УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗКИ ПЛАСТИЧНОГО БРУСА
PLASTIC BAR CUTTER

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для отрезания заготовок кирпича или других штучных керамических изделий заданной величины от непрерывно движущегося бруса, полученного методом пластической деформации.
Уровень техники
Известно устройство для резки пластичного бруса (см. патент SU №906707, МПК: B28B 11/14, опубл. 23.02.1982 г.), содержащее режущий орган в виде скобы с натянутой на нее струной, т.н. однострунный лучок, закрепленный на подвижной тележке-каретке, копировальный кулачковый механизм возвратно-поступательного перемещения каретки, устройство синхронизации перемещения каретки с движением бруса и привод с зубчатой передачей. К недостаткам известного устройства следует отнести следующие:
- большой момент инерции каретки, несущей на себе лучок со струной, что обуславливает повышенные нагрузки на привод, перемещающий каретку, ведет к завышению его мощности;
- консольное закрепление лучка, в результате которого струна испытывает неравномерные ударные нагрузки, что снижает надежность работы устройства;
- наличие рассогласования перемещения каретки с движением разрезаемого бруса, обусловленного проскальзыванием бруса относительно подающего транспортера, вращение ведущего вала которого используется для синхронизации;
Известен автомат для резки кирпича-сырца (патент SU №543519, МПК: В28В 11/14, опубл. 25.01.1977 г.), содержащий однострунную режущую рамку, связанную с приводом вертикального перемещения и установленную на подвижной тележке, перемещающей рамку вдоль бруса в процессе резки, и устройство синхронизации привода перемещения режущей струны со скоростью движения бруса. После отрезания одной заготовки подвижная тележка возвращается в исходное положение, при этом струна проходит под брусом. При повторном включении привода рез осуществляется снизу вверх. Устройство характеризуется наличием двух, несвязанных между собой приводных механизмов, один из которых перемещает рамку со струной, а другой - подвижную тележку, что затрудняет согласование работы механизмов, ведет к ухудшению точности реза. Ввод струны в тело бруса сразу всей рабочей зоной, с вертикальным приложением давления, обуславливает повышенные нагрузки на струну, повышает вероятность ее обрыва.
Известно устройство для резки глиняного бруса (см. патент SU №591322, МПК: В28В 11/14, опубл. 05.02.1978 г), содержащее режущий механизм со струнами, совершающими плоскопараллельные перемещения. Упомянутое сложное перемещение режущих струн позволяет снизить приходящиеся на них в процессе резки нагрузки, за счет чего повысить надежность и долговечность работы устройства. Однако в устройстве отсутствует каретка или другой механизм, служащий для синхронного с брусом перемещения режущей струны, а прямолинейность плоскости реза обеспечивается за счет выполнения режущего механизма в виде двух, эксцентрично смонтированных в параллельных плоскостях венцовых колес с закрепленными на них струнами, и установленных под углом к продольной оси бруса. Такое решение отличается повышенной сложностью конструктивного и технологического исполнения.
Наиболее близким аналогом для заявляемого устройства является устройство для резки пластичного бруса (патент SU №1000281, МПК: В28В 11/14, опубл. 28.02.1983 г), содержащее режущую струну, приводимую в движение двумя синхронно вращающимися кривошипами, расположенными по сторонам относительно бруса, каретку с вертикальными направляющими для струны, установленную с возможностью перемещения вдоль бруса и кулачковый механизм согласованного со скоростью бруса перемещения каретки.
Закрепление струны на синхронно вращающихся кривошипах обеспечивает ее плоскопараллельное перемещение в вертикальной плоскости (вертикальное перемещение с одновременной горизонтальной протяжкой), что позволяет уменьшить нагрузки на струну. За счет того, что каретка не является несущей для режущего органа снижен момент инерции каретки, уменьшена требуемая мощность привода.
Однако каретка, перемещаясь, растягивает режущую струну, которая при этом трется о кромки направляющих. Наличие на одном конце струны упругого элемента, компенсирующего ее отклонение вдоль бруса, усиливает истирающие нагрузки на струну, в связи с чем высока вероятность обрыва струны. Нестабильность натяжения струны ведет к ухудшению качества формируемой поверхности. Этому же способствует неточность согласования перемещения направляющих со скоростью разрезаемого бруса, которая осуществляется, согласно приведенному в описании к патенту чертежу, по повороту ведущего ролика ленточного транспортера, характеризующегося наличием проскальзывания относительно бруса.
Раскрытие изобретения
Задачей заявляемого изобретения является повышение надежности работы устройства и качества формируемых изделий.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в исключении истирающих и растягивающих воздействий, оказываемых подвижными направляющими на режущую струну, при одновременном повышении согласованности перемещения направляющих с движением бруса.
Поставленная задача решена за счет того, что в устройстве для резки пластичного бруса, содержащем режущую струну, приводимую в движение двумя синхронно вращающимися кривошипами, расположенными по сторонам относительно бруса, каретку с вертикальными направляющими для струны, установленную с возможностью перемещения вдоль бруса, кулачковый механизм согласованного со скоростью бруса перемещения каретки, согласно заявляемому изобретению, струна закреплена в скобообразном держателе, подвешенном к кривошипам посредством шаровых опор, при этом устройство снабжено контактирующим с брусом измерителем, а кулачок механизма перемещения каретки и кривошипы выполнены с возможностью синхронного вращения от единого привода, управляемого по сигналам упомянутого измерителя.
Вертикальные направляющие закреплены на каретке по сторонам относительно движущегося бруса. Каждая вертикальная направляющая представляет собой пару вертикальных элементов, между которыми имеется зазор для прохождения режущей струны. В простейшем случае каждая вертикальная направляющая может быть выполнена в виде пластины с прорезью. Как и в прототипе, направляющие обеспечивают перемещение струны в одной вертикальной плоскости.
В отличие от прототипа, режущая струна натянута в скобообразном струнодержателе - лучке, подвешенном к вращающимся кривошипам посредством шаровых опор. В процессе резки струна совершает плоскопараллельное перемещение в вертикальной плоскости, перпендикулярно брусу, при этом каретка с вертикальными направляющими, между которыми ходит режущая струна, движется вдоль бруса. Перемещающиеся направляющие оказывают на струну давление, направленное вдоль бруса, которое передается со струны на держатель - лучок. Благодаря закреплению лучка посредством шаровых опор, последний отклоняется в направлении действия упомянутого давления, т.е. вдоль бруса, при этом режущая струна не испытывает каких-либо растягивающих и истирающих нагрузок.
Исключение истирающих воздействий на струну позволило снизить риск возможного обрыва струны, повысить срок ее службы, обеспечить надежную и бесперебойную работу устройства. При этом введение в конструкцию устройства лучка и его закрепление на вращающихся кривошипах посредством шаровых опор позволило исключить растяжение режущей струны и обеспечить постоянное (стабильное по величине) натяжение струны, необходимое для получения качественной поверхности реза. Выполнение направляющих для струны в виде двух пар вертикально установленных по краям каретки роликов, способствует усилению полученного технического результата. Режущая струна скользит по цилиндрической поверхности роликов, контакт поверхностей - минимален.
Резание производится без остановки движения бруса. Получение ровной поверхности реза обеспечивается слаженной работой двух механизмов: перемещения струны и перемещения каретки. Благодаря тому, что эти механизмы приводятся во вращение от единого привода, управляемого по сигналам измерителя, контактирующего непосредственно с брусом, достигается высокая точность синхронизации работы упомянутых механизмов с перемещением бруса. Это позволяет получить ровную поверхность реза и стабильность длины отрезаемой заготовки вне зависимости от скорости движения глиняного бруса.
Конструктивное исполнение заявляемого устройства обеспечивает возможность быстрой переналадки на другой размер отрезаемой заготовки, осуществляемой за счет управляющей системы привода без внесения изменений в кинематическую схему.
За время полного цикла перемещения режущей струны осуществляется отрезание двух заготовок кирпича. Для этого каретка выполнена с возможностью обеспечения т.н. «перебега» струны. В конкретном примере реализации устройства, приведенном ниже, каретка выполнена с продольной прорезью. Однако каретка может быть выполнена с углублением или собрана из двух частей.
Каретка может быть установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль бруса. Однако более предпочтительным является установка каретки с возможностью качания вдоль бруса. Для этого каретку закрепляют на шарнирных тягах, приводимых в движение перемещающимся в пазу кулачка копиром.
Измеритель включает установленный перед кареткой ролик, поджатый к движущемуся брусу, и связанный с роликом датчик углового перемещения.
Для управления привода может быть применена счетно-решающая система или другое известное согласующее устройство, обеспечивающее анализ получаемой с датчика информации и формирование управляющих сигналов для привода.
Предпочтительно выполнение единого привода на основе сервопривода с редуктором или иначе - мотор-редуктора с серводвигателем. Серводвигатель обеспечивает работу в широком диапазоне скоростей и имеет улучшенную плавность хода, кроме того, он обычно оснащен датчиком скорости и блоком управления.
В состав привода включена также цилиндрическая зубчатая передача, которая содержит установленное на выходном валу мотор-редуктора центральное (ведущее) колесо и два взаимодействующих с ним ведомых колеса, которые выполнены равновеликими и обеспечивают вращение кривошипов. Кулачок механизма перемещения каретки установлен на одном валу с центральным колесом.
Устройство может быть снабжено входным и выходным склизами.
Краткое описание чертежей
Конструкция и работа заявляемого устройства поясняется чертежами, где на фиг.1 приведен общий вид устройства, на фиг.2 - кинематическая схема устройства; на фиг.3 - сечение А-А с фиг.2, показано шарнирное закрепление лучка на кривошипе.
Осуществление изобретения
Устройство для резки пластичного бруса содержит режущий орган в виде металлической струны 1, натянутой в скобообразном держателе (далее лучке) 2, каретку 3 с вертикальными направляющими 4, между которыми пропущена струна 1, механизм перемещения лучка со струной в вертикальной плоскости, механизм продольного перемещения каретки 3, и измерительный ролик 5 с датчиком углового перемещения, связанный с приводом, включающим мотор-редуктор 6 с серводвигателем и зубчатую передачу 7. Лучок 2 подвешен посредством шаровых опор 8 к кривошипам 9, закрепленным на равновеликих колесах 10 зубчатой передачи 7, образующих в совокупности механизм перемещения лучка со струной.
Вращение передается с выходного вала мотор-редуктора 6 на центральное колесо 11 зубчатой передачи 7. На одном валу с колесом 11 насажен кулачок 12 механизма перемещения каретки. В пазу кулачка 12 перемещается копир 13, соединенный через шарнирные тяги 14 с кареткой 3. Вращательное движение кулачка 12 преобразуется в качательное перемещение каретки 3. Одновременно колесо 11 передает вращение на два равновеликих колеса 10, осуществляющих синхронное вращение, передаваемое к кривошипам 9, которые также совершают синхронное вращение. Лучок 2 с натянутой в нем режущей струной 1, подвешенный к кривошипам 9 на сферических шарнирах 8, совершает плоскопараллельное перемещение в вертикальной плоскости перпендикулярно движущемуся брусу 15.
Согласование работы всех механизмов осуществляется по сигналам, поступающим с ролика 5, расположенного на пути перемещающегося бруса между входным склизом 16 и кареткой 3. Ролик 5 поджат снизу к движущемуся брусу 15 и передает вращение на датчик углового перемещения.
В соответствии с показаниями датчика о наличии перемещения бруса, скорости его движения и пройденном пути согласующее устройство серводвигателя выдает команды управления: «пуск» или «останов», регулирует скорость его вращения в зависимости от скорости движения глиняного бруса, за счет чего обеспечивает постоянство длины отрезаемой заготовки.
Для анализа информации датчика может быть использована «самостоятельная» счетно-решающая система, выполненная, например, на базе контроллера любым известным методом.
каретки
бруса
Ролик 5 контактирует непосредственно с движущимся брусом на входе режущего устройства, что обеспечивает точность снимаемой информации. Использование этой информации для управления приводом, который является единым для всех механизмов режущего устройства, позволяет добиться высокой степени согласованности и синхронности работы всех механизмов между собой и с перемещением разрезаемого бруса. Линейная составляющая скорости каретки 3 в направлении движения бруса всегда равна скорости бруса (V=V).
Для того чтобы получить качественную поверхность резания (она должна быть плоской и перпендикулярной относительно уже сформированных поверхностей бруса) в процессе резания струне 1 кареткой 3 сообщается смещение в направлении и количестве, равном направлению и количеству перемещения бруса 15. Перемещаясь, каретка 3 через направляющие 4 воздействует на проходящую между ними режущую струну 1, стремясь отклонить ее вдоль бруса. Давление, оказываемое стенками направляющих 4, передается со струны 1 на лучок 2, который отклоняется вдоль бруса за счет поворота шаровых опор 8. Режущая струна 1 при этом не растягивается, сохраняя свое первоначальное натяжение, что обеспечивает получение качественной поверхности отрезаемой заготовки 17. Последняя выталкивается движущимся брусом на выходной склиз 18 и отводится от режущего устройства.
Для уменьшения трения струны 1 вертикальные направляющие 4 могут быть оснащены вертикальными роликами 19 или выполнены в виде таких роликов, что позволит практически полностью исключить истирающие воздействия на струну 1, которая просто скользит по цилиндрической поверхности роликов 19.
Резание производится без остановки движения бруса. За время полного цикла перемещения режущей струны осуществляется отрезание двух заготовок кирпича. За первый полуоборот вокруг оси кривошипов 9 происходит рез сверху вниз, после чего каретка 3 возвращается в исходное положение (струна проходит под брусом), за вторую половину оборота кривошипов 9 осуществляется второй рез снизу верх.
Заявляемое устройство может быть быстро перенастроено на другой размер отрезаемой заготовки без изменения кинематической схемы устройства.