Патент на изобретение №2323805

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗКИ КАБЕЛЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к режущим устройствам и может быть использовано для резки кабеля. Устройство содержит станину, поддерживающее устройство для кабеля и режущий инструмент. Режущий инструмент состоит из неподвижной и подвижной частей. Неподвижная часть соединена с поддерживающим устройством для кабеля. Подвижная часть установлена в держателе, который соединен с электроприводом режущего инструмента. Устройство снабжено подвижной рамой и механизмом перемещения указанной рамы, который содержит электропривод рамы, горизонтальные направляющие и ограничитель движения. Поддерживающее устройство для кабеля и режущий инструмент закреплены на раме. Причем поддерживающее устройство имеет по меньшей мере два опорных ролика и по меньшей мере один прижимной ролик, который расположен над первым опорным роликом. Опорные ролики расположены на одном уровне в верхней части рамы с противоположных ее краев и имеют параллельные оси и общую верхнюю касательную, которая определяет линию движения кабеля через раму. Первый и второй опорные ролики расположены с размещением отрезка линии движения кабеля между ними в зоне резки. Неподвижная часть режущего инструмента в виде упора закреплена над линией движения кабеля. Подвижная часть режущего инструмента в виде ножа, имеющая возможность принудительного вертикального возвратно-поступательного движения в зоне резки, размещена под указанной линией движения кабеля. В результате обеспечивается повышение качества среза. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к режущим станкам, использующим резку металла ножницами или аналогичным образом.

Устройство для резки кабеля предназначено для использования в кабельном производстве. Может также использоваться при отгрузке кабельной продукции потребителю путем перемотки кабеля с одного барабана на другой с отмером заданного метража. Фактически является электромеханическими ножницами с встречно-параллельными режущими элементами. Осуществляет быстрый качественный перерез кабеля, толщина которого варьируется в широком диапазоне. Процесс резки осуществляется без остановки движения кабеля, то есть может использоваться в автоматизированной линии с непрерывной протяжкой кабеля.

Уровень техники

В кабельном производстве при намотке изготавливаемого кабеля на отгрузочные барабаны или катушки, а также на предприятиях, осуществляющих перемотку кабеля заданной длины с барабана-отдатчика на барабан-приемник, встает вопрос о быстром качественном перерезе кабеля в нужный момент. Для кабеля большого диаметра (более 60 мм) необходимо некоторое время на осуществление этой манипуляции. Наиболее распространенным способом является перерез кабеля вручную (или с помощью какого-то привода) специальными ножницами, причем при остановленном процессе перемотки. А так как концы кабеля в месте резки не должны деформироваться (сплющиваться), усилие реза и продолжительность манипуляции должны быть оптимальными, соответствующими толщине и типу конкретного кабеля (то есть материалу оплетки и материалу жил).

На сайте ЗАО «Производство намоточного оборудования» www.namotka.com приведен в картинках процесс работы на перемоточном станке ПС-30-600, где одной из операций является отрезка кабеля с помощью специальных механических ножниц, закрепленных на станине перемоточного устройства в зоне реза.

Существует много моделей ножниц, предназначенных для перерезки кабелей любых сечений и различных материалов. Например

– Ножницы секторные для резки кабеля НС-3М, предназначенные для перерезки алюминиевого (3×240 мм²) и медного (3×150 мм²) кабеля с максимальным диаметром 70 мм.

– Ножницы секторные НС-04-60БС ДЭК, предназначенные для резки алюминиевого и медного кабеля, в том числе бронированного, диаметром до 60 мм, суммарного сечения до 960 мм².

– Кабельные ножницы секторные НС-95, предназначенные для резки медного кабеля сечением до 4×95 мм² и алюминиевого кабеля сечением до 4×120 мм², диаметром до 52 мм. В отличие от ручных ножниц в данном инструменте усилие передается через механизм зубчатой передачи (храповой механизм). Несмотря на небольшой размер ножниц, возможна работа с кабелями больших сечений.

Недостаток использования ножниц – не очень качественный срез и необходимость остановки протяжки кабеля на время проведения манипуляции.

Известны конструкции специальных устройств для резки проводов и кабелей, режущий нож которых состоит из двух частей – неподвижной и подвижной.

Так, в режущем устройстве по патенту США №4130040, предназначенном для точного профилирования концов плоского кабеля, режущее устройство состоит из неподвижной и подвижной частей, расположенных по вертикали друг над другом. Неподвижной частью являются два ножа, закрепленных в основании вертикально и параллельно друг к другу, расстояние между которыми равно требуемой ширине конца плоского кабеля. А подвижной частью является расположенный над этими ножами пресс, ширина которого равна расстоянию между ножами. Пресс упирается в подложку, на которую укладывают конец отрезаемого кабеля, а сама эта подложка подпружинено соединена с основанием в середине между ножами. Пресс резко опускается вниз между ножами, и зафиксированный между ним и подложкой конец кабеля оказывается на пути ножей, которые отрезают от кабеля выступающие края. Пружина поднимает подложку с кабелем вверх после прекращения воздействия усилий на пресс.

Это устройство может использоваться только для обрезки концов плоского кабеля и не предназначено для перереза круглого кабеля, тем более в процессе движения.

По этому принципу, где режущий инструмент состоит из двух частей – неподвижной и подвижной, относительное движение которых направлено друг к другу, могут быть изготовлены режущие устройства и для круглого кабеля.

В качестве прототипа можно взять известное устройство для резки кабеля и проводов по авторскому свидетельству СССР №948502. Это устройство содержит корпус, на одной стороне которого неподвижно закреплены нож и опора под разрезаемое изделие. Неподвижный нож установлен так, что его лезвие может касаться разрезаемого изделия. Профиль лезвия криволинейный, эквидистантный профилю ложемента опоры. Подвижный нож закреплен на зубчатой рейке зубчато-реечной передачи. Рейка может обкатываться по зубчатому колесу, которое закреплено неподвижно относительно корпуса на оси, на которой смонтировано водило в виде пружин растяжения, и снабжено тягой, которая может быть присоединена к одному из известных приводов. Устройство работает следующим образом. На опору укладывают кабель. При перемещении тяги зубчатая рейка поворачивается относительно оси вместе с подвижным ножом, обкатываясь по зубчатому колесу. Подвижный нож перемещается радиально в направлении разрезаемого изделия и одновременно по касательной к его сечению, то есть совершает движение по закону эвольвентной кривой, обеспечивая «бреющее» резание по всему сечению разрезаемого кабеля. Это устройство может управляться автоматически и обеспечивает качественный срез, но при условии того, что кабель находится в статическом состоянии и уложен на профильный ложемент.

Отличительной особенностью современного кабельного производства является автоматизация и непрерывность процесса. Оснащение производства позволяет производить непрерывную намотку своей ассортиментной продукции на отгрузочные барабаны с широким диапазоном типоразмеров. Автоматизированные линии оснащены пультами управления, обеспечивающими возможность задания нужных установок для автоматизированной намотки: метраж, тип кабеля, диаметр кабеля, тип барабана. Поэтому актуально автоматизировать и манипуляцию резки кабеля в определенный момент после отмера нужного метража. Причем время самого процесса резки должно быть подобрано оптимальным, чтобы срез получился ровным и качественным, а процесс намотки не имел сбоев из-за вынужденных остановок.

Предлагаемое по настоящей заявке на изобретение техническое решение устройства для резки кабеля позволяет выполнить все эти условия.

Раскрытие изобретения

Сущность изобретения заключается в конструктивном исполнении заявляемого устройства.

Устройства для резки кабеля монтируется на станине, на которой установлен первый электропривод, обеспечивающий возвратно-поступательное движение конструкции, смонтированной на подвижной раме и в которую входят поддерживающее устройство для кабеля, режущий инструмент и второй электропривод, предназначенный для обеспечения функционирования этого режущего инструмента. Участок движения рамы ограничен механически, например выступом на станине. Рама может быть выполнена, например, в виде прозрачной конструкции из верхних и нижних перекладин и вертикальных стоек между ними.

Поддерживающее устройство для кабеля крепится на верхних перекладинах рамы и содержит два опорных ролика с параллельными осями, расположенными на одном уровне, и прижимной ролик, расположенный над первым опорным роликом. По верхней касательной к опорным роликам проходит линия движения кабеля. Участок этой линии между роликами определяет зону резки кабеля. Прижимной ролик может соединяться с любым датчиком оборотов, например с осью тахогенератора.

Режущий инструмент состоит из неподвижной и подвижной частей, а именно упора и ножа. Упор может быть выполнен в виде прямоугольной призмы. Нож может быть выполнен в виде усеченной призмы, одно из верхних горизонтальных ребер которой образует лезвие ножа. При этом обращенные друг к другу боковые грани обеих частей режущего ножа расположены в одной вертикальной плоскости, перпендикулярной линии движения кабеля. Над зоной резки на верхних перекладинах рамы крепится упор, под зоной резки располагается нож. Нож установлен в держателе и имеет возможность вертикального возвратно-поступательного движения. Для более удобного оперирования ножом может использоваться платформа, на верхней поверхности которой крепится держатель ножа, а нижняя поверхность соединяется со вторым электроприводом, закрепленным на нижних перекладинах рамы. Вертикальные стойки рамы служат направляющими при движении платформы вверх-вниз под воздействием второго электропривода.

Скорость движения рамы на своем участке движения может быть установленной равной скорости движения кабеля от отдатчика к приемнику благодаря согласованному управлению обоими электроприводами. В качестве контроллера может служить тахогенератор, соединенный с прижимным роликом: при выравнивании упомянутых выше скоростей его угловая скорость становится равной нулю и соответственно уровень выходного напряжения с него равен нулю. В этом случае начало процесса резки может управляться по нулевому сигналу от тахогенератора, а сама операция резки осуществляться как бы в стационарном состоянии кабеля относительно режущего инструмента. Начальные вертикальные положения упора и ножа устанавливаются заранее по установочным данным перематываемого материала. Длина участка движения рамы вполне достаточна, чтобы успеть осуществить резку кабеля с оптимальной скоростью для обеспечения качественного среза в зависимости от типа и толщины кабеля, и рассчитывается предварительно на этапе конструирования устройства по конкретному техническому заданию. Управление и согласование параметров при операции резки осуществляется при помощи блока управления двигателями обоих электроприводов.

Технический результат изобретения заключается в том, что процесс резки осуществляется в состоянии покоя кабеля относительно режущего инструмента за счет перемещения режущего инструмента со скоростью движения кабеля и в том же направлении. Это обеспечивает отличное качество среза, фактически того же уровня, что и при операции резки при неподвижном кабеле. При этом имеет место полное согласование работы электроприводов, включая начальные установки режущего инструмента, начало и окончание операции резки, скорости вращения электродвигателей, благодаря использованию общего устройства управления, на которое поступают сигналы с датчиков, например, с датчика счетчика метража и с тахогенератора.

На чертеже представлена конструкция устройства для резки кабеля в виде рисунка с указанием номеров позиций основных элементов.

1 – кабель

2 – станина

3 – первый электропривод (для рамы)

4 – верхние перекладины рамы

5 – нижние перекладины рамы

6 – вертикальные стойки рамы

7 – двигатель первого электропривода

8 – ограничительный выступ (на станине)

9 – поддерживающее устройство для кабеля

10 – первый опорный ролик

11 – второй опорный ролик

12 – прижимной ролик

13 – неподвижная часть режущего инструмента – упор

14 – подвижная часть режущего инструмента – нож

15 – держатель ножа

16 – подвижная платформа (для подачи ножа в зону резки)

17 – отверстия в подвижной платформе

18 – второй электропривод (для режущего инструмента)

19 – двигатель второго электропривода

20 – направляющие рамы для перемещения вдоль станины

21 – ящик (для устройства управления)

Осуществление изобретения

Устройство для резки кабеля устанавливают между отдатчиком и приемником наматываемого кабеля 1.

Устройство содержит станину 2, на которой установлен первый электропривод 3, обеспечивающий возвратно-поступательное движение конструкции, базирующейся на раме, выполненной, например, из верхних перекладин 4, нижних перекладин 5 и вертикальных стоек 6. Участок движения рамы ограничен, с одной стороны, двигателем 7 первого электропривода, с другой стороны – ограничительным выступом 8 на станине.

На верхних перекладинах 4 закреплено поддерживающее устройство 9 для кабеля. В его состав входит первый опорный ролик 10, второй опорный ролик 11, прижимной ролик 12 (может быть соединен с тахогенератором). Ролики служат для перемещения кабеля в зоне резки на пути от отдатчика до приемника. Зона резки расположена между первым и вторым опорными роликами.

Для осуществления операции резки предназначен режущий инструмент, состоящий из неподвижной части – упора 13, жестко закрепленного на верхних перекладинах 4 рамы над линией движения кабеля в зоне резки, и подвижной части – ножа 14, закрепленного в держателе 15 и расположенного под линией движения кабеля в зоне резки. Нож выполнен в виде усеченной призмы, одно из верхних горизонтальных ребер которой образует лезвие ножа. Упор выполнен в виде прямоугольной призмы. Обращенные друг к другу боковые грани обеих частей режущего инструмента расположены в одной вертикальной плоскости, перпендикулярной линии движения кабеля.

Держатель 15 ножа закреплен на платформе 16, которая имеет сквозные отверстия 17, сквозь которые проходят вертикальные стойки 6 рамы, играя роль направляющих при движении платформы 16 вверх-вниз.

На нижних перекладинах 5 рамы установлен второй электропривод 18 со своим двигателем 19, обеспечивающий движение вверх-вниз платформы 16 с ножом 14 для выполнения операции резки.

Направляющие 20 рамы, закрепленные на станине 2 между двигателем 7 и ограничителем 8, обеспечивают устойчивое перемещение рамы под воздействием первого электропривода 3.

Блок управления 17 электрически соединен с обоими двигателями электроприводов (7, 19) и с тахогенератором 12.

В качестве составляющих в заявляемом устройстве можно использовать:

первый электропривод: механизм линейного перемещения, например, типа АТЛ 30;

второй электропривод: винтовой электрический домкрат, например, типа МА-80;

тахогенератор: например, типа ТГП;

счетчик метража: например, типа СМ-1.

Устройство управление может базироваться, например, на промышленном контроллере типа МК 6040 фирмы Octagon systems, USA.

Описание работы (в соответствии с представленным чертежом)

Устройство для резки кабеля располагается между отдатчиком кабеля 1 и его приемником. Кабель 1 пропускают через это устройство таким образом, чтобы он лежал на опорных роликах 10 и 11 поддерживающего устройства 9, которое закреплено на верхних перекладинах 4 рамы. Подпружиненный прижимной ролик 12, соединенный с осью тахогенератора, прижимает кабель 1 в районе первого опорного ролика 10. Режущий инструмент имеет зону действия между первым и вторым опорными роликами. Устройство управления, размещенное в ящике 21, по известным параметрам перематываемого кабеля выдает управляющий сигнал на двигатель 19, что позволяет с помощью электропривода 18 переместить платформу 16 с закрепленным на ней ножом 14 в начальное положение, обеспечив нужное расстояние между лезвием ножа 14 и упором 13. Это же устройство управления выдает сигнал на двигатель 7, и привод 3 обеспечивает перемещение рамы также в начальное положение (крайнее к двигателю 7).

При перемотке кабеля, пока не отмерено нужное количество метров счетчиком метража, рама и режущий инструмент находятся в своем начальном положении. После подачи сигнала с датчика счетчика метража на устройство управления, размещенное в ящике 21, вырабатывается управляющий сигнал на двигатель 7, и привод 3 начинает перемещать раму с режущим инструментом по ходу движения кабеля. Прижимной ролик 12, соединенный с тахогенератором, по мере увеличения скорости движения рамы начинает замедлять свое вращение и в какой-то момент останавливается, то есть его угловая скорость становится равной нулю. В этот момент тахогенератор выдает нулевой сигнал устройству управления, которое формирует управляющий сигнал на двигатель 19, приводящий в движение с помощью электропривода 18 платформу 16. Она начинает подниматься вверх вместе с закрепленным на ней держателем 15 и ножом 14, кабель упирается в упор 13 и лезвие ножа 14 перерезает кабель, продолжая скользить по плоской грани призмообразного упора 13. Относительное линейное перемещение кабеля 1 и режущего инструмента в это время равно нулю. Длина участка движения рамы по направляющим 20 под действием электропривода 3 заранее рассчитана на этапе проектировки устройства и вполне достаточна, чтобы режущий инструмент перерезал кабель, обеспечив качественный недеформированный срез.

Формула изобретения

1. Устройство для резки кабеля, содержащее станину, поддерживающее устройство для кабеля, режущий инструмент, состоящий из неподвижной части, соединенной с поддерживающим устройством для кабеля, и подвижной части, установленной в держателе, соединенном с электроприводом режущего инструмента, отличающееся тем, что оно снабжено подвижной рамой и механизмом перемещения указанной рамы, содержащим электропривод рамы, горизонтальные направляющие и ограничитель движения, закрепленные на станине, поддерживающее устройство для кабеля и режущий инструмент закреплены на раме, причем поддерживающее устройство имеет по меньшей мере два опорных ролика и по меньшей мере один прижимной ролик, расположенный над первым опорным роликом, опорные ролики расположены на одном уровне в верхней части рамы с ее противоположных краев и имеют параллельные оси и общую верхнюю касательную, определяющую линию движения кабеля через раму, первый и второй опорные ролики расположены с размещением отрезка линии движения кабеля между ними в зоне резки, в которой размещены неподвижная и подвижная части режущего инструмента, при этом неподвижная часть режущего инструмента выполнена в виде упора и закреплена над линией движения кабеля, а подвижная часть – в виде ножа и размещена под линией движения кабеля с возможностью принудительного вертикального возвратно-поступательного движения в зоне резки с пересечением линии движения кабеля под воздействием электропривода режущего инструмента, закрепленного в нижней части рамы.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено горизонтальной платформой, на верхней поверхности которой закреплен держатель с ножом, а рама выполнена в виде верхних и нижних перекладин и вертикальных стоек, при этом на верхней перекладине рамы закреплен упор режущего инструмента, на нижней перекладине рамы установлен электропривод режущего инструмента, который соединен с нижней поверхностью платформы, а вертикальные стойки использованы в качестве вертикальных направляющих платформы при ее возвратно-поступательном движении.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нож выполнен в виде усеченной призмы, одно из верхних горизонтальных ребер которой образует лезвие ножа, а упор выполнен в виде прямоугольной призмы, при этом обращенные друг к другу боковые грани обеих частей режущего ножа расположены в одной вертикальной плоскости, перпендикулярной линии движения кабеля.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено тахогенератором, ось вращения которого соединена с осью вращения прижимного ролика.

РИСУНКИ