ПРОБИВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО
PIERCING DEVICE

Изобретение относится к пробивочным станкам для обработки заготовок и/или металлических листов. В частности, изобретение относится к, так называемому, мультипрессовому пробивочному устройству, присоединяемому к пробивочному станку и содержащему множество пробивочных инструментов, а также датчиков, предназначенных для определения положения и хода всех указанных пробивочных инструментов.
Известны пробивочные станки, которые снабжены устройствами или мультипрессовыми пробивочными головками, т.е. содержат множество инструментов или пуансонов, установленных рядом друг с другом, с образованием совместно с матрицами конструкции из параллельных рядов с линейным приводным устройством для взаимодействия с обрабатываемой заготовкой на соответствующих прессах, обычно содержащих гидравлические линейные приводные устройства (гидравлические цилиндры). В таком станке пробивочное устройство содержит все инструменты, которые требуются для последовательного выполнения необходимых технологических операций на заготовке. При этом отсутствует необходимость выполнения операций смены инструментов во время производственного цикла, что позволяет исключить как простои, связанные с заменой инструмента (что повышает коэффициент полезного действия оборудования), так и применение автоматических устройств для подготовки и смены инструментов (что упрощает конструкцию станка).
Для надлежащего выполнения технологических операций на заготовке необходимо контролировать положение и, в частности, рабочий ход и скорость каждого инструмента, поскольку положение, ход и скорость зависят от толщины и материала обрабатываемой заготовки и/или вида выполняемой обработки.
Однако вследствие больших габаритных размеров и высоких расходов невозможно обеспечить измерительный датчик для каждого пробивочного инструмента; поэтому разработаны альтернативные решения, которые применяются в известных пробивочных станках.
Так, например, в патенте ЕР 1445042 этого же заявителя раскрыто измерительное устройство, которое присоединяется к мультипрессовой пробивочной головке и содержит датчик положения, связанный при помощи однонаправленного механического соединения с множеством гидравлических цилиндров, каждый из которых соединен с соответствующим пробивочным инструментом и действует на него. Точнее, каждый цилиндр при помощи соответствующего поршня соединяется рычагом с подвижным элементом датчика. Таким образом, датчик определяет ход одного из поршней и, следовательно, соответствующего инструмента, в то время как остальные поршни (и инструменты) остаются неактивными.
Это решение позволяет определять положение и ход всех пробивочных инструментальных головок при помощи меньшего количества измерительных датчиков. Однако такое решение является сложным и дорогостоящим с точки зрения технологии изготовления и конструкции.
Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы усовершенствовать известные мультипрессовые пробивочные устройства, оснащенные множеством пробивочных инструментов и соединяемые с пробивочными станками для обработки заготовок и/или металлических листов.
Другой целью является обеспечение пробивочного устройства, снабженного датчиками, которые позволяют быстро, просто и точно определять положение, ход и скорость всех пробивочных инструментов во время их эксплуатации.
Следующая цель заключается в том, чтобы обеспечить пробивочное устройство, оснащенное датчиками для измерения положения, хода и скорости всех пробивочных инструментов и имеющее простую конструкцию и невысокую стоимость.
И, наконец, еще одной целью является обеспечение пробивочного станка, содержащего пробивочное устройство, снабженное датчиками, которые позволяют быстро, просто и точно определять и измерять положение, ход и скорость каждого пробивочного инструмента указанного пробивочного устройства.
Эти и другие цели достигнуты благодаря пробивочному устройству согласно пункту 1 формулы изобретения.
Пробивочное устройство согласно изобретению, благодаря использованию барьерных оптических датчиков, в частности, лазерных датчиков сквозного луча, позволяет простым, но точным и надежным способом в режиме реального времени и динамически в процессе работы определять и измерять положение, ход или смещение и скорость пробивочного инструмента, который используется во время обработки. Таким образом, блок управления пробивочного устройства, или пробивочного станка, на котором установлено пробивочное устройство, может точно приводить в действие и управлять приводным устройством, которое перемещает активированный пробивочной инструмент, чтобы последний перемещался на определенный ход и с определенной скоростью, которые подходят для выполняемой обработки и/или механических характеристик обрабатываемой заготовки (материалу, толщине и т.п.).
Установка барьерных оптических датчиков на пробивочное устройство является простой, поскольку она не требует специальных механических и/или конструктивных модификаций пробивочного устройства. Кроме того, при помощи только одного барьерного оптического датчика можно измерять перемещения множества приводных устройств и соответствующих пробивочных инструментов, что позволяет ограничивать расходы и упрощает сборку и настройку пробивочного устройства.
Ниже приведено более подробное раскрытие изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, которые иллюстрируют неограничительный пример его осуществления и на которых показаны:
фиг. 1 - частичный вид в аксонометрии с частичным разрезом пробивочного устройства согласно изобретению;
фиг. 2 - вид в поперечном разрезе устройства с фиг. 1;
фиг. 3 - частичный вид сбоку в увеличенном масштабе с частичным разрезом устройства с фиг. 1;
фиг. 4 - вид спереди барьерного оптического датчика с фиг. 1, связанного с реперным элементом.
На фиг. 1-3 показано пробивочное устройство 1, присоединяемое к не показанному пробивочному станку для обработки заготовок и/или металлических листов. Пробивочное устройство 1, так называемого, мультипрессового типа, содержит множество пробивочных инструментов 2 и множество соответствующих приводных устройств 3, расположенных сверху и связанных с соответствующими пробивочными инструментами 2 для того, чтобы приводить их в действие в рабочем направлении А, при этом указанные инструменты 2 взаимодействуют с обрабатываемой заготовкой. Пробивочные инструменты 2 и соответствующие верхние приводные устройства 3 расположены рядом друг с другом, образуя один или более соседних и параллельных рядов 17, в частности, образуя матричную структуру, состоящую из множества рядов 17, расположенных параллельно друг другу. Точнее, пробивочное устройство 1 содержит мультипрессовую пробивочную головку 11, которая включает в себя множество инструментов 2 и множество приводных устройств 3, а также мультиматричный узел 12, содержащий множество матриц или контр-пуансонов 13, способных взаимодействовать с соответствующими пробивочными инструментами 2 для выполнения прорезей и/или пробивочных операций на обрабатываемой заготовке.
Пробивочное устройство 1 содержит по меньшей мере один барьерный оптический датчик, способный генерировать, по существу, плоский и линейный световой луч L, проходящий в непосредственной близости, в частности почти параллельно ряду 17 пробивочных инструментов 2 и приводных устройств 3. Заявленное устройство содержит также множество реперных элементов 8, каждый из которых связан с соответствующим пробивочным инструментом 2 или с соответствующим приводным устройством 3 и предназначен для перекрытия или прерывания светового луча L.
Лазерный датчик 20 сквозного луча фактически может определять изменения светового луча L, вызванные одним из реперных элементов 8 во время его движения, что позволяет определять и измерять положение, ход и скорость пробивочного инструмента 2, связанного с указанным реперным элементом 8, как более подробно поясняется в приведенном ниже описании. В варианте осуществления, показанном на чертежах, реперные элементы 8 соединяются с приводными устройствами 3, которые перемещают соответствующие пробивочные инструменты 2. Определив положение и ход приводных устройств 3, можно рассчитать положение и ход пробивочных инструментов 2.
Альтернативно, реперные элементы 8 могут быть прикреплены непосредственно к пробивочным инструментам 2.
Световой луч L имеет такую высоту или ширину, чтобы реперные элементы 8 всегда могли полностью перекрывать или частично прерывать его прохождение, в каком бы положении не находились пробивочные инструменты 2 и соответствующие приводные устройства 3. Таким образом, как более подробно поясняется в приведенном ниже описании, световой луч L может перекрываться реперными элементами 8 вдоль всего хода пробивочных инструментов 2.
Барьерный оптический датчик 20 содержит, в частности, лазерный датчик сквозного луча, известный и коммерчески доступный, который генерирует лазерный световой луч или лазерный луч L. Лазерный луч L образует прямолинейный и плоский, по существу двухмерный, барьер, который является параллельным ряду 17 пробивочных инструментов 2 и приводных устройств 3, а также параллельным рабочему направлению А. Точнее, лазерный луч F лежит в плоскости, параллельной ряду 17 пробивочных инструментов 2 и приводных устройств 3, а также параллельной рабочему направлению А; в показанном на чертежах варианте осуществления такая плоскость является также, по существу, вертикальной и перпендикулярной обрабатываемой заготовке.
Как показано на фиг. 4, лазерный датчик 20 сквозного луча содержит эмиттер 21, способный излучать лазерный луч L плоской и линейной формы, и приемник 22, способный принимать такой лазерный луч L и определять его изменения, создаваемые барьерным элементом 8, который перемещается сквозь указанный лазерный луч L. На практике приемник 22 содержит линейный датчик изображения на базе ПЗС (прибора с зарядовой связью) или ЛПЗС (линейного прибора с зарядовой связью), называемый также линейной ПЗС- или ЛПЗС-решеткой датчиков, которая облучается лазерным лучом L, генерируемым эмиттером 21, и которая способна определять ширину и распределение фронта лазерного луча L. Как показано на фиг. 4, когда лазерный луч L перекрывается реперным элементом 8, фронт указанного лазерного луча L, облучающего приемник 22, имеет затемненную или теневую зону Н, которая указывает положение реперного элемента 8 в рабочем направлении А, перпендикулярном указанному лазерному лучу L. Приемник 22 может определять положение и ширину такой теневой зоны Н, т.е. положение и размер реперного элемента 8. Приемник 22 может также определять изменения во времени положения Н, т.е. определять перемещения или ход указанной теневой зоны и, следовательно, реперного элемента 8.
В соответствии с чувствительностью линейного ПЗС-датчика изображения, установленного в приемнике 22, можно определять положение и ход реперного элемента 8 с более или менее высокой точностью и воспроизводимостью.
Приводные устройства 3 содержат соответствующие ударные элементы 5, установленные с возможностью линейного перемещения в рабочем, обычно вертикальном, направлении А и действующие на соответствующие пробивочные инструменты 2. Реперные элементы 8 содержат реперные штифты, прикрепленные к соответствующим наружным боковым стенкам ударных элементов 5. Реперные штифты 8 прикреплены к ударным элементам 5 почти перпендикулярно рабочему направлению А.
Приводные устройства 3 содержат, например, гидравлические цилиндры, в то время как ударные элементы 5 содержат поршни указанных гидравлических цилиндров. Пробивочная головка 11 содержит, в частности, верхний блок 7 с предусмотренными в нем камерами 6 гидравлических цилиндров, внутри которых скользят соответствующие поршни 5.
Пробивочные инструменты 2 установлены с возможностью скольжения в опорной плите 9 пробивочной головки 11, на которую они опираются и которая соединена с верхним блоком 7.
В показанном варианте осуществления пробивочное устройство 1 содержит множество пробивочных инструментов 2 и соответствующих приводных устройств 3, расположенных в виде множества соседних и параллельных рядов 17, а также множество лазерных датчиков 20 сквозного луча, каждый из которых установлен таким образом, чтобы генерировать соответствующий лазерный луч L, который проходит между двумя рядами 17 соседних приводных устройств 3. Таким образом, лазерный датчик 20 сквозного луча может определять и измерять положение и ход каждого приводного устройства 3 (и, следовательно, пробивочного инструмента 2, приводимого в действие указанным приводным устройством 3), имеющегося в двух соседних и обращенных друг к другу рядах 17 (фиг. 3).
Лазерные датчики 20 сквозного луча соединены с не показанным блоком управления пробивочного устройства 1 или пробивочного станка, в который поступают сигналы, связанные с положением и/или с ходом или перемещением пробивочных инструментов 2 во время выполнения устройством 1 определенной технологической операции. Таким образом, блок управления может обеспечивать управление с обратной связью и в режиме реального времени приводными устройствами 3, которые приводят в действие пробивочные инструменты 2, чтобы регулировать их положение, скорость, и ускорение, а также всю динамику в целом.
Принцип работы пробивочного устройства 1 согласно изобретению обеспечивает индивидуальное применение пробивочного инструмента 2 для выполнения необходимой обработки заготовки. Однако при этом обеспечивается также возможность одновременного приведения в действие множества пробивочных инструментов 2, расположенных в различных рядах 17, которые связаны с отдельными лазерными датчиками 20 сквозного луча, для выполнения соответствующих технологических операций на заготовке во время одного этапа. В неактивной конфигурации устройства 1 все приводные устройства 3 отключаются от соответствующих пробивочных инструментов 2, а ударные элементы 5 частично убираются в верхний блок 7.
Для выполнения необходимой обработки активируется приводное устройство 3, соответствующее пробивочному инструменту 2, который требуется для указанной обработки, Ударный элемент 5 приводного устройства 3 перемещается в рабочем направлении А, ударяя пробивочной инструмент 2 и вызывая его перемещение. Последний скользит по соответствующему каналу 15, выполненному в опорной плите 9 пробивочной головки 11 и ударяет рабочим концом 2а обрабатываемую заготовку (не показана).
Перемещение ударного элемента 5 и, следовательно, приводимого им в действие пробивочного инструмента 2, определяется лазерным датчиком 20 сквозного луча. Лазерный луч L последнего в неактивной конфигурации устройства 1 и в показанном на чертежах варианте осуществления перекрывается или прерывается всеми реперными элементами 8 приводных устройств 3, установленными на одной прямой.
При этом в случае перемещения реперного элемента 8, связанного с перемещающимся приводным устройством, происходит изменение лазерного луча L, которое определяется приемником 22 лазерного датчика 20 сквозного луча. Точнее, линейный ПЗС-датчик изображения приемника 22 определяет увеличение размеров и/или перемещение теневой зоны Н фронта указанного лазерного луча L, вызванное перемещением реперного элемента 8. Таким образом, лазерный датчик 20 сквозного луча определяет и измеряет перемещение реперного элемента 8, т.е. перемещение и ход соответствующего пробивочного инструмента 2 в рабочем направлении А. Затем лазерный датчик 20 сквозного луча направляет сигнал, связанный с таким перемещением, в блок управления, который может управлять и контролировать работу приводного устройства 3, перемещающего активированный пробивочной инструмент 2.
Альтернативно, реперные элементы 8 и лазерный датчик 20 сквозного луча могут быть установлены таким образом, чтобы в неактивной конфигурации устройства 1 лазерный луч L не перекрывался и не прерывался реперными элементами 8. В этом случае перемещение одного из реперных элементов 8 определяет изменение лазерного луча L, в частности, образование и перемещение теневой зоны Н фронта указанного лазерного луча L, который облучает приемник 22.
Пробивочное устройство 1 согласно изобретению, благодаря барьерным оптическим датчикам 20, и, в частности, лазерным датчикам сквозного луча, позволяет в режиме реального времени и в динамике во время работы пробивочного пресса простым, но точным и надежным способом определять и измерять положение, ход и скорость пробивочного инструмента 2, который используется во время обработки. Это позволяет блоку управления заявленного устройства или пробивочного станка точно приводить в действие и управлять приводным устройством 3 активированного пробивочного инструмента 2, чтобы последний перемещался с оптимальным ходом и скоростью, которые требуются для выполняемой обработки и/или в соответствии с механическими и физическими характеристиками обрабатываемой заготовки (материалом, толщиной и т.п.).
При этом следует отметить, что установка барьерных оптических датчиков 20 является очень простой, поскольку она не требует особых механических и/или конструктивных изменений, в частности пробивочной головки 11. Кроме того, только один барьерный оптический датчик 20 позволяет измерять перемещения множества приводных устройств 3 и соответствующих пробивочных инструментов 2 (инструменты установлены рядом друг с другом в два ряда 17), что дает возможность уменьшить расходы и упростить сборку и настройку пробивочного устройства 1.