МАШИНА ТЕПЛОВОЙ РЕЗКИ И ВИХРЕТОКОВЫЙ ДАТЧИК ДЛЯ МАШИНЫ ТЕПЛОВОЙ РЕЗКИ

Полезная модель относится к термической (тепловой) резке металлов, а более конкретно к конструкции универсальной малогабаритной машины тепловой резки и может быть использована в машиностроении, судостроении и других отраслях промышленности.
Известна установка для плазменной вырезки деталей, выполненная по проекту 9964-219, АО "УралНИТИ", г.Екатеринбург, содержащая консольно-портальную машину с магнитным копированием, рельсовый путь и каретку с плазмотроном.
Известны многорезаковые портальные машины для термической обработки, в том числе с ЧПУ, позволяющие производить одновременную резку двумя или несколькими резаками, например, по патентам на полезную модель №53609 и 54842.
Известна также спроектированная в ОАО «ЦТСС» (г.Санкт-Петербург) универсальная машина тепловой резки типа «Ритм-М» (УМТР «Ритм-М»), принятая за прототип (Вестник технологии судостроения, 2003, №10, с.48-51). Эта машина построена по модульному принципу, предусматривающему возможность установки на одном портале различных комбинаций из плазменного, кислородных (газовых) и лазерного специализированных суппортов. Так на рисунке в указанной журнальной статье представлен вариант УМТР с двумя газовыми и одним плазменным специализированными суппортами.
Однако такие универсальные машины тепловой резки являются сугубо стационарными, достаточно тяжелыми и дорогостоящими. Они рентабельны только при больших объемах резки металлических листов и постоянной загрузке. В настоящее время на рынке наблюдается спрос на облегченные дешевые машины тепловой резки, например консольные или портальные с односторонним приводом, которые способны производить газовую или плазменную резку сменными резаками.
Задачей заявленного технического решения является получение конструкции облегченной универсальной машины тепловой резки, используемой как для газовой, так и плазменной резки сменным инструментом - плазмотроном или газовым резаком, защищенным от деформации и поломок при наезде на неровности разрезаемого листа или кромки вырезанных деталей. Решение этой задачи обеспечивает получение таких технических результатов как компактность конструкции, а также предотвращение возможных аварий.
Указанная компактность достигается в техническом решении машины тепловой резки, содержащей вертикальный электропривод с редуктором, устройство ЧПУ и суппорт, выполненный в виде консоли, содержащий узел держателя резака, упорную планку и подпятник, в который упирается штанга электропривода, и снабженной сменными газовым и плазменным резаками, один из которых - рабочий установлен в узел держателя резака. Кроме того, в суппорте установлены параллельно оси резака два датчика расстояния до металлической поверхности, один из которых индуктивный, а другой - вихретоковый. При этом узел держателя резака присоединен к подпятнику двумя плоскими пружинами с жестко закрепленными концами, расположенными с зазором параллельно друг другу и поперечно вертикальной оси рабочего резака, и прижат ими к упорной планке, а в корпусе машины имеется гнездо для хранения сменного резака.
Предотвращение аварий машины тепловой резки при наезде резака на неровности разрезаемого листа или кромки вырезанных деталей достигается в техническом решении, при котором у вихретокового датчика чувствительный элемент выполнен в виде одновитковой антенны, охватывающей наконечник рабочего резака, выполненной из жаропрочной немагнитной проволоки, например, из нихрома или нержавеющей стали, диаметром порядка 4 мм, с диаметром витка порядка 60 мм и длиной выводов от витка порядка 120 мм. Указанные размеры антенны были получены эмпирически при проведении испытаний опытного образца машины.
Заявленное техническое решение поясняется рисунком (фиг.), на котором представлена конструкция предложенной машины тепловой резки, и фотографией суппорта опытного образца машины.
Машина тепловой резки содержит электропривод с редуктором 1, вертикальную штангу 2 и суппорт, состоящий из подпятника 3, упорной планки 4, узла держателя резака 5 с хомутом 6. Узел держателя резака присоединен к подпятнику через систему плоских пружин 7.
Узел держателя резака снабжен двумя датчиками расстояния до металлической поверхности, один из которых - индуктивный 8 с настроечным элементом 9, служащий для автоматической установки исходного положения плазмотрона по вертикальной оси в момент его касания с разрезаемым листом 10. Другой датчик - вихретоковый 11, предназначенный для автоматической стабилизации рабочего зазора газового резака 13. Этот датчик имеет чувствительный элемент - антенну 12, которая также служит для защиты газового 13 или плазменного 14 резаков от наездов на неровности разрезаемого листа или кромки вырезанных деталей раскроя. Чувствительный элемент 12 выхретокового датчика 11 выполнен в виде сменной одновитковой антенны, охватывающей наконечник резака, изготовленной из жаропрочной немагнитной проволоки диаметром порядка 4 мм, например из нихрома или нержавеющей стали, с диаметром витка 60 мм и длиной выводов от витка 120 мм.
Заявленное устройство работает следующим образом.
Газовый резак 13 закрепляется в держателе 5 с помощью хомута 6 таким образом, чтобы его наконечник выступал на 7÷10 мм за пределы витка антенны 12. С помощью устройства ЧПУ машины тепловой резки, не показанного на рисунке, электропривод 1 в ручном режиме опускает штангу 2 и останавливает ее движение в момент достижения заданного рабочего зазора 7÷12 мм между листом 10 и наконечником газового резака. Величина заданного рабочего зазора проверяется щупом из неэлектропроводящего материала. Рукояткой «Установка высоты» в электронном блоке, не показанном на рисунке, вихретокового датчика 11, аналогом которого может служить, например, ДВТ60 производства ООО «Эталрос» г. Ростов-на-Дону, устанавливается нулевое значение выходного сигнала датчика. Резак поджигается, начинается процесс газовой резки при движении суппорта по программе, заложенной в УЧПУ. Электропривод 1, управляемый выходным сигналом вихретокового датчика 11, поддерживает постоянство рабочего зазора, при котором выходной сигнал равен 0 вольт. Держатель 5 плотно прижат к упорной планке 4 пружинами 7, не допускающими его колебаний по вертикальной оси. При наезде витка антенны 12 на металлическое препятствие в виде торчащей кромки выпавшей вырезанной детали электронный блок датчика вырабатывает аварийный сигнал на останов движения машины тепловой резки. Индуктивный датчик 8 с настроечным элементом 9 при газовой резке в работе не участвуют.
Перед началом плазменной резки вместо газового резака 13 в держателе 5 с помощью хомута 6 закрепляется плазменный резак 14 таким образом, чтобы его наконечник выступал на 3÷5 мм за пределы антенны 12. Вихретоковый датчик 11 отключается от управления вертикальным электроприводом. С помощью устройства ЧПУ машины тепловой резки электропривод 1 в автоматическом режиме опускает штангу 2 до упора наконечника плазмотрона в лист 10, после чего пружины 7 начинают отгибаться, держатель 5 отрывается от упорной планки 4, а воздушный зазор между индуктивным датчиком 8 и его настроечным элементом 9 увеличивается, что приводит к возникновению выходного сигнала индуктивного датчика на останов электропривода 1. Такие датчики также известны и используются в качестве индуктивных бесконтактных выключателей, например, типа BKAC2-31-N-2-250 инд-3В-S4, выпускаемых НПК «Теко» г.Челябинск. Устройство ЧПУ фиксирует вертикальную координату вертикального электропривода, соответствующую положению касания наконечника плазмотрона с листом 10, после чего автоматически поднимает держатель с плазмотроном на заданный рабочий зазор. Рукояткой «Установка высоты» в электронном блоке вихретокового датчика 11 устанавливается нулевое значение выходного сигнала датчика. Резак поджигается, начинается процесс плазменной резки при движении суппорта по программе, заложенной в УЧПУ, с использованием известного электродугового стабилизатора рабочего зазора. При наезде витка антенны 12 на металлическое препятствие в виде торчащей кромки выпавшей вырезанной детали электронный блок вихретокового датчика вырабатывает аварийный сигнал на останов движения машины тепловой резки.