Устройство захвата и резки кабеля для сдвоенного приемного устройства с двумя соосными приемными барабанами

Устройство захвата и резки кабеля для сдвоенного приемного устройства с двумя соосными приемными барабанами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Изобретение относится к устройствам для управления и приведения в действие режущих инструментов.

Изобретение предназначено для резки любых гибких длинномерных материалов, перематываемых на сдвоенное приемное устройство, содержащее два соосных приемных барабана. При этом зона действия устройства захвата и резки располагается между внутренними щеками приемных барабанов.

Может быть использовано в кабельном производстве, в составе экструзионной линии при намотке кабельного изделия на приемные барабаны, а именно в качестве автоматического инструмента для резки кабеля после полного заполнения одного приемного барабана и перевода намотки на следующий барабан, причем без остановки или замедления движения линии.

Уровень техники

На многих кабельных заводах используются линии производства кабельных изделий с единичными приемными устройствами, что приводит к сокращению общего времени работы оборудования, так как требуется время на отрезку кабеля и замену приемного барабана. Поэтому многие современные заводы стали применять сдвоенные приемные устройства, которые позволили повысить производительность линий за счет обеспечения непрерывности технологического процесса.

Так, например, новое сдвоенное устройство для производства ленточных оптических кабелей типа DRT 55, финской компании NEXTROM, основано на высокоскоростном сдвоенном устройстве для намотки ленточного оптического кабеля, в котором имеется механизм захвата и резки, оптимизированный для лент из 4-12 волокон.

Устройство DRT 55 сконструировано таким образом, что два приемных барабана насаживают на выступающие шпиндели устройства, расположенные параллельно, на некотором расстоянии друг от друга. Устройство захвата и резки расположено в корпусе и имеет рабочую область между приемным барабаном.

Устройство предназначено для перемотки и резки плоских ленточных кабелей.

Известно устройство по патенту США №3,941,329, предназначенное для намотки на барабаны пластиковой трубки. Из описания к патенту следует, что непрерывный процесс намотки осуществляется поочередно на две катушки, оси вращения которых расположены под тупым углом друг к другу. При этом наматываемый материал пропускается через специальное устройство, являющееся устройством захвата и резки перематываемого материала, которое имеет одно входное отверстие и два выходных. Входное отверстие может соединяться поочередно с одним из выходных через соответствующий сквозной канал. Устройство захвата и резки выполнено в виде двух соединенных между собой блоков: блока коммутации и блока резки и направления. Блок коммутации имеет возможность скользящего движения по отношению к блоку резки и направления под воздействием толкателя, размещенного вне него, причем в направлении, перпендикулярном движению перематываемой трубки. При скользящем перемещении блока коммутации происходит перерезка трубки, движущейся сквозь первое сквозное отверстие, ножом, расположенным на поверхности блока резки и направления в районе входа в сквозные каналы, и осуществляется перемещение отрезанного конца трубки во вход второго сквозного канала. Трубка через выходное отверстие второго сквозного канала поступает на подготовленную для намотки вторую катушку.

Это устройство требует замедления подачи длинномерного материала при перезаправке на вторую катушку вплоть до полной остановки движения. Или же, для сохранения непрерывности процесса намотки должно быть предусмотрено дополнительное накопительное приспособление для подаваемого материала на время переходного процесса.

Известно отечественное приемное устройство типа СПУ-10, разработанное Северо-Западным Машиностроительным предприятием, предназначенное для работы в составе экструзионной линии для намотки кабельного изделия на деревянные барабаны без остановки линии при смене барабанов.

Это устройство СПУ-10 обеспечивает намотку кабеля на два барабана, оси вращения которых лежат на одной прямой, вдоль которой перемещается раскладчик кабельного материала. Перерезку кабеля осуществляют с помощью внешнего регулируемого механизма, например, типа ножниц НС-95, НС-3М или других аналогичных, которые закрепляют на станине в зоне действия, расположенной между внутренними щеками барабанов или даже используют вручную для нетолстых кабелей. Участок кабеля, на котором происходит резка, образуется после перехода намотки с одного барабана на другой, причем кабель оказывается лежащим на внутренних щеках приемных барабанов и при этом вращается со скоростью вращения барабанов. Для резки толстых кабелей приходится замедлять или приостанавливать процесс перемотки, так как требуется какое-то время для осуществления операции резки, и перерезаемый кабель должен находиться в спокойном состоянии.

Раскрытие изобретения

Устройство захвата и резки кабеля для сдвоенного приемного устройства с двумя соосными приемными барабанами содержит управляемый режущий инструмент, который состоит из подвижного ножа и базовой конструкции, на которой с одной стороны выполнен упор в виде неподвижного ножа с закрепленным на нем узлом захвата кабеля, соединенным с датчиком контроля операции резки, а с другой стороны закреплен актуатор с толкателем, соединенным с подвижным ножом для перемещения этого подвижного ножа по базовой конструкции от исходного положения до упомянутого неподвижного ножа и обратно. Резка кабеля осуществляется после окончания намотки кабеля на один барабан при переходе процесса намотки на второй барабан. Причем резка осуществляется в конкретном месте, а именно - в месте условной точки резки, которая располагается на участке кабеля между внутренними щеками барабанов сдвоенного приемного устройства и поэтому вращается с той же угловой скоростью, что и барабаны. Базовая конструкция режущего инструмента выполнена с возможностью управляемого перемещения в зоне его действия, а именно в одной условной плоскости, перпендикулярной оси вращения барабанов, по двум координатным осям Х и Y. Для этого имеется первый механизм для перемещения базовой конструкции режущего инструмента по оси Y(вертикально - вверх и вниз, на расстояние, равное двум радиусам вращения условной точки резки) и второй механизм для перемещения упомянутой конструкции по оси Х (горизонтально, в направлении, перпендикулярном оси вращения барабанов). Первый механизм выполнен в виде первого электропривода, первого ходового винта и первой каретки, на которой закреплена базовая конструкция режущего инструмента. Второй механизм выполнен в виде второго электропривода, второго ходового винта и второй каретки, на которой жестко закреплен первый механизм. Эти механизмы обеспечивают перемещение базовой конструкции режущего инструмента по следующему закону:

,

где а - расстояние между местом резки кабеля на режущем инструменте и центром вращения условной точки резки кабеля, R - радиус окружности, описываемый условной точкой резки кабеля при ее вращении, ϕ - радиальный угол положения условной точки резки кабеля на описываемой ею окружности, который меняется от 0 до ±2πn в соответствии с угловой скоростью вращения барабанов и отслеживается внешним устройством управления, причем при ϕ=0 или ϕ=±nπ условная точка резки пересекает ось X, которая расположена посередине между двумя барабанами, и при этом Y=0.

Узел захвата кабеля выполнен в виде подпружиненного флажка, расположенного на входе в щель, образованную между неподвижным и подвижным ножом.

Базовая конструкция режущего инструмента может быть также снабжена технической возможностью перемещения в зоне действия параллельно оси вращения барабанов, то есть по третьей координате.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Операция резки осуществляется после перехода процесса намотки с заполненного барабана на пустой, причем после намотки как минимум одного ряда витков уже на втором барабане. При этом перематываемый материал, лежащий между обоими барабанами на их внутренних щеках, совершает вращательное движение с той же угловой скоростью, что и барабаны. А в середине этого участка совершает круговое движение условная точка резки. Управление всеми приводами и двигателями происходит через единое устройство управления.

Базовая конструкция режущего инструмента, снабженная возможностью перемещения в зоне действия по двум координатным осям Х и Y, перемещает этот инструмент по оси Х в место захвата перематываемого материала на заданное расстояние (а - R), где

а - расстояние между местом резки кабеля на режущем инструменте и центром вращения условной точки резки (иными словами: расстояние от режущего ножа до линии, проходящей через оси вращения барабанов);

R - радиус окружности, описываемой в виртуальной плоскости условной точкой резки, расположенной на участке кабеля между внутренними щеками приемных барабанов после перевода процесса намотки с заполненного барабана на пустой при одновременном вращении двух барабанов сдвоенного приемного устройства.

Вращающийся кабель в определенный момент времени попадает в узел захвата, закрепленный на упоре базовой конструкции режущего устройства, точнее - попадает в щель между упором и подвижным ножом режущего устройства. Узел захвата, выполненный, например, в виде подпружиненного флажка, закрепленного на упоре базовой конструкции, не дает возможности кабелю выбраться из этой щели. Кроме того, этот флажок обеспечивает срабатывание датчика, контролирующего начало операции резки, который выдает сигнал устройству управления на начало операции резки. Вступает в работу актуатор с толкателем подвижного ножа - тот начинает резать перематываемый длинномерный материал, и при этом базовая конструкция режущего устройства начинает движение, постоянно отслеживая положение условной точки резки в координатах Х и Y.

То есть, фактически процесс резки осуществляется в относительном покое режущего подвижного ножа по отношению к перерезаемому изделию, хотя технологический процесс перемотки кабеля не останавливается и не замедляется.

Это техническое решение позволяет произвести быструю качественную резку длинномерного материала (даже толстого кабеля) в процессе намотки.

А если ввести дополнительную возможность перемещения режущего инструмента вдоль оси вращения барабанов на участке между внутренними их щеками, то можно задавать положение условной точки резки в пределах длины участка между внутренними щеками приемных барабанов и тем самым задать длину остающегося «хвоста» кабеля на новом приемном барабане после перерезки.

Перечень графических фигур

На фигуре 1 представлен рисунок с функциональной схемой заявляемого устройства захвата и резки кабеля для сдвоенного приемного устройства с двумя соосными приемными барабанами. На рисунке изображено расположение всех узлов устройства относительно окружности, описываемой условной точкой резки участка кабеля между приемными барабанами после перевода процесса намотки с заполненного барабана на пустой.

На фигуре 2 представлен рисунок конструкции режущего устройства, на упоре базовой конструкции которого закреплены узел захвата кабеля с датчиком контроля операции резки.

1 - базовая конструкция режущего инструмента

2 - подвижный нож режущего инструмента

3 - упор (неподвижный нож) режущего инструмента

4 - актуатор режущего инструмента

5 - толкатель подвижного ножа

6 - узел механического захвата кабеля

7 - датчик контроля операции резки

8 - первый электропривод базовой конструкции режущего устройства

9 - первый ходовой винт

10 - первая каретка

11 - второй электропривод базовой конструкции режущего устройства

12 - второй ходовой винт

13 - вторая каретка

14 - флажок узла механического захвата кабеля

15 - пружина для возврата флажка в исходное состояние

16 - конструктивное приспособление на флажке

17 - кнопка

18 - энкодер Х

19 - энкодер Y

Осуществление изобретения

Устройство захвата и резки кабеля для сдвоенного приемного устройства с двумя соосными приемными барабанами выполнено в виде самостоятельного аппарата, который располагается в зоне действия между внутренними щеками приемных барабанов. Причем это устройство соединено с устройством управления, которое начинает подготовку операции резки в процессе работы перематывающего устройства в тот момент, когда закончилась намотка гибкого длинномерного изделия на один барабан и раскладчик перевел процесс намотки на другой - пустой барабана, причем намотка на втором барабане уже была проведена как минимум в виде одного ряда витков в направлении от внешней щеки к внутренней. При этом участок кабеля, оказавшийся между обоими барабанами, фактически лежит на их внутренних щеках и совершает вращательное движение с той же угловой скоростью, что и барабаны. А в середине этого участка совершает круговое движение условная точка резки, описывая окружность, плоскость которой является перпендикулярной по отношению к оси вращения барабанов. Закон движения этой точки можно записать в системе координат Х и Y.

Непосредственно режущий инструмент, состоящий из базовой конструкции 1 и подвижного ножа 2, закреплен на первой каретке 10, которая имеет возможность возвратно-поступательного движения вдоль первого ходового винта 9, входящего в состав первого электропривода 8, являющегося основой механизма перемещения базовой конструкции режущего устройства по оси Y. Упомянутый механизм закреплен на второй каретке 13, которая имеет возможность возвратно-поступательного движения вдоль второго ходового винта 12, входящего в состав второго электропривода 11, являющегося основой механизма перемещения базовой конструкции режущего устройства по оси X. Закон движения по осям Х и Y задается внешним устройством управления.

На базовой конструкции с одной стороны выполнен упор 3 в форме неподвижного ножа, а с другой - закреплен актуатор 4 с толкателем 5, соединенным с подвижным ножом 2 для перемещения его по базовой конструкции от исходного положения до упора и обратно с целью проведения операции резки кабеля в месте условной точки потенциальной резки.

На упоре 3 закреплен узел захвата 6, соединенный с датчиком 7 контроля операции резки. Узел захвата 6 может быть выполнен, например, в виде флажка 14, закрепленного на упоре базовой конструкции, с возвратной пружиной 15. Между упором 3 и подвижным ножом 2 режущего устройства имеется щель, которая предназначена для попадания в нее кабеля при приближении режущего устройства к вращающемуся совместно с обоими барабанами участку кабеля. А возвращаемый пружиной флажок обеспечивает «запирание» кабеля в этой щели. Конструктивное приспособление 16 на узле механического захвата 6 обеспечивает срабатывание кнопки 17 на датчике 7, благодаря чему этот датчик вырабатывает электрический сигнал, поступающий на внешнее устройство управления, и определяет начало фактической операции резки, а именно - старт актуатора 4.

Работа устройства захвата и резки кабеля происходит следующим образом.

По сигналу внешнего устройства, в которое заведены исходные данные наматываемого изделия, размеры барабанов, скорости их вращения и т.п., режущий инструмент подается в сторону окружности, описываемой условной точкой резки.

В определенный момент времени узел захвата 6, закрепленный на упоре 3 базовой конструкции 1 режущего устройства, оказывается на пути вращающегося участка кабеля, и этот кабель попадает в щель между упором 3 и подвижным ножом 2 режущего устройства. Узел захвата 6, выполненный, например, в виде подпружиненного флажка, закрепленного на упоре 3 базовой конструкции, не дает возможности кабелю выбраться из этой щели. Кроме того, флажок, который входит в элемент захвата, обеспечивает срабатывание датчика 7 контроля операции резки, который выдает сигнал на начало операции резки. Вступает в работу актуатор 4 с толкателем 5 подвижного ножа 2, последний начинает двигаться и резать кабель. При этом базовая конструкция 1 режущего устройства начинает движение по закону вращения кабеля, постоянно отслеживая положение условной точки потенциальной резки в координатах Х и Y. То есть, фактически процесс резки осуществляется в относительном покое режущего подвижного ножа 2 по отношению к перерезаемому кабелю в месте условной точки потенциальной резки.

Если базовую конструкцию режущего инструмента снабдить технической возможностью перемещения в зоне действия параллельно оси вращения барабанов, то можно менять исходное положение условной точки потенциальной резки, то есть смещать ее вдоль участка кабеля между щеками барабанов, максимально приближаясь к одной из щек, уменьшая таким образом длину отрезаемого «хвоста» кабеля на новом намоточном барабане.

Остановка режущего инструмента и возвращение в исходное положение как подвижного ножа, так и самой базовой конструкции может осуществляться по сигналу от любого дополнительного датчика, срабатывающего при смыкании подвижного ножа и упора режущего устройства, например, выполненного на герконах.

В качестве основных устройств заявляемого изобретения могут быть использованы:

актуатор - UAL-3 с усилием в 180 кг,

первый, второй электроприводы - на базе электродвигателей 5А80МВ8,

датчик контроля операции резки - МП22-1,

энкодеры Х и Y (для перевода оборотов ходового винта в линейное перемещение) - типа E6C2-CWZ6C фирмы OMRON.

1. Устройство захвата и резки кабеля для сдвоенного приемного устройства с двумя соосными приемными барабанами, характеризующееся тем, что содержит управляемый режущий инструмент, состоящий из подвижного ножа и базовой конструкции, на которой с одной стороны выполнен упор в виде неподвижного ножа с закрепленным на нем узлом захвата кабеля, соединенным с датчиком контроля операции резки, а с другой - закреплен актуатор с толкателем, соединенным с подвижным ножом с возможностью его перемещения по базовой конструкции от исходного положения до неподвижного ножа и в обратном направлении для резки кабеля после окончания его намотки на один барабан и перехода процесса намотки на второй барабан в месте условной точки резки, которая расположена на участке кабеля между внутренними щеками барабанов сдвоенного приемного устройства с вращением с той же угловой скоростью, что и барабаны, а базовая конструкция режущего инструмента выполнена с возможностью управляемого перемещения в зоне действия.

2. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что базовая конструкция режущего инструмента выполнена с возможностью перемещения в зоне действия в одной плоскости, перпендикулярной оси вращения барабанов, по двум координатным осям Х и Y, посредством первого механизма для перемещения базовой конструкции режущего инструмента по оси Y и второго механизма для перемещения упомянутой конструкции по оси X, при этом первый механизм выполнен в виде первого электропривода, первого ходового винта и первой каретки, на которой закреплена базовая конструкция режущего инструмента, а второй механизм выполнен в виде второго электропривода, второго ходового винта и второй каретки, на которой жестко закреплен первый механизм перемещения режущего инструмента, при этом первый и второй механизмы выполнены из условия обеспечения перемещения режущего инструмента в плоскости по закону перемещения, описанному следующей системой уравнений:

,

где а - расстояние между местом резки кабеля на режущем инструменте и центром вращения условной точки резки кабеля,

R - радиус окружности, описываемый условной точкой резки кабеля при ее вращении,

ϕ - радиальный угол положения условной точки резки кабеля на описываемой ею окружности.

3. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что узел захвата кабеля выполнен в виде подпружиненного флажка, расположенного на входе в щель, образованную неподвижным и подвижным ножами режущего инструмента.