ПРОБИВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО
PIERCING DEVICE

Изобретение относится к станкам для механической обработки заготовок и/или металлических листов, в частности, изобретение относится к пробивочному устройству, которое может быть использовано в пробивочном прессе для выполнения операций прорезания и/или пробивки отверстий.
Известные пробивочные прессы оснащаются пробивочным устройством, называемым пробивочной головкой, которая поддерживает и перемещает вдоль оси обработки пробивочный инструмент, действующий на заготовку, обычно представляющую собой листовой металл, совместно с нижней пробивочной матрицей или контрпуансоном. Матрица обычно прикрепляется к рабочему столу пробивочного пресса, который служит опорой для обрабатываемой заготовки.
В пробивочных головках с одним инструментом такой инструмент устанавливается на несущий элемент - так называемую, оправку, которая перемещается линейно и поворачивается вокруг оси обработки при помощи соответствующих приводов. Линейное перемещение вдоль оси обработки в двух противоположных направлениях позволяет осуществлять рабочий ход и обратный ход инструмента в пробивочном процессе. Перемещение и поворот относительно оси обработки позволяет поворачивать пробивочный инструмент и изменять его угловую ориентацию (поворот на определенный угол) для выполнения различных операций прорезания или пробивки заготовки.
Два различных привода гидравлического или электрического типа используются для соответствующего линейного перемещения и поворота оправки, которая служит опорой для инструмента.
Многоинструментальные пробивочные головки содержат ударный элемент, так называемый, толкатель, который линейно перемещается вдоль оси обработки и действует на выбранный инструмент, прикладывая к нему кинетическую энергию и обеспечивая его движение, необходимое для механической обработки заготовки.
Пробивочные инструменты расположены в инструментальном держателе, который прикрепляется к пробивочной головке и устанавливается между толкателем и заготовкой. Инструментальный держатель, как правило, содержит поворотный барабан, в котором инструменты размещаются с возможностью скольжения по окружности, проходящей вокруг оси поворота самого барабана. В многоинструментальных пробивочных головках, так называемых, неподвижных головках, толкатель линейно перемещается вдоль оси обработки, чтобы приводить в движение инструмент, с возможностью поворота вокруг указанной оси обработки для выбора и приведения в движение определенного инструмента среди различных инструментов, которые установлены в инструментальном держателе.
Поворот пробивочного инструмента вокруг соответствующей оси для обеспечения угловой ориентации (поворота на определенный угол) осуществляется путем скоординированного поворота инструментального держателя и толкателя.
Для обеспечения линейного и поворотного движения толкателя требуются два отдельных привода, при этом третий привод предусмотрен для поворота инструментального держателя и осуществления угловой ориентации инструмента.
В многоинструментальных пробивочных головках, так называемых, поворотных пробивочных головках, толкатель может перемещаться только линейно, а выбор инструмента и его угловое ориентирование осуществляются при помощи скоординированного поворота части головки и инструментального держателя. Точнее, выбор инструмента, приводимого в движение, осуществляется при помощи поворота верхней части головки (которая содержит средства удара по инструментам) относительно нижней части, в которой установлены инструменты. Угловое ориентирование (поворот на определенный угол) осуществляется путем общего поворота всей пробивочной головки (верхней и нижней части) вокруг оси обработки.
Альтернативно, для выбора инструмента нижняя часть пробивочной головки может поворачиваться, в то время как верхняя часть остается заблокированной блокировочным устройством (например, пневматическим болтом).
В обоих случаях кроме привода, необходимого для линейного перемещения толкателя, требуются два привода для поворота двух частей пробивочной головки или для поворота нижней части и блокирования верхней части.
Известны, так называемые, многопозиционные пробивочные головки, которые содержат множество инструментальных держателей и соответствующих толкателей, установленных в один или более параллельных рядов для выполнения множества операций машинной обработки одной заготовки или для выполнения нескольких последовательных операций машинной обработки без необходимости замены инструментов, но с простым перемещением заготовки и ее позиционированием под соответствующим толкателем. В этом случае для каждого толкателя и соответствующего инструментального держателя также требуются три привода для линейного перемещения толкателя, а также для выбора и углового ориентирования пробивочного инструмента.
Недостаток известных многоинструментальных пробивочных устройств с неподвижной или поворотной головкой, с одним инструментальным держателем или с множеством инструментальных держателей (многопозиционные пробивочные головки) заключается в том, что все они требуют трех отдельных приводов для перемещения толкателя, а также для выбора и углового ориентирования пробивочного инструмента. Три привода и соответствующие средства передачи движения, которые обычно являются сложными, связаны с соответствующими размерами и высокой стоимостью.
Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы усовершенствовать известные пробивочные устройства, в частности, многоинструментальные пробивочные устройства, с одним инструментальным держателем или с множеством инструментальных держателей.
Другой целью является обеспечение пробивочного устройства, имеющего простую и компактную конструкцию и малые размеры.
Следующей целью является обеспечение пробивочного устройства, позволяющего оптимально осуществлять пробивочный процесс и в то же время позволяет выбирать пробивочный инструмент и производить его угловое ориентирование при помощи ограниченного количества приводов.
Эти и другие задачи решены при помощи пробивочного устройства согласно раскрытой ниже формуле изобретения.
Для лучшего понимания и реализации изобретения в дальнейшем описании приведены ссылки на прилагаемые чертежи, на которых представлены иллюстративные, но не ограничительные варианты осуществления изобретения, при этом на чертежах показаны:
фиг. 1 - продольный разрез пробивочного устройства согласно изобретению, при этом ударный элемент находится во внутреннем рабочем положении;
фиг. 2 - продольный разрез устройства с фиг.1, при этом ударный элемент находится в наружном рабочем положении;
фиг. 3 - фрагмент устройства с фиг.1 в увеличенном масштабе;
фиг. 4 - фрагмент в увеличенном масштабе, аналогичный фиг. 3, показывающий ударный элемент в промежуточном рабочем положении;
фиг. 5 - прерванный вид в аксонометрии пробивочного устройства с фиг. 1, при этом некоторые элементы удалены для большей наглядности изображения нижних элементов;
фиг. 6 - вид снизу в аксонометрии ударных элементов с фиг. 1;
фиг. 7 - вид сверху в аксонометрии инструментального держателя устройства с фиг. 1.
На фиг. 1-6 показано пробивочное устройство 1 согласно изобретению, которое может быть использовано в пробивочном прессе известного типа, не показанном на чертежах, и предназначено для прорезки и/или пробивки заготовки, в частности, листового металла.
Пробивочное устройство 1, обычно называемое также пробивочной головкой, содержит инструментальный держатель 20, который снабжен множеством пробивочных инструментов 10, ударный элемент 2, так называемый, толкатель, который установлен с возможностью взаимодействия и селективного приведения в движение выбранного пробивочного инструмента 10, так называемого, пуансона, первое приводное средство 3 для перемещения указанного ударного элемента 2 и второе приводное средство 4 для перемещения инструментального держателя 20.
Инструментальный держатель 20, по существу, содержит барабан, выполненный с возможностью поворота вокруг рабочей оси X и снабжен множеством гнезд 21, в которые могут быть установлены с возможностью скольжения соответствующие пробивочные инструменты 10. Ударный элемент 2 содержит цилиндрический элемент, выполненный с возможностью перемещения вдоль и вокруг рабочей оси X и имеет рабочий конец 7 с ударной частью 8, которая предназначена для избирательного взаимодействия с выбранным пробивочным инструментом 10. Конкретнее, ударная часть 8 имеет такую форму, чтобы упираться только в заданный пробивочный инструмент 10 и проталкивать его через заготовку.
Первое приводное средство 3 предназначено перемещать ударный элемент 2 вдоль рабочей оси X обработки, т.е., перемещать и проталкивать заданный пробивочный инструмент 10 через заготовку. Конкретнее, первое приводное средство 3 перемещает ударный элемент между внутренним рабочим положением А, в котором указанный ударный элемент 2 удален от инструментального держателя 20 и пробивочного инструмента 10, промежуточным рабочим положением В, в котором указанный ударный элемент 2 входит в контактирует и соединяется с инструментальным держателем 20, и внутренним рабочим положением С, в котором ударный элемент 2, соединенный с инструментальным держателем 20, упирается в пробивочный инструмент 10 и проталкивает его через заготовку. Второе приводное средство 4 предназначено для поворота инструментального держателя 20 вокруг рабочей оси X.
Рабочий конец 7 ударного элемента 2 содержит первый соединительный элемент 9, тогда как инструментальный держатель 20 содержит множество вторых соединительных элементов 22, каждый из которых связан с соответствующим гнездом 21 и предназначен для соединения с первым соединительным элементом 9 в соединительной конфигурации F, в которой ударный элемент 2 и инструментальный держатель 20 связаны так, чтобы поворачиваться как единое целое.
Как более подробно поясняется в приведенном ниже описании, второе приводное средство 4 в конфигурации Е выбора (в которой ударный элемент 2 и инструментальный держатель 20 расположены отдельно и не соединены) инструментальный держатель 20 поворачивается для позиционирования выбранного пробивочного инструмента 10 таким образом, чтобы он был обращен к ударной части 8 рабочего конца 7 ударного элемента 2, при этом первый соединительный элемент 9 может соединяться со вторым соединительным элементом 22, который связан с гнездом 21 выбранного пробивочного инструмента 10, в результате чего ударный элемент 2 и инструментальный держатель 20 образуют соединительную конфигурацию F. В указанной соединительной конфигурации F второе приводное средство 4 поворачивает инструментальный держатель 20 и ударный элемент 2, которые соединены друг с другом, чтобы обеспечить угловую ориентацию выбранного пробивочного инструмента 10.
Пробивочное устройство 1 содержит верхний несущий элемент 11, который предназначен для установки первого приводного средства 3 и ударного элемента 2, а также нижний несущий элемент 12, который предназначен для установки с возможностью скольжения и поворота инструментального держателя 20.
В варианте осуществления, показанном на чертежах, инструментальный держатель 20 содержит шесть гнезд 21, в которых установлены соответствующие пробивочные инструменты 10, и которые расположены на одинаковых угловых расстояниях друг от друга вокруг продольной оси инструментального держателя 20, по существу, совпадающей с рабочей осью X.
Первый соединительный элемент содержит выступающий элемент 9, например, язычок, который прикреплен к наружной стенке ударного элемента 2, в частности, рабочего конца 7, тогда как вторые соединительные элементы содержат соответствующие канавки или вырезы 22, выполненные на внутренней цилиндрической стенке корпуса 24 инструментального держателя 20, который может по меньшей мере частично принимать рабочий конец 7 ударного элемента 2 в соединительной конфигурации F.
В показанном варианте осуществления язычок 9 радиально прикреплен к цилиндрической наружной стенке ударного элемента 2 и может входить в заданную канавку 22 и селективно зацеплять ее. Язычок 9 и канавки 22 имеют, по существу, комплементарную форму. Альтернативно, первый соединительный элемент может содержать радиальный выступ, который выполнен непосредственно на наружной стенке рабочего конца 7 ударного элемента 2.
Устройство 1 согласно изобретению также содержит мультиматричный блок 35, который снабжен множеством матриц или контрпуансонов 36, пригодных для взаимодействия с соответствующими пробивочными инструментами 10 для выполнения вырезки и/или пробивки заготовок. Многопозиционный матричный блок 35 соединен с рабочим столом 13 пробивочного пресса.
Первое приводное средство 3 содержит линейный привод, который в варианте осуществления, показанном на чертежах, включает в себя гидравлический цилиндр, снабженный поршнем 31, к которому присоединен с возможностью поворота ударный элемент 2 и который перемещается в камере 32 верхнего несущего элемента 11, в которую подается рабочая жидкость под давлением. Для предотвращения во время работы поворота поршня 31 вокруг оси X обработки предусмотрено антиповоротное устройство, не показанное на чертежах. Соединение между поршнем 31 и ударным элементом 2 выполнено таким образом, что оно позволяет ударному элементу 2 свободно поворачиваться вокруг рабочей оси X. Альтернативно, первое приводное средство 3 может содержать электрический поворотный привод, который через передаточные элементы соединяется с ударным элементом 2 для линейного перемещения последнего вдоль рабочей оси X. Передаточные элементы содержат, например, передачу «винт-гайка» известного типа.
Первое приводное средство 3 перемещает ударный элемент 2 и связанный с ним пробивочный инструмент 10 вдоль рабочего хода, имеющего длину, которая зависит от толщины заготовки.
Между ударным элементом 2 и поршнем 31 расположено опорное средство 40 для упругого и обратимого блокирования ударного элемента 2 с поршнем 31 в заданном начальном угловом положении, так называемом, нулевом положении ударного элемента 2, чтобы предотвращать его свободный поворот. В показанном варианте осуществления опорное средство 40 содержит пружинный упор, который прикреплен к поршню 31 и действует на упорную стенку ударного элемента 2. Конкретнее, опорное средство 40 содержит шарик 41, прижимаемый пружиной 42 к упорной стенке 43 ударного элемента 2, в которой выполнено опорное гнездо 44. Когда шарик 41 входит в опорное гнездо 44, образуется соединение, которое блокирует ударный элемент 2 с поршнем 31. При приложении к ударному элементу 2 крутящего момента, который превышает определенную минимальную величину, шарик 41 можно вывести из опорного гнезда 44 и повернуть ударный элемент 2.
Второе приводное средство 4 содержит втулку или муфту 15, которая установлена с возможностью вращения в верхнем несущем элементе 11 устройства 1, в частности, с помощью подшипников 45, чтобы поворачиваться вокруг рабочей оси X под действием второго привода 33. Втулка 15 содержит цилиндрический элемент с выполненной в нем внутренней сквозной полостью 16 цилиндрической формы, которая позволяет вставлять и пропускать ударный элемент 2, установленный с возможностью свободного поворота вокруг рабочей оси X обработки.
В показанном варианте осуществления втулка 15 поворачивается вторым приводом 33 через передаточное средство, содержащее зубчатую часть 27, которая выполнена на внутренней цилиндрической стенке втулки 15, и зубчатое колесо 28, которое входит в зацепление с указанной зубчатой частью 27 и поворачивается вторым приводом 33.
Альтернативно, передаточное устройство может содержать ремень, который проходит в виде замкнутой петли вокруг цилиндрической части втулки 15 и приводного шкива, поворачиваемого вторым приводом 33.
Втулка 15 соединяется с инструментальным держателем 20, чтобы поворачивать его вокруг рабочей оси X. Для этой цели втулка 15 имеет соединительный конец 15а, который снабжен третьим соединительным средством 17, в то время как инструментальный держатель 20 имеет соединительный конец 26, который обращен к соединительному концу 15а и снабжен четвертым соединительным средством 18, предназначенным для соединения, в частности, при помощи скольжения, с третьим соединительным средством 17.
Как показано на фиг.5, третье соединительное средство содержит пару выступающих элементов 17, которые проходят в продольном направлении параллельно рабочей оси X от соединительного конца 15а и предназначены для зацепления и соединения с соответствующими соединительными фасками 18 четвертого соединительного средства инструментального держателя 20. Указанные соединительные фаски 18, которые являются взаимно параллельными и противоположными, расположены на внутренней цилиндрической стенке 25 инструментального держателя 20 на двух соответствующих выступах 19, которые проходят в продольном направлении параллельно рабочей оси X от соединительного конца 26 инструментального держателя 20 в направлении ударного элемента 2. Таким образом, третье соединительное средство 17 и четвертое соединительное средство 18 обеспечивают соединение и, следовательно, передачу крутящего момента между втулкой 15 и держателем 20 инструмента даже в том случае, когда он перемещается вдоль рабочей оси X к заготовке в результате удара ударного элемента 2 по пробивочному инструменту 10 (фиг. 2).
Инструментальный держатель 20 установлен с возможностью скольжения и поворота в соответствующем корпусе 29 нижнего несущего элемента 12 пробивочного устройства 1.
Как показано на чертежах, пробивочное устройство 1 предпочтительно содержит множество инструментальных держателей 20 и множество соответствующих ударных элементов 2, которые установлены, например, в виде одного или более параллельных рядов для выполнения нескольких операций на одной заготовке и/или нескольких последовательных операций механической обработки без необходимости смены инструментов, но с использованием простого перемещения заготовки и позиционирования ее под соответствующим ударным элементом 2. Пробивочное устройство 1 образует, так называемую, многоинструментальную пробивочную головку. Каждый ударный элемент 2 приводится в движение соответствующим первым приводом 31, 32 первого приводного средства 3, чтобы избирательно взаимодействовать с выбранным пробивочным инструментом 10, установленным в соответствующем инструментальном держателе 20.
Второе приводное средство 4 содержит множество втулок 15, каждая из которых соединяется с соответствующим инструментальным держателем 20, чтобы поворачиваться с ним вокруг соответствующих рабочих осей X.
Втулки 15 предпочтительно соединены друг с другом, чтобы совместно поворачиваться под действием второго привода 33 при помощи соответствующего передаточного средства. В показанном варианте осуществления, каждая втулка 15 содержит соответствующую зубчатую часть 27, которая предназначена для зацепления с зубчатой частью 27 соседней втулки 15, при этом второй привод 33 поворачивает зубчатое колесо 28, которое находится в зацеплении с одной из указанных зубчатых частей 27. Таким образом, зубчатые части 27 втулок 15 и зубчатое колесо 28 образуют передаточное средство.
Альтернативно, передаточное средство может содержать ремень, который обернут в виде замкнутой петли вокруг цилиндрических частей втулок 15 и проходит вокруг приводного шкива, который поворачивается вторым приводом 33.
В одном варианте осуществления, не показанном на чертежах, пробивочное устройство 1 согласно изобретению содержит один инструментальный держатель 20 и один соответствующий ударный элемент 2.
Пробивочное устройство 1 согласно изобретению также содержит датчики, известного типа, которые не показаны на чертежах и предназначены для определения линейного положения ударного элемента 2 (т.е., его рабочего положения), а также поворота втулки 15 и, следовательно, инструментального держателя 20, а также самого ударного элемента 2, чтобы управлять приводом второго приводного устройства 4 на шаге выбора пробивочного инструмента и на последующем шаге углового ориентирования (поворота на определенный угол) выбранного пробивочного инструмента 10, что более подробно поясняется ниже.
Работа пробивочного устройства 1 согласно изобретению предусматривает выполнение первого шага выбора, при этом указанное устройство 1 находится в конфигурации Е выбора, в которой ударный элемент 2 и инструментальный держатель 20 отделены и не соединяются друг с другом, при этом инструментальный держатель 20 поворачивается вокруг рабочей оси X вторым приводным средством 4 при помощи втулки 15, чтобы установить определенный пробивочный инструмент 10 около ударной части 8 рабочего конца 7 ударного элемента 2. Последний находится во внутреннем рабочем положении А, в котором указанный ударный элемент 2 расположен на расстоянии от инструментального держателя 20 (фиг. 1) и в угловом направлении связан с поршнем 31 первого приводного средства 3 через опорное средство 40 в начальном угловом положении или в «нулевом положении», которое является заданным и известным блоку управления пробивочным устройством 1 или пробивочным прессом, на котором установлено устройство 1. Таким образом, блок управления при помощи датчиков может обеспечивать точное управление поворотом инструментального держателя 20, что является необходимым при выборе требуемого пробивочного инструмента 10.
На втором шаге ударный элемент 2 перемещается первым приводным средством 3 в промежуточное рабочее положение В, в котором первый соединительный элемент 9 может входить в зацепление со вторым соединительным элементом 22, связанным с гнездом 21, в котором находится выбранный пробивочный инструмент 10 (фиг. 4). В такой соединительной конфигурации F ударный элемент 2 может поворачиваться под действием инструментального держателя 20, чтобы, таким образом, поворачивать выбранный пробивочный инструмент 10 вокруг оси X обработки и изменять его угловую ориентацию (поворот на определенный угол) в соответствии с требуемой механической обработкой заготовки. Поворот ударного элемента 2, выполняемый вторым приводным средством 4 с использованием втулки 15 и инструментального держателя 20, вызывает выход шарика 41 опорного средства 40 из опорного гнезда 44 ударного элемента 2. Поскольку угловая ориентация пробивочного инструмента 10 задана, ударный элемент 2 перемещается поршнем 31 первого приводного средства 3 во внутреннее рабочее положение С (фиг. 2), совершая рабочий ход, на котором указанный ударный элемент 2 ударяет, поступательно проталкивает и перемещает пробивочный инструмент 10 через заготовку.
По окончании механической обработки заготовки первое приводное средство 3 перемещает ударный элемент 2 в промежуточное рабочее положение В, в котором ударный элемент 2 поворачивается в начальное угловое положение вторым приводным средством 4 при помощи втулки 15 и инструментального держателя 20. Затем ударный элемент 2 возвращается первым приводным средством 3 во внутреннее рабочее положение А, в котором опорное средство 40 упруго фиксирует ударный элемент 2 в угловом направлении, соединяя его с поршнем 31. Во внутреннем рабочем положении А ударный элемент 2 и инструментальный держатель 20 отсоединены друг от друга.
Таким образом, благодаря пробивочному устройству 1 согласно изобретению, можно использовать одно приводное средство (второе приводное средство 4), как для выбора заданного пробивочного инструмента 10, установленного в инструментальном держателе 20, так и для углового ориентирования выбранного пробивочного инструмента 10 с целью выполнения необходимой механической обработки. Фактически, соединительные средства 9, 22 обеспечивают поворот рабочего конца 7 ударного элемента 2 вместе с инструментальным держателем 20, который поворачивается вторым приводом 33 второго приводного средства 4 при помощи втулки 15. Один поворотный привод (второй привод 33) используется для выполнения двух различных операций, которые в известных пробивочных устройствах требуют двух различных отдельных приводов. Такое техническое решение позволяет уменьшить вес, размеры и общую стоимость пробивочного устройства, которое при этом является особенно компактным и имеет более простую, эффективную и надежную конструкцию.
Данное решение является также особенно предпочтительным в случае многоинструментальной пробивочной головки, т.е., в том случае, когда устройство 1 содержит множество инструментальных держателей 20 и соответствующих ударных элементов 2. Фактически, можно использовать второй привод 33 для выбора среди всех инструментальных держателей 20 (последовательно и в различное время) необходимых пробивочных инструментов 10 и для их углового ориентирования, что позволяет значительно упростить конструкцию устройства, а также уменьшить его вес, размеры и общую стоимость.