитей троса.
Вариант 3 осуществления
В одном из вариантов осуществления блок 104 протяжки представляет собой трубку, в которую встроены прижимные ролики для перемещения изделия. Привод приводит в движение ролики, которые в свою очередь перемещают отрезанное изделие. Блок 104 и блок 102 должны быть синхронизированы друг с другом, чтобы не происходило наложения отрезанной и отрезаемой частей изделия.
Варианты осуществления не ограничиваются описанными здесь вариантами осуществления, специалисту в области техники на основе информации, изложенной в описании, и знаний уровня техники станут очевидны и другие варианты осуществления решения, не выходящие за пределы сущности и объема данного решения.
Элементы, упомянутые в единственном числе, не исключают множественности элементов, если отдельно не указано иное.
Под функциональной связью элементов следует понимать связь, обеспечивающую корректное взаимодействие этих элементов друг с другом и реализацию той или иной функциональности элементов. Частными примерами функциональной связи может быть связь с возможностью обмена информацией, связь с возможностью передачи электрического тока, связь с возможностью передачи механического движения, связь с возможностью передачи света, звука, электромагнитных или механических колебаний и т. д. Конкретный вид функциональной связи определяется характером взаимодействия упомянутых элементов, и, если не указано иное, обеспечивается широко известными средствами, используя широко известные в технике принципы.
Способы, раскрытые здесь, содержат один или несколько этапов или действий для достижения описанного способа. Этапы и/или действия способа могут заменять друг друга, не выходя за пределы объема формулы решения. Другими словами, если не определен конкретный порядок этапов или действий, порядок и/или использование конкретных этапов и/или действий может изменяться, не выходя за пределы объема формулы решения.
В заявке не указано конкретное программное и аппаратное обеспечение для реализации блоков на чертежах, но специалисту в области техники должно быть понятно, что сущность решения не ограничена конкретной программной или аппаратной реализацией, и поэтому для осуществления решения могут быть использованы любые программные и аппаратные средства, известные в уровне техники. Так, аппаратные средства могут быть реализованы в одной или нескольких специализированных интегральных схемах, цифровых сигнальных процессорах, устройствах цифровой обработки сигналов, программируемых логических устройствах, программируемых пользователем вентильных матрицах, процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, электронных устройствах, других электронных модулях, выполненных с возможностью осуществлять описанные в данном документе функции, компьютерах либо комбинации вышеозначенного.
Несмотря на то, что примерные варианты осуществления были подробно описаны и показаны на сопроводительных чертежах, следует понимать, что такие варианты осуществления являются лишь иллюстративными и не предназначены ограничивать более широкое решение, и что данное решение не должно ограничиваться конкретными показанными и описанными компоновками и конструкциями, поскольку различные другие модификации могут быть очевидны специалистам в соответствующей области.
Признаки, упомянутые в различных зависимых пунктах формулы, а также реализации, раскрытые в различных частях описания, могут быть скомбинированы с достижением полезных эффектов, даже если возможность такого комбинирования не раскрыта явно.
Любые числовые значения, изложенные в материалах настоящего описания или на фигурах, предназначены для включения всех значений от нижнего значения до верхнего значения приращениями в один единичный элемент при условии, что есть интервал по меньшей мере в два единичных элемента между любым нижним значением и любым верхним значением. В качестве примера, если изложено, что величина составляющей или значения технологического параметра, например, такого как температура, давление, время, и тому подобное, например, имеет значение от 1 до 90, предпочтительно от 20 до 80, более предпочтительно от 30 до 70, подразумевается, что значения, такие как от 15 до 85, от 22 до 68, от 43 до 51, от 30 до 32, и т. д., в прямой форме перечислены в этом описании решения. Что касается значений, которые являются меньшими, чем единица, при необходимости, один единичный элемент считается имеющим значение 0,0001, 0,001, 0,01 или 0,1. Таковые являются всего лишь примерами того, что определенно подразумевается, и все возможные комбинации многочисленных значений между перечисленными самым низким значением и самым высоким значением должны считаться изложенными в прямой форме в этой заявке подобным образом.