Патент на изобретение №2343045

(54) СПОСОБ ПРИВЕДЕНИЯ В ИМПУЛЬСНОЕ ДВИЖЕНИЕ НОЖА В УСТРОЙСТВЕ ДЛЯ РУБКИ ДВИЖУЩЕГОСЯ МАТЕРИАЛА, СПОСОБ ИМПУЛЬСНОЙ РУБКИ ДВИЖУЩЕГОСЯ МАТЕРИАЛА, НОЖЕВАЯ ТРАВЕРСА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОЙ РУБКИ ДВИЖУЩЕГОСЯ МАТЕРИАЛА

(57) Реферат:

Изобретение относится к области резки и может быть использовано для рубки движущегося материала. Устройство содержит корпус, нож, контрвал и средство приведения ножа в импульсное движение. Средство приведения ножа в импульсное движение выполнено в виде ножевой траверсы. Траверса изготовлена с возможностью закрепления в ней, по крайней мере, одного ножа и возможностью вращательного импульсного рабочего движения из состояния покоя до скорости синхронного движения рабочей кромки ножа и движущегося материала в зоне их контакта, торможения после контакта рабочей кромки ножа с движущимся материалом и позиционирования в состоянии покоя. В результате обеспечивается повышение производительности конвейерных линий и точности обработки движущихся материалов. 4 н. и 20 з.п. ф-лы, 4 ил.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к промышленному производству, к машинам для механической обработки движущихся материалов, а более конкретно к приводам и конструкции ножниц и рубительных машин, где требуется создание кратковременного динамического давления, преимущественно используемых на скоростных конвейерных линиях для обработки движущихся материалов. Изобретение может быть использовано в деревообрабатывающей, металлообрабатывающей и других отраслях промышленности, в частности на скоростных конвейерных линиях при рубке листов древесного шпона при производстве фанеры, обработке движущихся листовых материалов, проката, труб, пластмассы, картона, бумаги и других материалов при скоростях непрерывной подачи движущихся материалов до 3 м/сек.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В промышленном производстве при обработке листовых и прутковых материалов широко используются ножницы, рубительные машины и иные механизмы для форматной резки или рубки материалов.

Наиболее широко распространены механические ножницы и устройства гильотинного типа. Машины данного типа просты по конструкции и надежны в эксплуатации, однако они малопроизводительны и не позволяют обеспечить точную форматную рубку движущихся материалов.

Для повышения быстродействия рабочих органов и повышения точности обработки прутковых материалов широко используют гидравлические приводы рабочих органов. Данные машины способны обрабатывать материалы при скорости их движения на конвейере до 2-2,5 м/с, но при превышении скорости движения материала резко снижается точность и повторяемость размеров форматной резки движущихся по конвейеру материалов. При этом скорость срабатывания рабочих органов ограничивает возможность увеличения скорости движения материала на конвейере, поскольку в момент контакта рабочего органа с материалом продолжающееся движение материала вызывает коробление материала и нарушает нормальную работу конвейера.

На практике для ускорения приведения в движение рабочих органов в скоростных конвейерных линиях с целью соответствующего ускорения скорости конвейера и сохранения точности форматной рубки предлагаются различные технические решения, однако все они не позволили до настоящего времени в полной мере простыми и экономичными средствами решить данную техническую проблему.

Известен способ и устройство для резки деталей из материала в виде ленты на конвейере путем осуществления удара, производимого механическим путем на конце инструмента (Заявка Франции №2711563, опубл. 05.05.95, В23D 15/04).

Известно устройство для скоростной резки непрерывно движущейся трубы, содержащей ножи и ударный механизм, выполненный из пневматического цилиндра с поршнем, взаимодействующим через подпружиненный ударник с подвижным ножом, а для управления движения последнего пневмоцилиндр снабжен электромагнитным клапаном (А.с. СССР №272679, опубл. БИ №23, 14.07.70, В23D 21/00).

Для компенсации недостаточной скорости рабочего органа (ножа) используют различные приемы ускорения его движения и организации дополнительного движения рабочего органа в направлении движения материала на конвейере.

Известны ножницы для резки движущихся заготовок, содержащие станину, шарнирно соединенный с ней маятник с закрепленным на нем ножом и направляющими, зубчатой передачей и двигателем (А.с. СССР №1409417, опубл. БИ №26,17.07.88, В23D 25/06).

Известны гидравлические маятниковые ножницы (А.с. СССР №1110563, опубл. БИ №32, 30.03.83, В23D 25/06), летучие гильотинные ножницы с механизмом синхронизации движения верхнего и нижнего ножа на основе приводного кривошипа (А.с. СССР №522005, опубл. БИ №27, 25.07.76, В23D 25/10), параллелограмные летучие ножницы с режущим механизмом в виде двух четырехзвенников-параллелограммов и механизмами их привода (А.с. СССР №998016, опубл. БИ №7, 23.02.83, В23D 25/10).

Известна импульсная машина для резки движущегося горячего проката, содержащая установленную на пневмоамортизаторе, закрепленном на основании, раму с размещенным на ней электроузлом в виде камеры сгорания и расширительного цилиндра с рабочим штоком, приводящим в движение рабочий инструмент (А.с. СССР №737141, опубл. БИ №20, 30.05.80, В23D 25/08), аналогичная по принципу действия горизонтальная импульсная машина для обработки металлов давлением (А.с. СССР №1088891, опубл. БИ №16, 30.04.84, В23D 25/08).

Известны электроножницы с механическим инструментом и электрическим приводом в виде электрической машины, привода с ползуном, двумя неподвижными ножами и одним подвижным ножом (Заявка РФ №93031131, опубл. 27.12.95, В23D 15/14).

Общим недостатком всех известных конструкций и способов привода в движение рабочих органов является чрезмерная сложность механизмов, недостаточная надежность, низкая точность форматной резки широких листовых материалов и неработоспособность при скоростях движения обрабатываемого материала свыше 2 м/с. Это ограничивает их промышленное использования в современных высокоскоростных технологических линиях.

Известно устройство для резки шпона на форматные куски и вырезки дефектных участков, содержащее вращающееся лезвие с двумя независимо управляемыми секциями (Заявка РСТ №93/00206, опубл. 07.01.93 №2, В27L 5/08).

Известно устройство для рубки шпона, включающее нож, опорный барабан, транспортер, привод, подпружиненные ролики с перебрасывающимися контактами, блоками обмера длины форматного листа шпона, перебрасывающиеся контакты и привод ножниц (А.с. СССР №472790, опубл. БИ №21, 05.06.75, В27L 5/08).

Известно устройство для резки листового материала, включающее станину, вращающийся ножедержатель с ножом, состоящим из двух частей, опорный барабан и привод, в котором для повышения качества резки, обе части ножа расположены в одной плоскости на одном уровне, снабжены роликами и соединены между собой посредством дополнительного ножа с продольными пазами для роликов, причем ножедержатель снабжен взаимодействующим с электромагнитом рычагом, который посредством тяг соединен с торцами обеих частей ножа, при этом режущие кромки ножа выполнены зубчатыми (А.с. СССР №1155454, опубл. БИ №18, 15.05.85, В27L 5/08) (нож-пила и привод его в движение электромагнитным рычагом).

Известно устройство для рубки ленты шпона, содержащее станину с направляющими шпон элементами, закрепленные на станине опорные контрвал с приводом вращения и нож с приводом вращения, отличающееся тем, что оно снабжено средством продольного натяжения ножа и дополнительным контрвалом с приводом вращения, при этом нож расположен между опорным и дополнительным контрвалами и выполнен с двумя продольными диаметрально противоположными режущими кромками, привод вращения ножа выполнен с возможностью обеспечения импульсного вращения, опорный и дополнительный контрвалы закреплены на станине с возможностью регулирования их расположения относительно расположения ножа, а устройство снабжено направляющим барабаном, кинематически связанным с приводом вращения дополнительного контрвала (Патент РФ на полезную модель №26302, опубл. 2002.11.27, В27L 5/08).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому при использованию результату (прототипом) является разработанный ранее автором способ скоростного приведения в движение рабочего органа в машине динамического давления, по которому рабочий орган закрепляют на траверсе подвижной части индуктора, выполненного с возможностью импульсного перемещения посредством направляющих в рабочее положение и возврата в исходное положение под действием силы тяжести или возвратных амортизаторов, а приведение в движение траверсы подвижной части индуктора с закрепленным на ней рабочим органом осуществляют путем создания импульса или серии последовательных импульсов магнитного поля в неподвижной катушке индуктора посредством подачи в нее импульса или серии последовательных импульсов электрического тока продолжительностью от 0,000001 до 0,01 секунды (Патент РФ №2132271, В26D 5/06, В27D 1/04, приоритет 24.12.1997, зарегистрирован 27.07.1999 г. (прототип)).

Согласно способу рубки движущегося листового материала, преимущественно древесного шпона, по прототипу, включающему перемещение листового материала, приведение в движение ножа и рубку материала, нож закрепляют на траверсе подвижной части индуктора, выполненной с возможностью перемещения посредством направляющих в рабочее положение и возврата в исходное положение под действием силы тяжести или возвратных амортизаторов, а приведение в движение траверсы с ножом осуществляют путем создания импульсов магнитного поля в неподвижной катушке индуктора посредством подачи в него импульса или серии последовательных импульсов электрического тока продолжительностью от 0,000001 до 0,01 секунды, при этом траверсу подвижной части индуктора изготовляют соединенной с дополнительной катушкой, выполненной с возможностью подачи в нее импульсов электрического тока, а импульсы электрического тока в неподвижную и подвижную катушки индуктора подают одновременно от одного источника импульсов электрического тока в виде одного или нескольких последовательных импульсов по сигналам датчика формата листового материала, а рубку листового материала осуществляют на обрезиненном опорном валу, приведение в движение ножа осуществляют под углом по отношению к направлению движения листового материала, величину угла наклона направления движения ножа изменяют в зависимости от скорости движения листового материала, приведение в движение ножа осуществляют в вертикальном направлении, преимущественно в направлении снизу вверх. В устройстве для рубки движущегося листового материала, содержащем подающий конвейер, станину, подвижный нож и средство для приведения ножа в движение, согласно прототипу средство для приведения ножа в движение выполнено в виде индуктора, выполненного с возможность создания в нем импульса или серии импульсов магнитного поля, а нож закреплен на траверсе подвижной части индуктора, выполненной с возможностью перемещения посредством направляющих в рабочее положение и возврата в исходное положение под действием силы тяжести или возвратных амортизаторов.

Данные способы и устройства позволяют обеспечить скоростную рубку материалов, но указанные способ-прототип и устройство-прототип требуют наличия мощного высокоточного генератора импульсного тока с высокими затрата энергии, а также требуют технически сложных средств формирования точно фиксированных по времени мощных электромагнитных импульсов, при этом наличие массивной инерционной траверсы и возврат ножа в исходное положение под действием силы тяжести или возвратных амортизаторов обуславливает недостаточное быстрый возврат ножа в исходное положение и, в конечном итоге, снижает скорость обработки.

ЗАДАЧИ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ

Основная техническая проблема (не разрешенная до настоящего времени изобретательская задача), сдерживающая увеличение производительности конвейерных линий и точности обработки движущихся листовых материалов, заключается в том, что известные механические, пневматические и гидравлические способы и устройства для приведение в движение рабочих органов машин динамического давления требуют использования передаточных механизмов и позволяют обеспечить быстродействие рабочих органов до 0,1 секунды, что позволяет обрабатывать на конвейере материалы при скорости их движения до 1,5 м/с.

При попытках увеличения скорости движения материала на подобных устройствах резко снижается точность и качество обработки в связи с тем, что увеличение скорости движения рабочего органа требует увеличения рабочего усилия, что в свою очередь требует увеличения прочности передаточных механизмов и мест приложения усилий, а также повышения жесткости конструкции (сопротивления изгиба). Это требует увеличения массы всей конструкции и, следовательно, приводит к снижению быстродействия привода.

Кроме этого используемые в настоящее время приводы с промежуточными передаточными механизмами обуславливают неравномерность рабочего усилия по длине (поверхности) рабочего органа, что также снижает точность обработки широкоформатных материалов.

Известные средства скоростной обработки и скоростного быстродействия требуют повышенных затрат энергии, сложны в изготовлении и управлении и при недостаточно квалифицированном использовании опасны в эксплуатации из-за мощных электрических и электромагнитных импульсов.

Общими задачами группы изобретений, то есть требуемым техническим результатом, достигаемым при использовании изобретений, является снижение стоимости оборудования и повышение производительности конвейерных линий при одновременном упрощении конструкции, повышении точности форматной резки (рубки) и улучшении повторяемости резки (рубки) материалов по заданным размерам, а также повышение равномерности распределения усилия по длине (поверхности) рабочего органа и сокращение энергетических затрат при одновременном увеличении усилий рабочего импульсного динамического воздействия ножа на движущийся со скоростью до 3 м/с материал.

Дополнительными задачами группы изобретений являются сокращение энергопотребления обработки движущихся материалов за счет устранения промежуточных передаточных устройств и организация импульсной кратковременной подачи энергии и использования кинетический энергии вращательного импульсного движения с длительностью рабочего цикла от 0,1 до 0,25 секунд, сокращение потерь материала за счет повышения точности обработки и равномерности распределения усилий по всей длине (поверхности) рабочего органа, повышение надежности и безопасности эксплуатации оборудования.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЙ

Поставленная цель и требуемый технический результат при использовании изобретений достигаются тем, что по способу приведения в импульсное движение ножа в устройстве для рубки движущегося материала согласно изобретению обеспечивают вращательное импульсное движение ножа из состояния покоя до скорости синхронного движения рабочей кромки ножа и движущегося материала в зоне контакта рабочей кромки ножа и движущегося материала, торможение после контакта рабочей кромки ножа с движущимся материалом и позиционирование в состоянии покоя.

При этом вращательное импульсное движение ножа из состояния покоя до скорости синхронного движения рабочей кромки ножа и движущегося материала в зоне контакта рабочей кромки ножа и движущегося материала, торможение ножа после контакта рабочей кромки ножа с движущимся материалом и позиционирование в состоянии покоя обеспечивают путем закрепления ножа на снабженной асинхронным сервоприводом и электронной системой управления ножевой траверсе, выполненной с возможностью вращательного импульсного движения из состояния покоя до скорости синхронного движения рабочей кромки ножа и движущегося материала в зоне контакта рабочей кромки ножа и движущегося материала, торможения после контакта рабочей кромки ножа с движущимся материалом и позиционирования в состоянии покоя.

При этом ножевую траверсу выполняют с двумя диаметрально расположенными и закрепленными на ней ножами с обеспечением возможности вращательного импульсного рабочего движения одного из ножей из состояния покоя до скорости синхронного движения рабочей кромки ножа и движущегося материала в зоне их контакта, торможения ножа после контакта рабочей кромки ножа с движущимся материалом и позиционирования в состоянии покоя, а также соответствующего вращательного импульсного холостого движения другого из ножей из состояния покоя до скорости синхронного движения рабочей кромки ножа и движущегося материала, торможения и позиционирования состояния покоя при повороте ножевой траверсы на каждые 180 градусов.

Кроме этого обеспечивают вращательное импульсное движение ножевой траверсы с диаметрально расположенными закрепленными на ней ножами из состояния покоя до линейной скорости рабочих кромок ножей от 1 до 3 м/секунду и длительности цикла вращательного импульсного движения, торможения и позиционирования в состоянии покоя ножевой траверсы от 0,1 до 0,25 секунд при повороте ножевой траверсы на каждые 180 градусов, причем вращательное импульсное движение ножа из состояния покоя до скорости синхронного движения рабочей кромки ножа и движущегося материала в зоне контакта рабочей кромки ножа рубку движущегося материала осуществляют посредством кинетической энергии вращательного импульсного движения ножевой траверсы.

Кроме этого вращательное импульсное движение ножа в зоне контакта рабочей кромки ножа и движущегося материала осуществляют при кинетической энергии импульсного воздействия рабочей кромки ножа на материал не менее 160 Джоулей.

Поставленная цель и требуемый технический результат при использовании изобретений достигаются тем, что по способу импульсной рубки движущегося материала, включающему приведение ножа в импульсное движение и рубку движущегося материала, согласно изобретению приведение ножа в импульсное движение осуществляют путем закрепления ножа на ножевой траверсе, выполненной с возможностью вращательного импульсного движения из состояния покоя до скорости синхронного движения рабочей кромки ножа и движущегося материала в зоне контакта рабочей кромки ножа и движущегося материала, торможения после контакта рабочей кромки ножа с движущимся материалом и позиционирования состояния покоя, а рубку движущегося материала осуществляют на контрвале, вращающемся с линейной скоростью рабочей поверхности, равной скорости движения материала.

При этом ножевую траверсу выполняют с двумя диаметрально расположенными и закрепленными на ней ножами с обеспечением возможности вращательного импульсного рабочего движения одного из ножей из состояния покоя до скорости синхронного движения рабочей кромки ножа и движущегося материала в зоне их контакта, торможения ножа после контакта рабочей кромки ножа с движущимся материалом и позиционирования в состоянии покоя, а также соответствующего циклического вращательного импульсного холостого движения другого из ножей из состояния покоя до скорости синхронного движения рабочей кромки ножа и движущегося материала, торможения и позиционирования в состоянии покоя при повороте ножевой траверсы на каждые 180 градусов.

Кроме этого обеспечивают циклическое вращательное импульсное движение ножевой траверсы с диаметрально расположенными закрепленными на ней ножами из состояния покоя до линейной скорости рабочих кромок ножей от 1 до 3 м/секунду и длительности цикла вращательного импульсного движения, торможения и позиционирования в состоянии покоя ножевой траверсы от 0,1 до 0,25 секунд при повороте ножевой траверсы на каждые 180 градусов, а рубку движущегося материала осуществляют на контрвале с эластичным покрытием, выполненным, например, из резины или полиуретана.

Кроме этого рубку движущегося материала осуществляют на контрвале, приводимом во вращательное движение посредством фрикционного зацепления расположенным непосредственно под ним ведущим опорным валом, рубку движущегося материала, например древесного шпона, осуществляют посредством кинетической энергии вращательного импульсного движения ножевой траверсы при кинетической энергии импульсного воздействия рабочей кромки ножа на движущийся материал не менее 160 Джоулей.

Поставленная цель и требуемый технический результат при использовании изобретений достигаются тем, что в ножевой траверсе устройства для импульсной рубки движущегося материала, включающей вал и средство крепления ножей, согласно изобретению средство крепления ножей изготовлены в виде кронштейнов, выполненных с возможностью их фиксации на валу и крепления к ним, по крайней мере, одного ножа.

При этом кронштейны выполнены с возможностью крепления в них двух диаметрально расположенных ножей, крепление ножей в кронштейнах выполнено посредством болтов и гаек, а ножевая траверса дополнительно содержит средства регулировки высоты установки рабочей кромки ножей относительно оси вала, выполненные, например, в виде выжимных регулировочных винтов, одними концами упирающимися в поверхность вала, а другими концами – в нерабочую кромку ножей.

При этом вал ножевой траверсы выполнен массивным с возможностью накопления кинетической энергии вращательного импульсного движения ножа для обеспечения импульсного воздействия рабочей кромки ножа не менее 160 Джоулей, концы вала ножевой траверсы выполнены с возможностью их фиксации в концевых опорах, снабженных шарнирами, а один из концов вала ножевой траверсы выполнен с возможностью его соединения с приводом ножевой траверсы в виде асинхронного сервопривода с электронной системой управления.

Поставленная цель и требуемый технический результат при использовании изобретений достигаются тем, что в устройстве для импульсной рубки движущегося материала, содержащем корпус, нож, контрвал и средство приведение ножа в импульсное движение, согласно изобретению средство приведения ножа в импульсное движение выполнено в виде ножевой траверсы, изготовленной с возможностью закрепления в ней, по крайней мере, одного ножа и возможностью вращательного импульсного рабочего движения из состояния покоя до скорости синхронного движения рабочей кромки ножа и движущегося материала в зоне их контакта, торможения после контакта рабочей кромки ножа с движущимся материалом и позиционирования в состоянии покоя.

При этом ножевая траверса снабжена асинхронным сервоприводом и электронной системой управления, функционально соединенной с датчиком формата материала, на ножевой траверсе закреплены два диаметрально расположенных ножа с возможностью вращательного импульсного рабочего движения одного из ножей из состояния покоя до скорости синхронного движения рабочей кромки ножа и движущегося материала в зоне их контакта, торможения ножа после контакта рабочей кромки ножа с движущимся материалом и позиционирования в состоянии покоя, а также соответствующего вращательного импульсного холостого движения другого из ножей из состояния покоя до скорости синхронного движения рабочей кромки ножа и движущегося материала, торможения и позиционирования в состоянии покоя при повороте ножевой траверсы на каждые 180 градусов.

Кроме этого ножевая траверса содержит вал со средством крепления ножей в виде кронштейнов, выполненных с возможностью их фиксации на валу и крепления к ним двух диаметрально расположенных ножей, и средство регулировки высоты установки рабочей кромки ножей относительно оси вала, выполненное в виде выжимных регулировочных винтов, одними концами упирающимися в поверхность вала, а другими концами – в нерабочую кромку ножей.

Кроме этого ножевая траверса выполнена с возможностью накопления кинетической энергии вращательного импульсного движения ножа для импульсного воздействия рабочей кромки ножа на движущийся материал не менее 160 Дж, при этом концы вала ножевой траверсы выполнены с возможностью их фиксации в концевых опорах с шарнирами, а один из концов вала ножевой траверсы выполнен с возможностью его соединения с приводом ножевой траверсы в виде асинхронного сервопривода с электронной системой управления.

При этом контрвал расположен под ножевой траверсой и изготовлен с эластичным покрытием с возможностью привода во вращательное движение посредством фрикционного зацепления расположенным непосредственно под ним ведущим опорным валом, а корпус содержит опорную раму, верхнюю балку, стойки и средства крепления на них концевых опор ножевой траверсы, опор контрвала и опорного вала.

Как следует из приведенного выше подробного обзора уровня техники, заявляемые способ приведения в движение ножа в динамических ножницах, способ рубки движущегося материала и устройство для их реализации являются новыми, они неизвестны из доступных источников информации, не вытекают явным образом из известного уровня техники, т.е. предложенные технические решения изобретательской задачи неочевидны для среднего специалиста и соответствуют требованиям критерия “изобретательский уровень.

По сравнению с прототипом изобретения группы содержат новую, не известную ранее совокупность существенных признаков, поэтому изобретения группы соответствуют требованиям критерия “новизны”.

Некоторые отдельные существенные признаки группы изобретений известны, однако совокупности общих и частных отличительных существенных признаков изобретений среди известных в науке и технике решений, в объеме проведенного нами поиска, не обнаружено. Кроме этого отличительные признаки изобретений выполняют новые, не известные ранее функции, то есть обеспечивают возможность получения нового технического результата. В частности известны примеры использования механических приводов, однако известные конструкции недостаточно быстро работают и для создания больших рабочих нагрузок при рубке широкоформатных материалов требуют использования механических передаточных средств, к примеру для рубки форматного древесного шпона требуется статичное усилие в 200 тонн или кинетической энергии воздействия рабочего органа не менее 160 Дж.

Совокупность общих и частных существенных признаков изобретений обеспечивает возможность достижения цели изобретений и требуемого технического результата при использовании изобретений.

Действительно, как будет дополнительно показано ниже на примерах конкретной промышленной реализации изобретений, заявляемые изобретения позволяют не только обеспечить повышение производительности конвейерных линий за счет обеспечения возможности увеличения скорости движения обрабатываемого материала до 3 м/с, увеличить быстродействие ножа для обработки движущихся с большими скоростями материалов, снизить материалоемкость и упростить конструкцию привода рабочего органа, повысить точности форматной резки (рубки), улучшить повторяемость резки (рубки) материалов по заданным размерам, сократить энергопотребление обработки движущихся материалов, увеличить усилия при контакте рабочего органа с материалом за счет устранения передаточных устройств и организации импульсного вращательного воздействия, а также сократить потери обрабатываемого материала за счет повышения точности обработки и повысить надежность и долговечность оборудования за счет повышения равномерности распределения усилия по длине (поверхности) рабочего органа и возможности точного регулирования требуемой величины рабочего усилия и скорости обработки.

ПЕРЕЧЕНЬ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ

Раскрытие изобретений поясняется чертежами:

на фиг.1 показан вид спереди устройства по изобретению;

на фиг.2 показан общий вид устройства по изобретению в аксонометрии;

на фиг.3 показано поперечное сечение – вид устройства по изобретению с иллюстрацией принципа действия при реализации способа по изобретению;

на фиг.4 показаны особенности конструкции ножевой траверсы по изобретению и крепления в ней ножей.

Устройство по изобретению содержит (фиг.1, 2, 3, 4):

раму 1 из металлических профилей (балок) для установки и крепления остальных элементов устройства;

стойки 2 для установки, крепления и регулировки узлов контрвала 4 и ножевой траверсы 8;

опорный вал 3 для обеспечения жесткости и передачи вращательного движения обрезиненному контрвалу 4;

корпуса шарниров опорного вала 5 для установки опорного вала 3;

корпуса шарниров 6 для установки обрезиненного контрвала 4;

регулировочные винты 7 для регулировки высоты установки опор 6 контрвала 4 и опор 5 опорного вала 3;

ножевую траверсу 8 с ножами 9, выполненную в виде массивного вала с кронштейнами крепления ножей с возможностью обеспечения необходимого запаса кинетической энергии в рабочем цикле импульсного вращения;

ножи 9 для рубки материала на контрвале 4;

опоры ножевой траверсы 10 для установки и регулировки узла ножевой траверсы 8;

верхнюю балку для крепления опор ножевой траверсы 10;

привод ножевой траверсы 12 в виде асинхронного серводвигателя для осуществления циклического импульсного вращательного движения ножевой траверсы 8 по заданному циклу;

привод опорного вала 13 в виде асинхронного серводвигателя для передачи вращательного движения на узел контрножа;

выжимные регулировочные винты 14 для регулировки высоты установки ножей 9 относительно оси ножевой траверсы 8;

крепеж 16, преимущественно в виде болтов с гайками, для фиксации ножей в кронштейнах ножевой траверсы 8.

ПРИМЕРЫ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЙ

Сущность изобретений поясняется примерами реализации изобретений.

Работа устройства основана на использовании кинетической энергии инерционной массы импульсного вращательного движения ножевой траверсы 8 с симметрично расположенными ножами 9.

Накопление энергии импульсного вращения происходит на участке разгона из состояния покоя в исходном положении траверсы 8 до момента контакта режущей кромки ножа 9 с поверхностью обрабатываемого материала 15 на контрвале 4.

Линейная скорость точек режущей кромки ножа 9 в момент времени, соответствующий вертикальному или слегка наклонному расположению рабочего ножа 9, равна скорости подачи ленты материала 15 и линейной скорости вращения поверхности контрвала 4.

Рубка ленты движущегося материала происходит на контрвале 4, выполненным в виде массивного, преимущественно стального вала с эластичным покрытием из резины, полиуретана или иного износостойкого эластичного материала.

Контрвал 4 приводится во вращательное движение ведущим опорным валом 3 посредством фрикционной передачи (фрикционного зацепления).

Равенство линейных скоростей подачи материала 15, режущей кромки ножа 9 и образующих цилиндрических поверхностей опорного вала 3 и контрвала 4 обеспечивается асинхронными сервоприводами поз.12, 13 и электронной системой управления.

После прохождения крайней нижней точки режущей кромкой ножа 9 ножевая траверса 8 позиционируется в исходное положение покоя.

Полный угол поворота от исходного положения, соответствующего началу движения ножевой траверсы, до исходного положения, соответствующего окончанию цикла, составляет 180°.

Время полного цикла разгона – торможения – позиционирования составляет преимущественно 0,1-0,25 с.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Для подтверждения возможности реализации изобретений промышленным способом и экспериментального подтверждения возможности достижения требуемого технического результата были изготовлены на фанерном комбинате промышленные образцы устройств по изобретению для рубки древесного шпона, лущенного в соответствии с требованиями ГОСТа РФ 99-96 толщиной 1,2-2,4 мм, и в промышленных условиях были проведены сравнительные испытания современного действующего оборудования для рубки древесного шпона отечественного и зарубежного производства и устройства по изобретению.

В ходе сравнительных испытаний экспериментально установлено, что наиболее современное промышленное оборудование для форматной резки древесного шпона (гильотинные пневматические ножницы AVL-1800 или роторные пневматические RC-1800 производства финской фирмы «RAUTE») обеспечивает возможность форматной рубки с допуском + 10 мм при скорости движения ленты шпона до 3 м/с и при быстродействии срабатывания рабочего органа (времени рабочего хода ножа) от 0,1 до 0,05 с.

Устройство по изобретению, в котором был использованы заявляемые способы приведения в движение рабочего органа, показало возможность форматной рубки при допуске + 5 мм и времени рабочего импульсного контакта ножа до 0,010 секунд, что обеспечило возможность точной рубки шпона при скорости его движения от 2,5 до 4,5 м/с. При серийном изготовлении на специализированных заводах заявляемых по изобретению устройств показатели функционирования машин и соответственно реализации заявляемых способов по изобретению могут быть существенно улучшены.

При этом экспериментально установлено, что оптимальным является обеспечение движение ножа при рубке движущегося листового материала, например древесного шпона толщиной 1,5-2,5 мм и шириной 1,3-2,7 м, с энергией динамического воздействия ножа при рубке материала не менее 160 Дж.

Характерной особенностью устройства по изобретения является отсутствие промежуточных механизмов передачи рабочих усилий непосредственно от электрического асинхронного серводвигателя непосредственно ножевой траверсе с закрепленными на ней ножами, что в совокупности с другими отличительными особенностями обеспечивает возможность достижение требуемого технического результата и уверенное решение поставленных задач, а именно обеспечивает повышение производительности конвейерных линий обработки шпона за счет обеспечения возможности увеличения скорости движения шпона (до 3 м/с), увеличение быстродействия приведения в движение ножа для обработки движущихся листов шпона, позволяет упростить конструкцию привода рабочего органа, повысить точность форматной резки (рубки), улучшить повторяемость резки (рубки) древесного шпона по заданным размерам, а также сократить энергопотребление обработки движущихся листов шпона, увеличить механические усилия при контакте рабочего органа с материалом за счет сокращения числа передаточных устройств и организации импульсной кратковременной подачи энергии непосредственно к ножу, а также сократить потери древесного шпона за счет повышения точности обработки и равномерности распределения усилий по всей длине ножа.

СООТВЕТСТВИЕ КРИТЕРИЯМ ОХРАНОСПОСОБНОСТИ

В целом, учитывая новизну и неочевидность изобретений (доказанную в разделе «Уровень техники» и «Сущность изобретения»), существенность всех общих и частных признаков изобретений (доказанную в разделе «Раскрытие сущности изобретения»), а также показанную в разделах «Примеры реализации изобретений» и «Промышленная применимость» осуществимость изобретения и достижение поставленных изобретением задач, по нашему мнению заявленная группа изобретений удовлетворяет всем требованиям охраноспособности, предъявляемым к изобретениям.

Таким образом, есть все основания утверждать, что изобретения группы соответствуют требованиям критерия охраноспособности “изобретательского уровня”, а проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки изобретений являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для достижения цели изобретений, но и позволяют реализовать изобретения промышленным способом.

Кроме этого анализ совокупности существенных признаков изобретений группы и достигаемого при их использовании технического результата показывает наличие единого изобретательского замысла, тесную и неразрывную связь между изобретениями группы и предназначенность способа приведения в движение рабочего органа в машине динамического давления для способа рубки движущегося материала, что позволяет объединить изобретения в одной заявке.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Заявка Франции №2711563, опубл. 05.05.95, В23D 15/04.

2. А.с. СССР №272679, опубл. БИ №23, 14.07.70, В23D 21/00.

3. А.с. СССР №1409417, опубл. БИ №26, 17.07.88, В23D 25/06.

4. А.с. СССР №1110563, опубл. БИ №32, 30.03.83, В23D 25/06.

5. А.с. СССР №522005, опубл. БИ №27, 25.07.76, В23D 25/10.

6. А.с. СССР №998016, опубл. БИ №7, 23.02.83, В23D 25/10.

7. А.с. СССР №737141, опубл. БИ №20, 30.05.80, В23D 25/08.

8. А.с. СССР №1088891, опубл. БИ №16, 30.04.84, В23D 25/08.

9. 3аявка РФ №93031131, опубл. 27.12.95, В23D 15/14.

10. Заявка РСТ №93/00206, опубл. 07.01.93 №2, В27L 5/08.

11. А.с. СССР №472790, опубл. БИ №21, 05.06.75, В27L 5/08.

12. А.с. СССР №1155454, опубл. БИ №18, 15.05.85, В27L 5/08

13. Патент РФ №2132271 В26D 5/06, В27D 1/04, приоритет 24.12.1997, зарегистрирован 27.07.1999 г. (прототип).

Формула изобретения

1. Способ приведения ножа устройства для рубки движущегося материала в контакт с движущимся материалом, включающий сообщение ножу импульсного вращательного движения из состояния покоя, торможение ножа и его позиционирование в состоянии покоя, отличающийся тем, что ножу сообщают импульсное вращательное движение из состояния покоя до скорости синхронного движения рабочей кромки ножа и движущегося материала в зоне их контакта, после чего осуществляют торможение ножа и его позиционирование в состоянии покоя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нож закрепляют на ножевой траверсе устройства для рубки движущегося материала, снабженной асинхронным сервоприводом и электронной системой управления и выполненной с возможностью вращательного импульсного движения из состояния покоя до скорости синхронного движения рабочей кромки ножа и движущегося материала в зоне их контакта, торможения после контакта рабочей кромки ножа с движущимся материалом и позиционирования в состоянии покоя.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что на ножевой траверсе закрепляют второй нож, который располагают диаметрально противоположно указанному с обеспечением возможности вращательного импульсного рабочего движения одного из ножей из состояния покоя до скорости синхронного движения рабочей кромки ножа и движущегося материала в зоне их контакта, торможения указанного ножа после контакта рабочей кромки ножа с движущимся материалом и его позиционирования в состоянии покоя, а также соответствующего вращательного импульсного холостого движения второго ножа из состояния покоя до скорости синхронного движения рабочей кромки ножа и движущегося материала, торможения и позиционирования в состоянии покоя при повороте ножевой траверсы на каждые 180°.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что обеспечивают вращательное импульсное движение ножевой траверсы с диаметрально расположенными закрепленными на ней двумя ножами из состояния покоя до линейной скорости рабочих кромок ножей от 1 до 3 м/с и длительность цикла вращательного импульсного движения, торможения и позиционирования в состоянии покоя ножевой траверсы от 0,1 до 0,25 с при повороте ножевой траверсы на каждые 180°.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что вращательное импульсное движение ножа из состояния покоя до скорости синхронного движения рабочей кромки ножа и движущегося материала в зоне контакта рабочей кромки ножа, рубку движущегося материала осуществляют посредством кинетической энергии вращательного импульсного движения ножевой траверсы.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что вращательное импульсное движение ножа в зоне контакта рабочей кромки ножа и движущегося материала осуществляют при кинетической энергии импульсного воздействия рабочей кромки ножа на материал не менее 160 Дж.

7. Способ импульсной рубки движущегося материала, включающий приведение ножа в контакт с движущимся материалом и рубку движущегося материала, отличающийся тем, что нож закрепляют на ножевой траверсе, а приведение ножа в контакт с движущимся материалом осуществляют путем сообщения ножевой траверсе вращательного импульсного движения из состояния покоя до скорости синхронного движения рабочей кромки ножа и движущегося материала в зоне их контакта, ее торможения после контакта рабочей кромки ножа с движущимся материалом и позиционирования в состоянии покоя, а рубку движущегося материала осуществляют на контрвале, которому сообщают вращение с линейной скоростью рабочей поверхности, равной скорости движения материала.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что на ножевой траверсе закрепляют второй нож, который располагают диаметрально противоположно указанному с обеспечением возможности вращательного импульсного рабочего движения одного из ножей из состояния покоя до скорости синхронного движения рабочей кромки ножа и движущегося материала в зоне их контакта, торможения указанного ножа после контакта рабочей кромки ножа с движущимся материалом и его позиционирования в состоянии покоя, а также соответствующего циклического вращательного импульсного холостого движения второго ножа из состояния покоя до скорости синхронного движения рабочей кромки ножа и движущегося материала, торможения и позиционирования в состояние покоя при повороте ножевой траверсы на каждые 180°.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что обеспечивают циклическое вращательное импульсное движение ножевой траверсы с диаметрально расположенными закрепленными на ней ножами из состояния покоя до линейной скорости рабочих кромок ножей от 1 до 3 м/с и длительности цикла вращательного импульсного движения, торможения и позиционирования в состоянии покоя ножевой траверсы от 0,1 до 0,25 с при повороте ножевой траверсы на каждые 180°.

10. Способ по п.7, отличающийся тем, что рубку движущегося материала осуществляют на контрвале с эластичным покрытием, выполненным, например, из резины или полиуретана.

11. Способ по п.7, отличающийся тем, что рубку движущегося материала осуществляют на контрвале, который приводят во вращательное движение посредством фрикционного зацепления расположенного непосредственно под ним ведущего опорного вала.

12. Способ по п.7, отличающийся тем, что рубку движущегося материала осуществляют посредством кинетической энергии вращательного импульсного движения ножевой траверсы.

13. Способ по п.11, отличающийся тем, что рубку движущегося материала, например древесного шпона, осуществляют при кинетической энергии импульсного воздействия рабочей кромки ножа на движущийся материал не менее 160 Дж.

14. Ножевая траверса устройства для импульсной рубки движущегося материала, включающая вал и средство крепления ножей, отличающаяся тем, что средство крепления ножей изготовлено в виде кронштейнов, выполненных с возможностью их фиксации на валу и крепления к ним одного или двух диаметрально расположенных ножей посредством болтов и гаек, при этом ножевая траверса содержит средства регулировки высоты установки рабочей кромки ножей относительно оси вала, выполненные в виде выжимных регулировочных винтов, которые одними концами уперты в поверхность вала, а другими концами – в нерабочую кромку ножей.

15. Траверса по п.14, отличающаяся тем, что вал выполнен массивным с возможностью накопления кинетической энергии вращательного импульсного движения ножа для обеспечения импульсного воздействия рабочей кромки ножа не менее 160 Дж.

16. Траверса по п.14, отличающаяся тем, что концы вала выполнены с возможностью их фиксации в концевых опорах, снабженных шарнирами.

17. Траверса по п.14, отличающаяся тем, что один из концов вала выполнен с возможностью его соединения с приводом ножевой траверсы в виде асинхронного сервопривода с электронной системой управления.

18. Устройство для импульсной рубки движущегося материала, содержащее корпус, нож, контрвал и средство приведение ножа в импульсное движение, отличающееся тем, что средство приведения ножа в импульсное движение выполнено в виде ножевой траверсы, изготовленной с возможностью закрепления в ней по крайней мере одного ножа и возможностью вращательного импульсного рабочего движения из состояния покоя до скорости синхронного движения рабочей кромки ножа и движущегося материала в зоне их контакта, торможения после контакта рабочей кромки ножа с движущимся материалом и позиционирования в состоянии покоя.

19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что ножевая траверса снабжена асинхронным сервоприводом и электронной системой управления, функционально соединенной с датчиком формата материала.

20. Устройство по п.18, отличающееся тем, что ножевая траверса выполнена с возможностью закрепления на ней двух диаметрально расположенных ножей с возможностью вращательного импульсного рабочего движения одного из ножей из состояния покоя до скорости синхронного движения рабочей кромки ножа и движущегося материала в зоне их контакта, торможения ножа после контакта рабочей кромки ножа с движущимся материалом и позиционирования в состоянии покоя, а также соответствующего вращательного импульсного холостого движения другого из ножей из состояния покоя до скорости синхронного движения рабочей кромки ножа и движущегося материала, торможения и позиционирования в состоянии покоя при повороте ножевой траверсы на каждые 180°.

21. Устройство по п.18, отличающееся тем, что ножевая траверса содержит вал со средством крепления ножей в виде кронштейнов, выполненных с возможностью их фиксации на валу и крепления к ним двух диаметрально расположенных ножей, и средство регулировки высоты установки рабочей кромки ножей относительно оси вала, выполненные в виде выжимных регулировочных винтов, которые одними концами уперты в поверхность вала, а другими концами – в нерабочую кромку ножей.

22. Устройство по п.18, отличающееся тем, что ножевая траверса выполнена с возможностью накопления кинетической энергии вращательного импульсного движения ножа для импульсного воздействия рабочей кромки ножа на движущийся материал не менее 160 Дж, при этом концы вала ножевой траверсы выполнены с возможностью их фиксации в концевых опорах с шарнирами, а один из концов вала ножевой траверсы выполнен с возможностью его соединения с приводом ножевой траверсы в виде асинхронного сервопривода с электронной системой управления.

23. Устройство по п.18, отличающееся тем, что контрвал расположен под ножевой траверсой и изготовлен с эластичным покрытием с возможностью привода во вращательное движение посредством фрикционного зацепления расположенным непосредственно под ним ведущим опорным валом.

24. Устройство по п.18, отличающееся тем, что корпус содержит опорную раму, верхнюю балку, стойки и средства крепления на них концевых опор ножевой траверсы, опор контрвала и опорного вала.

РИСУНКИ