CZ14433U1 - Zkružovačka, zejména na hliníkové profily - Google Patents

Description

Technické řešení se týká strojů na zkružování kovového materiálu, zejména hliníkových profilů. Dosavadní stav techniky

V současné době se používají zkružovací stroje pro výrobu kovových obloukových dílů na stejném principu pro tváření všech druhů materiálu, to znamená, že se jedná o stejný typ zkružovačky, který se používá pro tváření ocele i hliníkových slitin. Pracovní postup na stávajících strojích všech výrobců je založen prakticky na stejném principu, liší se jen v detailech. Současné stroje se seřizují vždy pro daný poloměr požadovaného oblouku ručně, metodou postupného zkoušení nastavení zkružovacích válců. Nastavení se mění po každém přeměření zkrouženého dílu a to do té doby, než se nalezne optimální nastavení, při kterém je dosaženo požadovaného poměru. Nastavení přítlaku válců je konstantní po celou dobu pracovního cyklu a mění se až po projetí celého dílu a jeho vyjmutí ze stroje. U ocelových dílů se poté může na tomto nastavení vyrábět libovolný počet dílů, protože ocel svými vlastnostmi zaručuje vždy stejný výsledek, nebo výsledek v rozmezí běžně požadovaných tolerancí i při změně dodávky stejného typu materiálu. U slitin hliníku tento postup není optimální, protože mechanické vlastnosti těchto materiálů se v naprosté většině případů mění u každé dodávky materiálu, někdy jsou odlišné i v rámci jedné dodávky, což vyžaduje takřka soustavné seřizování stroje.

Další problémy vznikají při malosériové výrobě, například v případě zakázkové výroby zastřeše20 ní bazénů, kdy kvůli těžko předvídatelnému chování materiálu je potřeba stroj prakticky soustavně seřizovat, což znamená neúnosnou spotřebu materiálu, a to zejména z toho důvodu, že velká část materiálu končí v odpadu. Nevýhodou je rovněž neúnosná spotřeba lidské práce. Dosud se neosvědčily žádné pokusy o nalezení nějakého druhu závislosti mezi hodnotami seřízení stroje a požadovanými rozměry vyráběného. Stávající pokusy většinou končily s výsledky mimo oblast předpokládané korelace ajejich využití v praxi by proto bylo naprosto neefektivní.

Nejmodemější CNC stroje přeměření dílu a jeho následnou automatickou korekci umožňují, ale tento proces je možný až po dokončení prvního zkroužení. Poté je nutno díl vyjmout a znovu vložit do stroje a tuto operaci několikrát opakovat, což je na dobu výroby i spotřebu práce při kusové a malosériové výrobě neúnosně vysoké.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny zkružovačkou, zejména na hliníkové profily, tvořenou alespoň třemi pracovními válci, z nichž je alespoň jeden pohybovým přítlačným válcem, podle tohoto technického řešení. Jeho podstatou je to, že za pracovními válci, je ve směru pohybu profilu, zkružovačka opatřena přídavným měřicím zařízením pro měření zkrouženého úseku, propojeným s ovládacími prvky alespoň jednoho pracovního válce.

Měřicí zařízení je s výhodou tvořeno dvojicí opěrných bodů mezi kterými je umístěn měřicí prvek. Opěrné body mohou být mechanické a/nebo elektrické a/nebo elektronické a měřicí prvek může být mechanický a/nebo optický a/nebo zvukový a/nebo indukční. Měřicí zařízení může být opatřeno samostatnou řídicí jednotkou a/nebo je propojeno s řídicí jednotkou stroje.

Podstata technického řešení spočívá v průběžném měření zkružovaného oblouku pomocí přídavného měřicího zařízení, které odměřuje data z již zkrouženého úseku. Naměřená data umožňují po vyhodnocení provést korekci na dalším úseku, který je vyhodnocen stejným způsobem, avšak s ohledem na již provedené zkroužení a na požadovaný konečný rozměr. Elektronický systém za pomoci měřicího zařízení takovýmto způsobem několikrát za celý pracovní postup vyhodnocuje provedené operace v jej ich reálné podobě a reálném čase a provádí neustále korekce přítlaku pracovních válců až do poslední fáze, kdy je korekce posledního úseku provedena výpočtem

-1 CZ 14433 Ul v závislosti na výsledcích dosavadního průběhu celé operace. I když výpočty jsou vzhledem k poměrně nepředvídatelnému chování materiálu dost nepřesné, jak je uvedeno výše, jsou v tomto bodě již k dispozici data z chování materiálu v daném profilu a z těch lze s jistotou odhadnout chování zbytku konkrétního kusu. Tento poslední úsek je navíc tak krátký, že případná chyba se na konečném výrobku projeví jen nepatrně, prakticky vždy v mezích požadované tolerance. Tento způsob korekce průběhu zkružování lze použít při nejrůznějších variantách uspořádání pracovních válců. Řízení jejich polohy však musí probíhat za pomoci numericky řízeného procesu, který je navržen, postaven a seřízen pro spolupráci s měřicím zařízením. Vlastní měřicí zařízení může být postaveno na nejrůznějších principech snímání polohy, od mechanického členu, který může být výsuvný, na páce, nebo na složitějším přepákování s potřebným přítlakem, který je zajištěn buď prostou pružinou, nebo pneumatickou popřípadě hydraulickou jednotkou s vhodnou regulací. Vlastní změna polohy může být snímána běžným elektrickým snímačem, nejčastěji s přímočarým nebo kruhovým pohybem. Systém tvorby přítlaku může být doplněn vhodným tlumičem pro zamezení rázů při náběhu do pracovní, měřicí polohy. Může být také použito měřicí zařízení na principu snímání polohy pomocí optického snímání světelného, infračerveného nebo laserového paprsku, lze použít i nejrůznější další měřicí jednotky, například ultrazvukové.

Výhodou takovéto zkružovaěky je tedy to, že přeměřuje vyráběný oblouk při jeho zkružování a tím měří již hotovou, zkrouženou část výrobku atak umožňuje korekce tvářecího procesu v průběhu výroby oblouku, který je měřen. Zkružovačka tak umožňuje výrobu oblouku najeden průchod strojem i při různých vlastnostech materiálu v jednom polotovaru. Vzhledem k tomu, že měřicí zařízení není součástí pracovních válců, lze jej připojit k různým strojům.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení bude podrobněji popsáno na konkrétním příkladu provedení s pomocí přiloženého výkresu, kde je schématicky v bokorysu znázorněna příkladná zkružovačka.

Příklady provedení technického řešení

Zkružovačka I na hliníkové profily je tvořená třemi pracovními válci 6, z nichž je alespoň jeden pohybovým přítlačným válcem. Za pracovními válci 6, je ve směru pohybu profilu 2, zkružovaěka I opatřena přídavným měřicím zařízením 5 pro měření zkrouženého úseku. Měřicí zařízení ³⁰ 5 je propojeno s ovládacími prvky pracovního válce 6. Měřicí zařízení 5 je tvořeno dvojicí opěrných bodů 3 mezi kterými je umístěn měřicí prvek 4. Opěrné body 3 jsou v daném provedení mechanické. Měřicí prvek 4 je v daném případě rovněž mechanický. Měřicí zařízení 5 je dále opatřeno samostatnou řídicí jednotkou.

Měřicí zařízení 5 je tedy připojeno ke standardnímu zkružovacímu stroji se třemi pracovními válci 6, s nastavitelnou osovou vzdáleností 300 až 600 mm a maximální přítlačnou silou čelního válce 6 až 120 000 N. Stroj je vybaven motorem o výkonu 5,5 kW, který umožňuje dosáhnout celkového točivého momentu přes 2000 N/m. Přítlak čelního válce 6 je řízen standardně počítačovou jednotkou, která umožňuje naprogramování různých typů a kombinací ohýbaných poloměrů. Celý takto postavený stroj je doplněn výše uvedeným měřicím zařízením 5, které umožňuje průběžnou korekci tlaku čelního válce 6, která zajišťuje požadovaný výsledek najedno protažení profilu 2.

Měřicí zařízení 5 je navrženo jako samostatná jednotka s mechanicko - elektrickým snímáním polohy pomocí výsuvného měřicího palce. Jednotka je konstruována tak, aby byly maximálně potlačeny zkreslující a rušivé vlivy, což může být například chvění a pohyb zkružovaného materiálu. Ten je při délce i přes 10 m ve stroji upnut ve třech bodech s maximální vzdáleností 600 mm, takže při uvedení pracovních válců 6 do pohybu, nebo jejich zpomalení ěi dokonce zastavení dochází vlivem dlouhého převisu volných konců k jejich pohybu způsobenému setrvačnými momenty. Tyto vlivy jsou eliminovány tříbodovou konstrukcí jednotky měřicího zařízení 5,

-2 CZ 14433 Ul která obsahuje dva opěrné body 3, v tomto případě opatřené valivými ložisky, které jsou vždy pevně opřeny o měřený profil 2. Mezi nimi je umístěn vlastní měřicí prvek 4, který je mechanický, přímočaře výsuvný a data jsou z něho snímána elektrickým snímačem. Celá měřicí jednotka 5 je upevněna na rameni, které zajišťuje její optimální vzdálenost od pracovních válců 6: Potřebný přítlak zajišťuje plynová vzpěra, která pracuje zároveň jako tlumič rázů a také díky vhodnému přepákování měřicí jednotku 5 udržuje v klidové poloze v případě, že není při práci stf oje potřeba. Snímaná data jsou přenášena do řídicí jednotky stroje, kde jsou vyhodnocovány a použity pro výpočet korekce následujícího zkružovaného úseku profilu 2. Toto přeměření probíhá kontinuálně a následná korekce přítlaku pracovního válce 6 probíhá několikrát za zkružovací operaci, ío většinou po 40 až 50 cm obloukové délky.

Claims (5)

1. Zkružovačka, zejména na hliníkové profily, tvořená alespoň třemi pracovními válci, z nichž je alespoň jeden pohybovým přítlačným válcem, vyznačující se tím, že za pracovními válci (6) je ve směru pohybu profilu (2) opatřena přídavným měřicím zařízením (5) pro měře15 ní zkrouženého úseku, propojeným s ovládacími prvky alespoň jednoho pracovního válce (6).

2. Zkružovačka podle nároku 1, vyznačující se tím, že měřicí zařízení (5) je tvořeno dvojicí opěrných bodů (3) mezi kterými je umístěn měřicí prvek (4).

3. Zkružovačka podle nároku 2, vyznačující se tím, že opěrné body (3) jsou mechanické a/nebo elektrické a/nebo elektronické.

20

4. Zkružovačka podle nároku 3, vyznačující se tím, že měřicí prvek (4) je mechanický a/nebo optický a/nebo zvukový a/nebo indukční.

5. Zkružovačka podle kteréhokoli z výše uvedených nároků, vyznačující se tím, že měřicí zařízení (5) je opatřeno samostatnou řídicí jednotkou a/nebo je propojeno s řídicí jednotkou stroje.