Устройство для обработки рулонных и листовых материалов
DEVICE FOR PROCESSING ROLLED AND SHEET MATERIALS

Область техники
Изобретение относится к области механической обработки листового, или рулонного, или слоистого материала, в частности к средствам механической деформации, например, путем тиснения материала, в частности, фольгированного, или для пробивки материала, или вырубки заготовок.
Предшествующий уровень техники
Известно устройство для выполнения тиснения на плоских материалах, в частности, выполненных в форме полосок или лент (WO 00/56475 28.09.2000), содержащее, по крайней мере, два валика для выполнения тиснения, в том числе первый приводной валик и сопряженный валик, которые расположены параллельно друг другу в держателе и могут быть расположены таким образом, чтобы входить в определенный взаимный контакт, при этом, по крайней мере, один из валиков для выполнения тиснения находится в заменяемом узле, причем заменяемый узел снабжен удерживающими устройствами, и держатель содержит гнезда, форма которых является по существу комплиментарной для удерживающих устройств, так, что заменяемый узел может быть введен в заранее определенном положении в держатель путем ввода удерживающих устройств в соответствующие гнезда.
Известно также переналаживаемое устройство для тиснения (WO 2006/027809, 16.03.2006), состоящее из двух неподвижных сторон и двух подвижных сторон, каждая из которых имеет наружные и внутренние поверхности. Внутренние поверхности устройства содержат два верхних углубления и два нижних углубления с профилем в виде дуги окружности для удерживания торцевых фланцев двух валков для тиснения, а подвижные стороны соединены с неподвижными сторонами и с соответствующими средствами оперирования. В первом рабочем положении подвижные стороны подходят к неподвижным сторонам, а соответствующие верхние и нижние углубления, посредством взаимодействия друг с другом, образуют две пары круглых посадочных мест для фланцев валков. Во втором рабочем положении подвижные стороны отстоят от неподвижных сторон, и каждое из верхних углублений образует, посредством взаимодействия с соответствующим полукруглым закрывающим фланцем, две пары круглых посадочных мест для фланцев валков. Изобретение позволяет уменьшить количество операций, необходимых для перехода от «гнездового» типа тиснения к типу «кончик к кончику» при использовании одного и того же устройства, кроме того, уменьшено время, необходимое для переналадки устройства, каждый раз, когда возникает необходимость в переходе от одного типа изготовления к другому.
Известно также устройство тиснения (RU 2364512, 20.08.2009), содержащее станину, ось ведущего вала с размещенным на ней ведущим валом, привод ведущего вала, соединенный с ведущим валом, и, по меньшей мере, одну ось ведомого вала с размещенным на ней ведомым валом, шарнирные опорные элементы, соединенные с концами оси ведомого вала. Данное устройство содержит средство регулирования положения ведомого вала, шарнирно установленное на станине и выполненное в виде двух соединителей, одними концами шарнирно соединенных со станиной, а другими концами шарнирно соединенных с торцами компенсирующих элементов, которые другими своими торцами соединены со станиной, при этом шарнирные опорные элементы установлены на соединителях. Каждый компенсирующий элемент выполнен в виде полого цилиндра из упругопластичного материала с герметично закрытыми торцами. Причем внутренняя полость цилиндра сообщена с источником рабочего агента, а в каждом соединителе выполнено сквозное отверстие, в котором размещен шарнирный опорный элемент. Изобретение по RU 2364512 обеспечивает создание устройства тиснения, в котором будет обеспечиваться одновременное перемещение осей в нескольких направлениях на разные величины.
Раскрытие изобретения
Техническая проблема, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в упрощении конструкции устройства при одновременно расширении его эксплуатационных и функциональных возможностей.
Заявленное устройство для обработки рулонных и листовых материалов содержит станину, ведущий валик, установленный на валу, и, по меньшей мере, один ведомый валик, установленный с возможностью вращения на оси ведомого валика. На ведущем или/и ведомом валиках выполнены средства тиснения, или средства пробивки, или средства вырубки, которые могут быть выполнены непосредственно на самих валиках или в виде обечаек, закрепляемых на валиках. Ось ведомого валика выполнена с возможностью установки на станине при помощи средств регулирования положения ведомого валика относительно ведущего валика, причем средства регулирования положения ведомого валика расположены со стороны концевых частей оси ведомого валика и состоят из двух пневмоприводов перемещения ведомого валика, с одной стороны жестко связанных со станиной, и шарнирно присоединенных к пневмоприводам двух соединительных механизмов, связывающих пневмоприводы - пневмоцилиндры одностороннего действия с осью ведомого валика. Каждый из соединительных механизмов, связывающих соответствующий пневмоцилиндр с осью ведомого валика, выполнен в виде двух взаимодействующих между собой элементов - толкателя с отверстием для жесткого закрепления оси ведомого валика, и передаточного звена, шарнирно прикрепленного одним концом к станине, другим концом шарнирно связанного с внешним соединительным элементом пневмоцилиндра.
В предпочтительном варианте исполнения устройства в качестве пневмоцилиндра одностороннего действия используют пневмомускул, в частности, пневмомускул MAS компании FESTO. Передаточное звено предназначено для передачи движения от пневмоцилиндра (пневмомускула) к оси ведомого валика. Одна сторона (верхняя) передаточного звена в зоне между шарниром крепления к пневмоцилиндру (пневмомускулу) и шарниром крепления к станине выполнена с вертикальной выемкой для установки в нее оси ведомого валика, а другая сторона, предпочтительно плоская, предназначена для контакта с толкателем и взаимодействия с ним при работе устройства. Для реализации взаимодействия с передаточным звеном толкатель выполнен с выступом (по типу ступеньки), обращенным по направлению к передаточному звену и станине. Поверхность выступа толкателя, взаимодействующая с передаточным звеном, может иметь выпуклый профиль. Или поверхности передаточного звена, взаимодействующая с выступом толкателя может иметь выпуклую форму.
Кроме того, в станине размещен подпружиненный опорный элемент, а в оси ведомого валика выполнено перпендикулярное ее продольной оси резьбовое отверстие, предназначенное для установки в нем регулируемого упора, в качестве которого, как правило, используется резьбовой элемент с возможностью блокировки его положения относительно оси ведомого валика. Регулируемый упор осуществляет взаимодействие с подпружиненным опорным элементом станины для воздействия на ведомый валик в направлении, перпендикулярном продольной оси ведомого валика. Кроме того, ось ведомого валика в месте расположения выемки передаточного звена, выполнена с кольцевой проточкой, в которой установлено эластичное кольцо, взаимодействующее с передаточным звеном.
Технический результат, который достигается заявленным устройством для обработки рулонных и листовых материалов, заключается в упрощении конструкции устройства, устройство также повышает надежность работы при одновременном расширении функциональных возможностей, обеспечивающих использование устройства не только для тиснения, но и для пробивки рулонного или листового материала или для вырубки заготовок или подобных изделий из рулонного или листового материала, при этом конструкция существенно упрощает замену ведомого валика и, тем самым, упрощает переналаживание устройства с одного вида продукции на другой (изменение рисунка тиснения или формы вырубаемой заготовки и т.п.) и с одного вида обработки на другой, например, замену тиснения, на пробивку или на вырубку. При этом замена ведомого валика производится максимально упрощенно при исключении отклонений оси ведомого валика от заданного положения и дополнительной регулировки. Устройство позволяет обрабатывать рулонные или листовые материалы в широком диапазоне толщин, что расширяет его эксплуатационные возможности.
Указанные выше свойства предлагаемого устройства обусловлены его следующими конструктивными особенностями.
Перемещаемая ось ведущего валика закреплена на толкателе, у которого отсутствует непосредственная связь с пневмоцилиндром, что исключает необходимость изготовления достаточно сложного узла соединения оси ведомого валика с внешним соединительным элементом пневмоцилиндра, при этом существенное упрощение конструкции устройства и упрощение сборки-разборки его части, относящейся к ведомому валику, обеспечивается за счет того, что ось ведомого валика свободно устанавливается в выемки, выполненные в передаточных звеньях, каждый из которых связан с соответствующим пневмоцилиндром (пневмомускулом), а затем толкатели надеваются с двух сторон на ось ведомого валика и жестко скрепляются с ней винтами, одновременно входя в контакт с нижними сторонами передаточных звеньев своими выступами - ступеньками.
Кроме того, наличие подпружиненного опорного элемента, установленного в станине и взаимодействующего с регулируемым упором оси ведомого валика, с одной стороны, обеспечивает поджатие выступа толкателя к нижней поверхности передаточного элемента (усилие поджатия устанавливается линейным перемещением регулируемого упора), с другой стороны, за счет наличия пружины компенсирует возможные отклонения положения оси ведомого валика в вертикальной плоскости, а также возвращает ведомый валик в исходное положение, отводя его от ведущего валика, после снятия усилия от пневмоцидиндра. Можно также отметить, что при использовании пневмомускула отклонения положения оси ведомого валика в вертикальной плоскости сглаживает конструкция пневмомускула - резиновый шланг, обладающий эластичностью.
Эластичное кольцо, расположенное в кольцевой проточке оси ведомого валика и взаимодействующее с передаточным звеном, компенсирует возможные перемещения оси ведомого валика горизонтальной плоскости, т.е. в направлении, перпендикулярном направлению действия подпружиненного элемента, что необходимо, например, если ведомый валик связан с ведущим валиком зубчатой передачей, или при тиснении, когда нужно, чтобы элементы средств тиснения (например, углубления и выступы), размещенные на ведущем валике и ведомом валике, приняли правильное положение относительно друг друга.
Для простоты изложения и понимания в описании использованы термины «вертикальный», «горизонтальный», «верхний», «нижний», которые относятся к изобретению исключительно в ориентации, показанной на чертежах, и не должны применяться к реальному устройству.
Заявленное устройство имеет простую конструкцию, что обусловливает надежность ее работы, а также за счет предлагаемого выполнения соединительных механизмов, связывающих пневмоцилиндры (пневмомускулы) с осью ведомого валика, возможно плавное перемещение оси ведомого валика в направлении ведущего валика с компенсацией возможных отклонений в положении оси ведомого валика при синхронной работе пневмоцилиндров или, при необходимости, при их работе в дифференциальном режиме.
Краткое описание чертежей
На чертежах показано следующее:
На фиг. 1 - продольный разрез заявленного устройства.
На фиг. 2 - разрез А-А с фиг. 1.
На фиг. 3 - толкатель.
На фиг. 4 - сечение Б-Б с фиг. 3.
На фиг. 5 - промежуточное звено.
На фиг. 6 - ось ведомого валика.
На фиг. 7 - сечение В-В с фиг. 6.
На фиг. 8 - общий вид устройства.
На чертежах позициями обозначено:
1 - станина;
2 - ведущий валик;
3 - вал ведущего валика;
4 - ведомый валик;
5 - ось ведомого валика;
6 - передаточное звено;
7 - толкатель;
8 - отверстие в толкателе;
9 - резьбовое отверстие в оси ведомого валика;
10 - подпружиненный опорный элемент, размещенный в станине;
11 - пневмомускул (пневмоцилиндр);
12 - шарнир крепления передаточного звена к станине;
13 - шарнир крепления передаточного звена к внешнему соединительному элементу пневмомускула;
14 - верхняя сторона передаточного звена;
15 - выемка в передаточном звене под ось ведомого валика;
16 - нижняя сторона передаточного звена;
17 - выступ толкателя;
18 - поверхность выступа толкателя, взаимодействующая с нижней стороной передаточного звена;
19 - отверстие в передаточном звене под шарнир крепления к станине;
20 - отверстие в передаточном звене под шарнир крепления к внешнему соединительному элементу пневмомускула;
21 - пружина подпружиненного опорного элемента;
22 - регулируемый упор (резьбовой элемент), установленный в оси ведомого валика;
23 - кольцевая проточка в оси ведомого валика;
24 - эластичное кольцо, устанавливаемое в кольцевой проточке ведомого валика;
25 - резьбовое отверстие для регулируемого упора.
Пример осуществления изобретения
Следует учитывать, что конкретное устройство, показанное на прилагаемых чертежах и описанное ниже, является просто иллюстративным примером настоящего изобретения, данный пример не должен толковаться в ограничивающем смысле, изобретение может быть реализовано в альтернативных вариантах.
Устройство для обработки рулонных и листовых материалов содержит станину 1, ведущий валик 2, установленный на валу 3, и, по меньшей мере, один ведомый валик 4, установленный с возможностью вращения на оси 5 ведомого валика. Вал 3 ведущего валика 2 выполнен с возможностью соединения с приводом вращения (не показан). На ведущем или/и ведомом валиках выполнены средства тиснения, или средства пробивки, или средства вырубки, которые могут быть выполнены непосредственно на самих валиках или в виде обечаек, закрепляемых на валиках.
Средства регулирования положения ведомого валика 4 расположены вблизи концов оси ведомого валика 4 и образованы из двух пневмоприводов -пневмоцилиндров и связанных с ними двух соединительных механизмов, каждый из которых состоит из двух звеньев - передаточного звена 6, связанного с пневмоприводом, и толкателя 7, жестко скрепленного с концом оси ведомого валика 4 и взаимодействующего с передаточным звеном 6.
Ось 5 ведомого валика установлена на станине 1 при помощи средств регулирования положения ведомого валика 4 относительно ведущего валика 2 и жестко закреплена по концам в толкателе 7. Толкатель 7 выполнен со сквозным ступенчатым отверстием 8 (см. фиг. 3 и 4), а ось 5 ведомого валика -с резьбовым отверстием 9 (см. фиг. 6), выполненным вдоль продольной оси ведомого валика 4. При сборке толкатели 7 с каждой стороны оси 5 ведомого валика надеваются на ось 5 таким образом, что концевая часть оси 5, имеющая уменьшенный диаметр, выводится через соответствующую часть ступенчатого отверстия 8 толкателя 7 и далее производится соединение толкателя 7 и оси 5 ведомого валика посредством резьбового элемента (винта), ввинчиваемого в резьбовое отверстие 9 оси 5 ведомого валика и поджимающего толкатель 7 к оси 5 ведомого валика.
В качестве привода для перемещения оси 5 ведомого валика в направлении вала 3 ведущего валика использованы два пневмоцилиндра, которые жестко соединены со станиной 1 и связаны через соединительный механизм, а именно, через передаточное звено 6 (см. фиг. 5) и толкатель 7 (см. фиг. 3 и 4) с осью 5 ведомого валика.
В предпочтительном примере реализации изобретения в качестве пневмоцилиндра одностороннего действия использовано изделие «Пневмомускул MAS» компании FESTO (www.festo.com). Далее по тексту пневмоцилиндр и пневмомускул обозначены одной и той же позицией 11, на чертежах приведено конкретное выполнение устройства с использованием пневмомускула. Пневмомускул MAS представляет собой гибкий резиновый шланг со средством подсоединения к нему источника сжатого воздуха, армированный прочными нитями, образующими трехмерную сетку с ячейками в форме ромба, по торцам резиновый шланг герметично закрыт и оснащен внешними соединительными элементами. При подаче давления резиновый шланг пневмомускула 11 раздувается, поперечное сечение резинового шланга увеличивается за счет деформации эластичного материала (резины), из которого выполнен шланг, соответственно, длина пневмомускула 11 уменьшается и возникает тяговое усилие значительной величины в осевом направлении. Предпочтительное использование пневмомускула обусловлено тем, что тяговое усилие, развиваемое пневмомускулом, при малом ходе в несколько раз превышает усилие, которое можно получить от обычного пневмоцилиндра, при этом потребляемая энергия существенно меньше.
Передаточное звено 6 соединительного механизма шарнирно прикреплено одним концом к станине 1 посредством шарнира 12, другим концом шарнирно связанного с внешним соединительным элементом пневмомускула 11 посредством шарнира 13. Верхняя сторона 14 передаточного звена 6 в зоне между шарниром 13 крепления внешнего соединительного элемента пневмомускула 11 и шарниром 12 крепления к станине 1 выполнена с вертикальной выемкой 15 для размещения в ней оси 5 ведомого валика, а другая сторона (нижняя) 16, предпочтительно плоская, предназначена для контакта и взаимодействия с толкателем 7, в котором жестко закреплен конец оси 5 ведомого валика. При этом толкатель 7 выполнен с выступом 17 (по типу ступеньки), обращенным по направлению к передаточному звену 6 и станине 1, и предназначенным для взаимодействия своей поверхностью 18 (см. фиг. 4) с нижней стороной 16 передаточного звена 6. На фиг. 6 показана конструкция передаточного звена 6 с выемкой 15 под ось 5 ведомого валика, с отверстием 19 под шарнир 12 крепления к станине 1 и с отверстием 20 под шарнир 13 крепления к внешнему соединительному элементу пневмомускула 11.
В станине 1 размещен подпружиненный опорный элемент 10, взаимодействующий с пружиной 21, а в оси 5 ведомого валика выполнено перпендикулярное ее продольной оси резьбовое отверстие 25, предназначенное для установки в нем регулируемого упора 22 (резьбового элемента) со стопором, предназначенного для взаимодействия с подпружиненным опорным элементом станины, воздействующим на ведомый валик в направлении, перпендикулярном продольной оси ведомого валика. На фиг. 6 и 7 показана ось 5 ведомого валика. В месте расположения выемки 15 передаточного звена 6, на оси 5 выполнена кольцевая проточка 23, в которой установлено эластичное кольцо 24, взаимодействующее с передаточным звеном.
При замене ведомого валика 4 вывинчивают резьбовые элементы, соединяющие ось 5 ведомого валика 4 с толкателем 7, снимают толкатели и выводят ось 5 из выемок 15 передаточного звена 6. На это место, в выемки 15 устанавливают новую ось 5 с новым ведомым валиком, надевают с боков на концы оси 5 толкатели 7, одновременно вводя поверхность 18 их выступов 17 в контакт с нижней поверхностью 16 передаточного звена 6, и завинчивают резьбовой элемент, соединяющий ось 5 и толкатель 7. При этом регулируемый упор 22 (резьбового элемента) опирается на подпружиненный опорный элемент с пружиной 23. Усилие, развиваемое пружиной 23, определяется длиной регулируемого упора 22. Это усилие возвращает ведомый валик 4 в исходное положение после сброса давления воздуха из пневмомускулов (пневмоцилиндров) 11 и позволяет регулировать начальное взаимное положение толкателя 7 и передаточного звена 6.
Как видно из приведенного описания, при замене ведомого валика не требуется разбирать средства регулирования положения ведомого валика, в том числе соединительный механизм, осуществляющий передачу усилия от пневмомускулов (пневмоцилиндров) 11 к оси 5 ведомого валика 4. По этой причине при замене любая ось ведомого валика всегда занимает одно и то же положение, в связи с чем, предложенное устройство не требует дополнительной регулировки в случае замены ведомого валика.
Работа устройства поясняется на примере выполнения тиснения.
Перед тем как начать операцию тиснения, между поверхностями вращения ведущего валика 2 и ведомого валика 4 размещают материал, на поверхности которого должно выполняться тиснение. Далее, в полости шлангов пневмомускулов 11 подают давление воздуха, длина пневмомускулов уменьшается, создавая тяговое усилие, направленное вниз. При этом происходит поворот передаточного звена 6 относительно шарнира 13 (относительно внешнего соединительного элемента пневмомускула) и вокруг шарнира 12 крепления к станине 1. Нижняя сторона 16 передаточного звена 6 при этом давит на поверхность 18 выступа 17 толкателя 7 и перемещает его вместе с жестко закрепленной в толкателях 7 осью 5 ведомого звена в направлении ведущего валика 2, при этом ведомый валик 4 сближается с ведущим валиком 2 до достижения заданного положения и удерживается в этом положении пневмомускулами 11, обеспечивая заданное усилие, необходимое для осуществления тиснения (в других случаях - для пробивки, или вырубки). При этом поверхности вращения валиков 2 и 4 или средства тиснения, расположенные на них, вступают в контактное взаимодействие через материал, на поверхности которого будет выполнено тиснение. Перемещение ведомого валика 4 производится плавно, без скачков, за счет движения, передаваемого от пневмомускула 11 на передаточное звено 6, которое, перемещаясь вниз, нажатием своей нижней стороной на выступ толкателя 7, изменяет положение оси 5 ведомого валика, приближая ведомый валик 4 к ведущему валику 2 на заданное расстояние или до их полного контакта.