МАШИНА ДЛЯ ОБВЯЗКИ АРМАТУРНЫХ ПРУТКОВ
REINFORCING BAR CONNECTING MACHINE

Область изобретения
Настоящее изобретение относится к машине для обвязки арматурных прутков, содержащей обвязывающее устройство, которое обвязывает ориентированные арматурные прутки путем скручивания проволоки, обмотанной петлей вокруг этих арматурных прутков.
Предшествующий уровень техники
Известна машина для обвязки арматурных прутков в точках пересечения, используемая в процессе установки арматуры при строительстве конструкций из армированного бетона. Такая машина снабжена устройством для обвязки арматурных прутков. Как раскрыто в JP-B2-3496463, обвязывающее устройство содержит гильзу, расположенную в корпусе машины, и крюки для обвязки арматурных прутков, шарнирно установленных на конце гильзы, вал, расположенный внутри гильзы и создающий нагрузку для продвижения, отвода и вращения гильзы, и зацепляющие средства (ребра) для управления вращением гильзы во взаимодействии со стопорами вращения, расположенными в корпусе машины, при этом подача гильзы осуществляется путем вращения вала электродвигателем, при этом, соответственно закрывая и приводя в действие крюки для их захвата проволоки, обвязывающей арматурные прутки, и при дальнейшем вращении крюков вместе с гильзой скручиванием проволоки и связыванием арматурных прутков.
В обвязывающем механизме, описанном выше, гильза имеет двойную структуру, содержащую внешнюю гильзу и внутреннюю гильзу, и передняя часть внешней гильзы удерживает крюки с возможностью вращения, а задняя часть внешней гильзы препятствует выпадению шпонки, зацепляющейся с винтовой канавкой вала, при этом к передней части внутренней гильзы прикреплен вал для удержания направляющего пальца для открывания и закрывания крюков, и задний конец удерживает шпонку вставленной. Внешняя гильза и внутренняя гильза приводятся в действие совместно, для чего, как показано на фиг.11, из внешней гильзы 51 во внутреннюю гильзу 52 ввинчен винт 53.
Однако в описанной выше конструкции между валом 54 и крюками 56, которые собственно и захватывают и скручивают проволоку, расположены четыре детали, а именно шпонка 55, внутренняя гильза 52, установочный винт 53 и внешняя гильза 51, что приводит к усложнению конструкции.
Нагрузка передается от внутренней гильзы на внешнюю гильзу через винт 53, однако предпочтение отдается минимизации размеров и нет возможности использовать крепежное средство большого размера, поэтому во время многократного использования установочный винт 53 легко ослабевает.
Пара крюков 56 (один из них не показан) прикреплена к переднему концу внешней гильзы 51, а задняя часть внешней гильзы 51 покрывает шпонку 55, предотвращая ее выпадение в сторону внешней периферии, поэтому внешняя гильза неизбежно имеет большую длину в продольном направлении за пределами внутренней гильзы 52, и от такой сдвоенной конструкции невозможно отказаться, поэтому диаметр и вес неизбежно увеличиваются.
Кроме того, между внутренней гильзой 52 и валом 54 установлена пружина 57, работающая на сжатие, поэтому крюки 56 в начальном состоянии находятся в заранее определенном раскрытом положении, в между этими деталями создается определенное сопротивление так, что внутренняя гильза 52 легко вращается вместе с валом 54, однако пружина 57 расположена внутри внутренней гильзы, поэтому нагрузку на пружины увеличить нельзя.
Далее, в механизме скручивания проволоки вал установлен внутри гильзы, и вращение вала преобразуется в осевое возвратно-поступательное перемещение и вращение гильзы, и, в частности, когда гильза после операции скручивания отходит в положение ожидания, два крюка необходимо позиционировать под заранее определенными углами, то есть по обе стороны от проволоки на подающем конце гильзы. Поэтому в последней половине движения отхода гильзы одно ребро гильзы и стопоры вращения корпуса машины расцепляются и гильза отводится вращаясь, а когда другое ребро зацепляется со стопорами вращения и крюки устанавливаются под заранее определенным углом, достигается состояние ожидания. При вращении после расцепления втулка пружины и пружина сжатия располагаются между выступающей частью, выполненной на участке основания вала, и гильзой, и при движении отвода гильзы втулка пружины прижимается к гильзе под нагрузкой пружины сжатия, и благодаря силам трения, возникающего между этими деталями, вал и гильза вращаются совместно.
Однако гильза установлена с возможностью вращения на опорном элементе, выполненном в корпусе машины для обвязки арматурных прутков, и находится в зацеплении с другими элементами. Нормально между гильзой и этими элементами наносят консистентную смазку для уменьшения трения, но в некоторых случаях консистентной смазки недостаточно. В той среде, в которой работает машина, имеются мелкие частицы и летучая пыль, которые могут поглощаться консистентной смазкой. В этих случаях функция смазки ухудшается и трение между гильзой и деталями увеличивается, и легко возникает состояние, когда гильза не может вращаться вместе с валом и крюки не могут вернуться в положение ожидания. Если крюки не могут вернуться в положение ожидания, то из-за неправильной ориентации крюков при операции скручивания проволока не захватывается и операцию скручивания выполнить невозможно. Чтобы такое состояние не возникало, необходимо использовать толстую пружину сжатия с большим усилием и увеличить силу трения между гильзой и валом с помощью дополнительных компонентов, а это приводит к увеличению габаритов и усложнению конструкции, что влечет повышение себестоимости.
Краткое описание изобретения
Один из вариантов настоящего изобретения создает машину для обвязки арматурных прутков, содержащую обвязывающее устройство, имеющее упрощенную конструкцию и уменьшенные размеры и вес и выполненное с возможность выдерживать достаточно высокие нагрузки.
Кроме того, один из вариантов настоящего изобретения создает машину для обвязки арматурных прутков, в которой крюки гильзы после операции скручивания могут правильно возвращаться в заранее определенное положение ожидания путем надежного совместного вращения гильзы и вала, обеспечиваемого простой структурой.
Согласно одному из вариантов настоящего изобретения машина для обвязки арматурных прутков содержит главную гильзу, имеющую конец, на котором шарнирно установлен крюк, вал, установленный в главной гильзе 11, спиральную винтовую канавку, выполненную на валу, установочное отверстие, проходящее снаружи внутрь главной гильзы, шпонку, вставленную в установочное отверстие и введенную в зацепление с винтовой канавкой, короткую гильзу, расположенную на внешней периферии главной гильзы и покрывающую шпонку, и зацепляющее средство, сформированное на короткой гильзе и управляющее вращением главной гильзы.
В вышеописанной конфигурации крюки шарнирно установлены на переднем конце главной гильзы, в которую вставлен вал, а шпонка в задней части защищена от выпадения короткой гильзой, поэтому в отличие от известной конфигурации отсутствует необходимость удлинять внешнюю гильзу, и длинной является только одна главная гильза. Поэтому конструкция становится простой и компактной, что позволяет уменьшить ее вес и габариты.
Нагрузка передается от вала на крюки по следующей цепочке: вал, шпонка, главная гильза, крюки, так, что в этой цепочке имеется только два промежуточных компонента. Далее, главная гильза и короткая гильза могут быть совместно зацеплены, и в отличие от известной конструкции, нет необходимости скреплять их крепежным средством, поэтому крепежное средство, которое в известной конструкции расположено между внутренней и внешней гильзами, становится ненужным, и с помощью простой конструкции можно передавать большие нагрузки.
На заднем конце главной гильзы установлен амортизатор, который входит в контакт с главной гильзой через втулки пружины так, что когда главная гильза отводится, при этом площадь контакта между амортизаторами и этими втулками может быть большой, что позволяет удовлетворительно поглощать удар.
Короткая гильза может содержать главный корпус 16m и стопорную гильзу, которая может закрывать внешнюю часть шпонки.
В вышеописанной конфигурации внешняя часть шпонки закрыта стопорной гильзой, выполненной из простого кольцевого тела.
Передний и задний концы стопорной гильзы могут соответственно входить в зацепление с ребром, выполненным на внешней периферии главной гильзы и короткой гильзы.
В вышеописанной конфигурации передний и задний концы стопорной гильзы зацеплены с ребром, выполненным на внешней периферии главной гильзы и короткой гильзы, соответственно, так, что вращение главной гильзы может передаваться на короткую гильзу через стопорную гильзу.
Главная гильза и короткая гильза могут находиться в зацеплении друг с другом через шпоночное соединение.
В вышеописанной конфигурации главная гильза и короткая гильза зацеплены друг с другом шпоночным соединением так, что вращение главной гильзы может передаваться непосредственно на короткую гильзу.
Машина для обвязки арматурных прутков может дополнительно содержать отрезное кольцо, которое установлено на внешней периферии главной гильзы, приводит в действие нож для проволоки и может быть зажато и закреплено между короткой гильзой и стопорным кольцом, прикрепленным к главной гильзе.
В вышеописанной конфигурации отрезное кольцо, приводящее в действие нож для проволоки, установлено на внешней периферии вала и зажато и зафиксировано между короткой втулкой и стопорным кольцом, прикрепленным к валу, поэтому отрезное кольцо можно легко установить.
Машина для обвязки арматурных прутков может содержать втулку пружины, надетую на вал, и пружину сжатия, расположенную между коробкой планетарной передачи, соединенной с задним концом вала для поддержки с возможностью вращения планетарных шестерен, образующей механизм редуктора приводного двигателя, и задним концом главной гильзы, и расположенную с внешней стороны втулок пружины.
В вышеописанной конфигурации, между коробкой планетарной передачи, которая с возможностью вращения поддерживает планетарные шестерни, соединенные с задним концом вала и образующие механизм редуктора приводного электродвигателя, и задним концом главной гильзы расположена пружина сжатия, которая находится в зацеплении с внешней поверхностью втулок, установленных на валу так, что толщину пружины сжатия можно легко менять, чтобы получить оптимальное усилие пружины.
Корпус планетарной передачи и вал могут быть соединены параллельным пальцем, при этом палец можно зафиксировать несущим участком коробки.
В вышеописанной конфигурации коробка планетарной передачи и вал соединены параллельным пальцем, и палец зафиксирован несущим участком коробки, поэтому вал можно закреплять легко и надежно.
Между коробкой планетарной передачи и задней втулкой пружины 41 может быть установлен амортизатор 42.
В вышеописанной конфигурации между коробкой планетарной передачи и задней втулкой пружины установлен амортизатор, который может эффективно поглощать удар при отводе главной гильзы.
Кроме того, согласно одному из вариантов настоящего изобретения, машина для обвязки арматурных прутков содержит гильзу, имеющую конец, на котором шарнирно установлен крюк, длинное ребро, удлиненное в осевом направлении гильзы, и короткое ребро, выполненное коротким в осевом направлении, при этом длинное и короткое ребра выполнены на гильзе с интервалом в окружном направлении гильзы, вал, установленный внутри гильзы, спиральную винтовую канавку, выполненную на валу, установочное отверстие, проходящее снаружи внутрь гильзы, шпонку, вставленную в установочное отверстие и введенную в зацепление с винтовой канавкой, стопор вращения, установленный на корпусе машины и выполненный с возможностью зацепления с длинным и коротким ребрами, и амортизатор, расположенный между выступающей частью, расположенной на основании вала, и торцом гильзы. Когда длинное ребро находится в зацеплении со стопором вращения, гильза подается относительно вала при вращении этого вала так, что крюк захватывает проволоку. Когда гильза отходит в положение ожидания при вращении в обратном направлении вала, и короткое ребро выходит из зацепления со стопором вращения, вал и гильза интегрально вращаются так, что длинное ребро входит в зацепление со стопором вращения для перевода крюка в заранее определенную ориентацию. Когда гильза отводится назад, за счет силы трения между спиральной винтовой канавкой и шпонкой гильза сталкивается с амортизатором, и вал и гильза вращаются интегрально.
В вышеописанной конфигурации, когда гильза отводится назад, она сталкивается с амортизатором, расположенным между выступающей частью, выполненной на участке основания вала, и торцевой гранью гильзы, при этом амортизатор сжимается и, соответственно, возникает большая сила трения между спиральной винтовой канавкой вала и шпонкой втулки. Даже если консистентная смазка между гильзой и элементами главного корпуса машины для обвязки арматурных прутков выработается или поглотит мелкие частицы и пыль и потеряет смазывающие свойства, что приведет к потере плавности привода между этими деталями, и сила трения между гильзой и этими деталями увеличится, сила трения, создаваемая сжатым амортизатором значительно превышает силу трения между гильзой и деталями, поэтому, несмотря на простоту конструкции, гильза и вал надежно вращаются совместно друг с другом для возврата крюков в положение ожидания и переводят крюки в заранее определенную ориентацию под углами ожидания.
Дополнительно, становится возможным отсоединить пружину сжатия для увеличения силы трения, поэтому количество деталей можно уменьшить и, в соответствии с пространством, занимаемым исключенными деталями, можно уменьшить общую длину и габариты устройства.
Гильза может сталкиваться с амортизатором при управляемом фиксированном количестве оборотов, после того, как короткое ребро и стопор вращения выйдут из зацепления, когда гильза отводится назад, и приводной двигатель можно останавливать на основе изменения тока или числа оборотов, когда амортизатор сжимается в результате столкновения.
В вышеописанной конфигурации, когда гильза отводится назад из выдвинутого положения в положение ожидания, после того, как короткое ребро и стопоры вращения выйдут из зацепления, гильза сталкивается с амортизатором при управляемом фиксированном числе оборотов, и на основании изменения тока или количества оборотов, когда амортизатор сжимается при ударе, приводной двигатель останавливается так, что без потери плавности работы можно минимизировать удар и повысить долговечность деталей.
Непосредственно перед столкновением гильзы с амортизатором 42 приводной двигатель можно перевести на низкую частоту вращения после того как короткое ребро и стопор вращения выйдут из зацепления друг с другом когда гильза отходит назад, и приводной электродвигатель можно остановить на основании изменения тока или числа оборотов, когда амортизатор сжимается в результате столкновения.
В вышеописанной конфигурации, когда гильза отводится назад, после того, как короткое ребро и стопоры вращения выйдут из зацепления друг с другом, приводным двигателем вала управляют так, чтобы непосредственно перед столкновением гильзы с амортизатором он вращался с низкой частотой, и при низкой частоте при управляемом количестве оборотов гильза сталкивается с амортизатором так, что вплоть до момента непосредственно перед столкновением гильзы и амортизатора приводной двигатель вращается с высокой частотой, а непосредственно перед столкновением гильзы с амортизатором, уменьшая количество оборотов до заданного, операцию скручивания можно выполнить за кратчайшее время, не тормозя амортизатор и т.п., поэтому можно сократить время на проведение серии операций обвязки.
Когда гильза сталкивается с амортизатором, можно отслеживать изменение тока или числа оборотов, когда амортизатор сжимается, и приводной двигатель может совершать фиксированное число оборотов и, затем, останавливаться.
В вышеописанной конфигурации столкновение гильзы с амортизатором можно определить, отслеживая изменение тока или числа оборотов, когда амортизатор сжимается, поэтому отпадает необходимость в использовании датчика положения, в котором используется магнит и т.п., механизм упрощается и его габариты уменьшаются.
Другие цели и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из нижеследующего описания, приложенных чертежей и формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - изображает вид в перспективе внутренней части корпуса машины для обвязки арматурных прутков по иллюстративному варианту настоящего изобретения;
Фиг.2 - вид в перспективе части механизма для скручивания проволоки в сечении;
Фиг.3(а) - продольное сечение скручивающего устройства, а фиг.3(b) сечение по линии Х-Х на фиг.3(а);
Фиг.4 - вид спереди короткой гильзы и стопоров вращения;
Фиг.5 - сечение, иллюстрирующее состояние захвата крюками проволоки;
Фиг.6 - сечение, иллюстрирующее состояние отхода главной гильзы после скручивания проволоки; и
Фиг.7 - диаграмма управления вращением приводного двигателя, допускающего отклонения угла установки крюков в положении ожидания;
Фиг.8 - сечение другого варианта средства, предотвращающего выпадение шпонки;
Фиг.9(а) - сечение еще одного варианта средства предотвращения выпадения шпонки, а фиг.9(b) сечение по линии Y-Y на фиг.9(а);
Фиг.10 - сечение, иллюстрирующее соединенное состояние шпонки между главной гильзой и короткой гильзой;
Фиг.11 - вид в сечении известного скручивающего устройства.
Подробное описание иллюстративных вариантов
Далее со ссылками на чертежи приведено описание иллюстративных вариантов настоящего изобретения.
На фиг.1 представлен вид в перспективе внутреннего пространства корпуса машины для обвязки арматурных прутков. Корпус 1 содержит устройство 3 подачи проволоки для обвязки арматурных прутков, и обвязывающее устройство 4, установленное в корпусе 2, а также катушку с проволокой (не показана), шарнирно установленную с возможностью вращения на задней боковой поверхности корпуса 2.
Устройство 3 подает проволоку w, намотанную на катушку, через направляющую трубку 5 на направляющую 6, с помощью не показанного подающего валка, и загибает проволоку петлей вокруг арматурных прутков (не показаны) между направляющей 6 и нижней направляющей 7, а обвязывающее устройство 4 захватывает и скручивает часть загнутой в петлю проволоки w для обвязки арматурных прутков, и обрезает концы проволочной петли при активации обвязывающего устройства 4.
Устройство 3 подачи проволоки и обвязывающее устройство 4 управляются по постоянному циклу с помощью цепи управления (не показана), и путем нажатия пускового устройства 19, расположенного на рукоятке 2а корпуса 2, и выполняют рабочий цикл, состоящий из операции подачи проволоки и операции скручивания проволоки.
Обвязывающее устройство 4 содержит, как показано на фиг.2 и фиг.3(а) и 3(b), главную гильзу 11, которая расположена внутри корпуса 1 обвязывающей машины и имеет крюки 10 для обвязки арматурных прутков, которые шарнирно и с возможностью вращения установлены на конце гильзы, вал 12, установленный в главной гильзе 11 и создающий нагрузку для подачи и отвода назад и вращения главной гильзы 11, шпонку 15, вставленную в установочное отверстие 13, выполненное в гильзе 11, и зацепленную с винтовой канавкой 14 на валу 12, и короткую гильзу 16, которая управляет вращением главной гильзы 11 во взаимодействии с корпусом 1 обвязывающей машины, при этом вал 12 соединен с редуктором 18, который понижает частоту вращения выходного вала приводного электродвигателя 17 (бесщеточный электродвигатель), как показано на фиг.1.
Вблизи переднего участка прорези 11а, расположенной на передней части главной гильзы 11, по обе стороны от корпуса 21 вала шарнирно установлены два крюка 10, расположенные напротив друг друга. В участке, расположенном немного позади от средней части главной гильзы 11, выполнено установочное отверстие 13 для двух частей шпонки 15. Шпонка 15 содержит шпоночный участок 15а, который выступает внутрь главной гильзы 11 и зацеплен с винтовой канавкой 14 вала 12, который будет описан далее, и выпуклый участок 15b, выступающий наружу от главной гильзы 11.
На валу 12 выполнена спиральная винтовая канавка 14. Перед валом 12 расположен корпус 21 вала. К передней части корпуса 21 вала прикреплен направляющий палец 22, а на задней части интегрально выполнена цилиндрическая деталь 23, в которую вставлена выступающая деталь 24, сформированная на переднем конце вала 12. Выступающая деталь 24 закреплена в своем положении стопорным пальцем 25. Направляющий палец 22 зацеплен с направляющей канавкой 26 крюков 10.
Основание вала 12 прикреплено к центру коробки 27 планетарной передачи (выступающая часть) и интегрально соединено с коробкой 27 планетарной передачи параллельным пальцем 28. Палец 28 защищен от выпадения несущим участком 30 коробки 27 планетарной передачи. Коробка 27 планетарной передачи образует редуктор 18 и поддерживает с возможностью вращения планетарные шестерни, хотя на чертежах это не показано, а планетарные шестерни находятся в зацеплении с солнечной шестерней, которая соединена с выходным валом приводного электродвигателя 17. Внутренняя шестерня 20 находится в зацеплении с планетарными шестернями.
На внешней периферии главной гильзы 11 в положении, закрывающем шпонку 15, установлена короткая гильза 16, а на внутренней периферийной поверхности короткой гильзы 16 выполнена канавка 31, находящаяся в зацеплении с выпуклой частью 15b шпонки 15. Соответственно, шпонка 15 покрыта короткой гильзой 16 и не может выпасть из главной гильзы 11. Выпуклая часть 15b шпонки контактирует с концом канавки и, соответственно, предотвращает перемещение короткой гильзы 16 вперед.
Сзади от короткой гильзы 16 установлено отрезное кольцо 32, а позади отрезного кольца 32 на главную гильзу 11 установлено С-образное стопорное кольцо 29. Соответственно, отрезное кольцо 32 надевается с задней стороны главной гильзу 11 и крепится С-образным стопорным кольцом 29, поэтому отрезное кольцо легко устанавливается. Задняя часть короткой гильзы 16 входит в контакт с отрезным кольцом 32 и ограничивает его перемещение вперед. Отрезное кольцо 32 также зажато между короткой гильзой 16 и С-образным стопорным кольцом 29 и его перемещение вперед и назад ограничено.
На внешней периферии короткой гильзы 16 с интервалами в окружном направлении сформированы два типа ребер 33 и 34 (зацепляющие средства 33 и 34) - длинные и короткие. Длинные ребра 33 расположены на короткой гильзе точно напротив друг друга. С другой стороны, как показано на фиг.4, в корпусе 1 машины для обвязки в верхней и нижней частях, соответствующих ребрам 33 и 34, напротив друг друга расположены два стопора 35 вращения. Стопоры 35 вращения могут поворачиваться вокруг осей 36. Соответственно, когда короткая гильза 16 вращается, и ребра 33, 34 контактируют с одним стопором 35, этот стопор поворачивается, чтобы не создавать помехи ребрам 33, 34. Однако, когда ребра 33, 34 поворачиваются дальше, они приходят в контакт с другим стопором вращения. Другой стопор вращения не может повернуться, поэтому вращение короткой гильзы 16 принудительно прекращается. Стопоры 35 вращения расположены на передней половине диапазона перемещений короткой гильзы 16, которая движется интегрально с главной гильзой 11. Поэтому в положении ожидания длинное ребро 33 расположено между стопорами 35 вращения и короткая гильза 16 вращаться не может, а два крюка 10 расположены горизонтально.
Между главной гильзой 11 и коробкой 27 планетарной передачи расположена пружина 37 сжатия. На передней части коробки 27 планетарной передачи сформирован вогнутый участок 38, а между главной гильзой 11 и вогнутым участком 38 расположены две втулки 40 и 41, прикрепленные к главной гильзе 11. Эти втулки 40 и 41 вставлены в пружину 37.
Между задней втулкой 31 и вогнутым участком 38 коробки 27 планетарной передачи на участке основания вала 12, расположен кольцевой амортизатор 42, который охватывает вал 12. Амортизатор 42 выполнен из упругого материала, например из резины. Сечение амортизатора 42 может быть круглым или прямоугольным. Направляющая гильза 39 удерживает с возможностью скольжения главную гильзу 11 и прикреплена к стороне корпуса 1 машины для обвязки.
Далее следует описание рабочего режима машины для обвязки описанной выше конфигурации.
При нажатии пускового устройства 19, как описано выше, подающее устройство 3 подает проволоку w на заранее определенную длину в соответствии с типом проволоки w. Поданная проволока w загибается в петлю и наматывается направляющей 6 и нижней направляющей 7. Затем приводной электродвигатель 17 обвязывающего устройства 4 приводится во вращение, и это вращение через редуктор 18 передается от коробки 27 планетарной передачи на вал 12. Вал 12 вращается, однако короткая гильза 16, интегрально соединенная с главной гильзой 11, вращаться не может, поскольку длинное ребро 33 в положении ожидания зацеплено, как описано выше, со стопорами 35 вращения. Поэтому, как показано на фиг.5, шпонка 15 главной гильзы 11 подается вперед винтовой канавкой 14 вращающегося вала 12 так, что гильза 1 подается вперед. Когда подается только главная гильза 11, крюки 10 перемещаются в положение по обе стороны от участка проволоки. С другой стороны, корпус 21 вала сдвигается назад относительно главной гильзы 11. Поэтому направляющий палец 22 корпуса 21 вала закрывает крюки 10 и они сдвигаются по направляющей канавке 26 крюков 10 и захватывают часть w проволочной петли.
В середине подачи главной гильзы 11 отрезное кольцо 32 толкает и поворачивает рычаг 43 ножа так, что нож (не показан) приводится в действие и разрезает проволоку. Когда главная гильза 11 подается до этого этапа, длинное ребро 33 короткой гильзы 16 выходит из зацепления со стопорами вращения 35 по фиг.4, и шпонка 15 также достигает конца винтовой канавки 14, поэтому вал 12 и главная гильза 11 интегрально совершают заданное количество оборотов для скручивания захваченной проволоки.
После завершения скручивания приводной двигатель 17 вращается в обратном направлении и вращение вала 12 также реверсируется. Соответственно, главная гильза 11 также вращается, перемещаясь назад, однако короткое ребро 33 короткой гильзы 16 зацепляется со стопорами 35 вращения, поэтому главная муфта 11 не может далее вращаться, но отводится, как показано на фиг.6, при этом крюки 10 раскрываются и освобождают проволоку. В это время короткое ребро 34 выходит из зацепления со стопорами 35 вращения, как показано на чертеже, и главная гильза 11 получает возможность вращаться, пока длинное ребро 34 на войдет в контакт со стопорами 35 вращения. Однако, когда консистентная смазка, нанесенная между главной гильзой 11 и деталями корпуса 1 машины, кончается или загрязняется мелкими частицами и пылью и ее смазывающие свойства ухудшаются, взаимодействие между этими деталями перестает быть плавным и сила трения между главной гильзой 11 и этими деталями увеличивается. Из-за этой силы трения, которая препятствует вращению, если главная гильза непрерывно отводится, она сталкивается со втулкой 40 пружины и в результате втулка 40 сталкивается и объединяется со втулкой 41 пружины и, далее, втулка 41 пружины сталкивается с амортизатором 42 и сжимает его. Сжатый амортизатор 42 прижимает спиральную винтовую канавку 14 вала 12 к шпонке 15 главной гильзы 11. Жесткость амортизатора 42 выше, чем у обычной пружины сжатия, поэтому сжимающая нагрузка амортизатора 42 значительно выше, чем у пружины, и может создать большую силу трения между спиральной винтовой канавкой 14 вала 12, и шпонкой 15 главной гильзы 11. Вращение вала 12 передается на главную гильзу 11 через шпонку, амортизатор 42 и втулки 40 и 41 пружины, и благодаря этой силе трения вал 12 и главная гильза 11 надежно вращаются совместно, а длинное ребро 33 главной гильзы 11 зацепляется со стопорами 35 вращения и задает ориентацию крюков 10 под нужными углами ожидания. Отрезное кольцо 32 также возвращается в первоначальное положение.
Главная гильза 11 ударяется об амортизатор 42 с определенной скоростью и замедляется. Чем больше скорость соударения, тем больше работоспособность, однако, если эта скорость слишком высока, удар передается на такие детали, как винтовая канавка 14, шпонка 15 и коробка 27 планетарной передачи, и может привести к их поломке. Поэтому, как описано ниже, при управлении числом оборотов приводного электродвигателя непосредственно перед столкновением с амортизатором 42, скорость столкновения с амортизатором 42 регулируется и до некоторой степени снижается.
Для минимизации времени, в течение которого вал 12 вращается реверсивно и главная гильза 11 отводится и возвращается в положение ожидания вместе с короткой гильзой 16, после того, как главная гильза 11 отойдет и короткое ребро 34 выйдет из зацепления со стопорами 35 вращения, осуществляется торможение для уменьшения скорости приводного электродвигателя 17 вала 12 до низкой частоты вращения так, что главная гильза 11 сталкивается с амортизатором 42 на низкой скорости при управляемом числе оборотов.
Более подробно, как показано на фиг.7, определен диапазон, в котором короткое ребро 43 короткой гильзы 16 зацеплено со стопорами вращения 35 после старта приводного двигателя 17 в обратном направлении и открывает крюки 10, не поворачивая их для освобождения проволоки, то есть первый диапазон А перемещения, в котором ребро 34 зацеплено со стопорами 35 и крюки не поворачиваются, и второй диапазон В, в котором короткое ребро 34 выведено из зацепления со стопорами 35 вращения и крюки 10 поворачиваются в ориентацию положения ожидания и в соответствующих диапазонах А и В управление вращением электродвигателя осуществляется как показано на этом чертеже.
Вертикальная ось на данном чертеже указывает число оборотов приводного двигателя 17, а горизонтальная ось указывает величину вращения приводного двигателя 17 и величину перемещения гильзы (главной гильзы 11 и короткой гильзы 16). Первый диапазон перемещения начинается с положения, в котором вал 12 находится в положении переднего конца, когда приводной двигатель 17 только начал вращение в обратном направлении и продолжается в течение 5 оборотов двигателя, при этом управление вращением осуществляют так, что приводной двигатель 17 вращается со 100%-ной мощностью (по подаче питания). На протяжении следующих 22 оборотов мощность составляет прибл. 30%, то есть вращение происходит по инерции.
Второй диапазон перемещений разделен на диапазон b1, до достижения двигателем 31 оборота, на котором существует возможность столкновения гильзы 1, 16 с амортизатором, и диапазон b2 до достижения двигателем 37 оборота, на котором гильза сталкивается с амортизатором 42, и опрокидывания двигателя.
До 31 оборота двигателя, вращение электродвигателя 17 притормаживается прерывающим тормозным устройством прибл. до 50%, прибл. до 8000 об./мин и, далее, падает до прибл. 2000 об./мин. Прерыватель тока используется для торможения для того, чтобы предотвратить нагрев. Операция скручивания проволоки повторяется многократно и если для каждой операции скручивания проволоки использовать полное торможение, возникнет сильный нагрев.
После этого, когда отходящая гильза столкнется с амортизатором 42, как показано в диапазоне b2 перемещений, приводной электродвигатель поддерживают на фиксированной частоте вращения (2000 об./мин), а затем он опрокидывается. Нагрузка, возникающая в момент опрокидывания электродвигателя 17, определяется по току или по частоте вращения. Когда амортизатор 42 сжат и сила трения между валом 12 и гильзой возрастает, гильза вращается вместе с валом 12, и длинное ребро 33 входит в зацепление со стопорами вращения 35, и ориентацию крюков 10 можно зафиксировать под нужными углами.
Как описано выше, образована структура, в которой шпонка 15 главной гильзы 11 находится в зацеплении со спиральной винтовой канавкой 14 вала 12, и приводной электродвигатель 17, который вращает вал 12, является бесщеточным электродвигателем, содержащим установленный внутри него датчик вращения, поэтому положение гильзы можно определить по числу оборотов двигателя. Величина вращения приводного электродвигателя 17, при котором гильза отходит из переднего положения до столкновения с амортизатором 42, является постоянной. Поэтому и первый диапазон А перемещений, и второй диапазон В перемещений, и диапазон, в котором возможно столкновение гильзы с амортизатором 42, можно рассчитать по количеству оборотов приводного электродвигателя 17. Следовательно, в соответствии с положением главной гильзы 11, управляя приводным двигателем 17 так, чтобы он вращался с высокой частотой до момента непосредственно перед столкновением гильзы с амортизатором 42, количество оборотов уменьшают до заданного количества, не ухудшая скорость выполнения операции, в то же время сводя к минимуму ударные нагрузки и повышая долговечность деталей. В экспериментальном примере время на операцию, когда главная гильза сталкивалась с амортизатором 42 при низкой частоте вращения двигателя, равной 2000 об./мин, составляла 1 с, а с другой стороны, время на операцию при описанном выше способе управления составляло 0,2-0,3 с.
Такую схему управления можно реализовать, даже когда в качестве приводного двигателя используется бесщеточный электродвигатель, используя датчик вращения. Вместо остановки двигателя при обнаружении его опрокидывания можно также останавливать двигатель до его опрокидывания, измеряя крутящий момент двигателя, который увеличивается, когда амортизатор сжимается, измеряя ток или число оборотов.
Как описано выше, в описанном скручивающем устройстве в качестве гильзы, к которой прикреплен вал 12, достаточно одной главной гильзы 11, поэтому конструкция становится простой и компактной, что позволяет уменьшить габариты и вес устройства.
Передача нагрузки от вала 12 на крюки 10 через шпонку 15 и главную гильзу 11, чтобы имелось только два промежуточных компонента. Дополнительно, главная гильза 11 и короткая гильза 16 интегрально сцеплены друг с другом, и в отличие от обычной конфигурации нет необходимости скреплять из друг с другом крепежным средством, поэтому крепежное средство, расположенное между внутренней и внешней гильзами, становится излишним, и с помощью простой конструкции можно передавать высокие нагрузки.
Амортизатор 42 расположен на внешней периферии главной гильзы 11 и входит в контакт с ней 11 через втулки 40 и 41 пружины так, что площадь контакта между амортизатором 42 и втулками 40 и 41, когда главная гильза 11 отводится назад, можно сделать большой для удовлетворительного поглощения удара.
Дополнительно, пружина 37 сжатия зацеплена с внешними поверхностями втулок 40, 41, надетых на вал 12, поэтому толщину пружины 37 сжатия можно свободно менять для получения оптимального усилия пружины.
Далее, согласно структуре, показанной на фиг.3, направляющая 39 гильзы, служащая несущей частью главной гильзы, которая совершает возвратно-поступательные перемещения и вращается, может вставляться с задней части главной гильзы так, что направляющая гильзы может иметь кольцевую форму и ее конструкция упрощается. Направляющую гильзы можно вставлять с задней стороны, поэтому участку крепления крюков, который должен иметь высокую прочность, можно придать размер больший, чем внутренний диаметр направляющей гильзы, и конструкция становится прочной и компактной.
Согласно вышеописанной конфигурации, даже когда консистентная смазка, нанесенная между гильзой и деталями машины для обвязки арматурных прутков, заканчивается или загрязняется частицами и пылью и ее смазывающие свойства ухудшаются и взаимодействие между деталями теряет плавность, благодаря простой конструкции гильзу и вал 12 можно надежно вращать совместно для возврата крюков 10 в положение ожидания и крюки 10 можно устанавливать в заранее определенную ориентацию под углами ожидания.
Обычная пружина сжатия для повышения силы трения больше не нужна, поэтому можно уменьшить количество деталей и пространство, необходимое для этих ненужных деталей, при этом уменьшается общая длина и габариты устройства.
Возврат в заранее определенное положение гильзы и вала можно обнаружить, отслеживая изменение тока или числа оборотов в диапазоне b2 перемещений по фиг.7 так, что датчик положения, в котором используется магнит и пр., становится ненужным и механизм можно упростить и уменьшить его габариты.
Без пружины 37 сжатия и втулок 40, 41, главная гильза 11 и амортизатор можно вводить в непосредственный контакт друг с другом, и в этом случае через амортизатор также возникает сила трения между главной гильзой 11 и коробкой 27 планетарной передачи, поэтому эта сила трения также выполняет функцию обеспечения совместного вращения вала 12 и главной гильзы 11.
На валу 12 элемент, взаимодействующий с амортизатором 42, не ограничен коробкой 27 планетарной передачи. На основании вала 12 можно интегрально выполнить кольцевой выступающий участок (не показан) для приема амортизатора 42.
Элемент, который сталкивается с амортизатором 42, когда гильза отводится, не ограничен самой гильзой. С амортизатором может сталкиваться другая гильза, способная увеличить силу трения между винтовой канавкой 14 вала 12 и шпонкой 15 в результате сжатия амортизатора 42.
Далее, короткая гильза 16 может содержать главное тело 16m короткой гильзы и стопорную гильзу 45, которая закрывает снаружи шпонку 15.
В этом случае предпочтительно на обеих сторонах стопорной гильзы 45 выполнены выступы 47, которые находятся в зацеплении с ребром 48, выполненным на внешней периферии главной гильзы 11, и с приемной канавкой 46 главного тела 16m короткой гильзы, соответственно, так, что главная гильза 11 и короткая гильза 16 вращаются интегрально.
Далее, интегральное зацепление между главной гильзой 11 и короткой гильзой 16 не ограничено прямым зацеплением. Как описано выше, их можно также зацеплять через стопорную гильзу 45.
В этом случае на обоих концах стопорной гильзы 45 можно сформировать выступы 47, которые зацеплены с ребром 48, выполненным на внешней периферии главной гильзы 11, и с приемной канавкой 46 главного тела 16m короткой гильзы, соответственно, так, что главная гильза 11 и короткая гильза 16 вращаются интегрально.
Аналогично, как показано на фиг.9(а) и 9(b), для интегрального зацепления главной гильзы 11 и короткой гильзы 16 можно ввести выпуклый участок 15b шпонки 15 в зацепление с приемной канавкой 46 короткой гильзы 16. Предпочтительно, участок 16а, соответствующий приемной канавке 46 короткой гильзы 16, выполнен толстым для обеспечения прочности.
Далее, как показано на фиг.10, можно также сформировать шпонку 50 так, чтобы она выступала из внешней периферийной поверхности главной гильзы 11, и шпонка 50 находится в зацеплении с винтовой канавкой 49, выполненной на внутренней поверхности короткой гильзы 16 так, что главная гильза 11 и короткая гильза 16 находятся в зацеплении и вращаются интегрально.
Далее, в случае, показанном на фиг.8, 9(а), 9(b) и 10, направляющая 39 гильзы, выполненная из комбинации полугильз, направляет главную гильзу, позволяя выполнить ее компактной.
Шпонка 50 и короткая гильза 16 расположены между ребром, выполненным на внешней периферии главной гильзы 11, и отрезным кольцом 32, и не имеют возможности перемещаться вперед или назад.
Пружина 37 сжатия может быть установлена между шайбой 40а на заднем конце главной гильзы 11, и задней втулкой 41 пружины, как показано на фиг.10.
Хотя выше было приведено описание конкретного иллюстративного варианта настоящего изобретения, специалистам очевидно, что в него могут быть внесены различные изменения и модификации, не выходящие за пределы настоящего изобретения. Таким образом, все такие изменения и модификации входят в изобретательскую идею и объем настоящего изобретения, определены приложенной формулой.
Промышленная применимость
Настоящее изобретение применимо к механизму скручивания проволоки машины для обвязки арматурных прутков.