RU2424110C1 - Electromagnetic stamping press for shoe parts production - Google Patents
Electromagnetic stamping press for shoe parts production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2424110C1 RU2424110C1 RU2009142338/02A RU2009142338A RU2424110C1 RU 2424110 C1 RU2424110 C1 RU 2424110C1 RU 2009142338/02 A RU2009142338/02 A RU 2009142338/02A RU 2009142338 A RU2009142338 A RU 2009142338A RU 2424110 C1 RU2424110 C1 RU 2424110C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electromagnet
- cutter
- shoe
- hammer
- press
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
- Press Drives And Press Lines (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое техническое решение относится к легкой промышленности, а именно к вырубочным прессам для изготовления деталей обуви, и может быть использовано в раскройно-вырубочных цехах обувных фабрик.The proposed technical solution relates to light industry, namely to die-cutting presses for the manufacture of shoe parts, and can be used in cutting and cutting shops of shoe factories.
Известны вырубочные прессы (Лебедев B.C. Оборудование предприятий бытового обслуживания. М.: Наука, 1982. - 132 с.), в которых процесс вырубки деталей обуви осуществляется электрогидравлическим приводом, содержащим электродвигатель, силовой гидроцилиндр, устройство управления, исполнительный орган - ударник. На столе вырубочного пресса помещают листовой материал, а сверху его резак. Ударник пресса воздействует на резак, а схема управления отключает работу гидроцилиндра. Недостатками таких прессов являются большое энергопотребление, большие габариты и масса.Known die-cutting presses (Lebedev B.C. Equipment for consumer services. M .: Nauka, 1982. - 132 p.), In which the process of cutting down shoe parts is carried out by an electro-hydraulic drive containing an electric motor, a power hydraulic cylinder, a control device, an executive body - a drummer. A sheet material is placed on a die cutting table, and a cutter is placed on top of it. The drummer of the press acts on the cutter, and the control circuit disables the operation of the hydraulic cylinder. The disadvantages of such presses are high power consumption, large dimensions and weight.
Использование электромагнитных приводов в технике и технологиях достаточно велико. Их конструкции многообразны, предназначены в основном для силового перемещения механизмов, и работа их осуществляется в статическом режиме (А.с. СССР (SU) №1283115, кл. В30В 15/00, В30В 15/2, F16D 11/00; экон. Патент ГДР (DD) №262621, Кл. В30В 11/00, В22С 15/00).The use of electromagnetic drives in engineering and technology is quite large. Their designs are diverse, designed mainly for the power movement of mechanisms, and their work is carried out in static mode (AS USSR (SU) No. 1283115, class B30B 15/00, B30B 15/2, F16D 11/00; econ. GDR (DD) Patent No. 262621, Cl. B30B 11/00, B22C 15/00).
В изобретении (А.с. СССР (SU) №103200, B26D 5/06, 1956 г.) «Устройство для резки охлажденного стекла» предложено использование силового привода - электромагнита соленоидного типа, сердечник которого выполнен в виде ударника. Это устройство предназначено для резки охлажденного стекла путем прорубания бороздки, по которой стекло разламывается. Охлажденное стекло в отличие от материалов для обуви обладает значительной механической твердостью и хрупкостью. А поэтому удары по нему резаком, жестко закрепленным к сердечнику (якорю) электромагнита, должны быть кратковременными с небольшой силой и амплитудой. При питании электромагнита синусоидальным током промышленной частоты значительную долю в полной мощности тока составляет реактивная сила, поэтому коэффициент мощности (cos φ) очень мал, а сердечник совершает колебания с удвоенной частотой. Продолжительность одного импульса воздействия резака на стекло определяется полупериодом питающего напряжения (10 мс).In the invention (AS USSR (SU) No. 103200, B26D 5/06, 1956) “Device for cutting chilled glass” the use of a power drive is proposed — an electromagnet of the solenoid type, the core of which is made in the form of a striker. This device is designed for cutting chilled glass by cutting a groove along which the glass breaks. Chilled glass, unlike shoe materials, has significant mechanical hardness and fragility. And therefore, hitting it with a cutter, rigidly fixed to the core (anchor) of the electromagnet, must be short-term with little force and amplitude. When an electromagnet is supplied with a sinusoidal current of industrial frequency, a significant fraction of the total current power is the reactive force, so the power factor (cos φ) is very small, and the core oscillates at twice the frequency. The duration of one pulse of the torch exposure to the glass is determined by the half-cycle of the supply voltage (10 ms).
При такой продолжительности импульсного удара упругие материалы для обуви не успевают деформироваться до состояния, при котором начинается процесс резания. Большая сила удара сердечника с резаком о материал в этом устройстве может быть достигнута путем увеличения силы тока, которая приведет к насыщению магнитопровода и относительному уменьшению магнитодвижущей силы. Для устранения этого явления (при статическом режиме работы электромагнита, когда его обмотка подключена к источнику синусоидального тока) необходимо значительно увеличить массу и габариты магнитопровода. При этом возрастает инерционность якоря электромагнита, возрастут электрические потери мощности тока. Таким образом, использование силового привода по а.с. (SU) 103200, B26D 5/06, 1956 г. без изменения конструкции и режима работы (сила, амплитуда и продолжительность импульсного воздействия) в вырубочных процессах для обувных материалов не представляется возможным.With such a duration of a pulsed shock, elastic materials for shoes do not have time to deform to the state at which the cutting process begins. A large impact force of the core with the cutter on the material in this device can be achieved by increasing the current strength, which will lead to saturation of the magnetic circuit and a relative decrease in the magnetomotive force. To eliminate this phenomenon (in a static mode of operation of an electromagnet, when its winding is connected to a sinusoidal current source), it is necessary to significantly increase the mass and dimensions of the magnetic circuit. At the same time, the inertia of the armature of the electromagnet increases, the electric loss of current power increases. Thus, the use of a power drive as. (SU) 103200, B26D 5/06, 1956, without changing the design and operation mode (strength, amplitude and duration of the pulse exposure) in cutting processes for shoe materials it is not possible.
Существует вырубочный пресс марки ПВ-10, описанный в книге Лебедева B.C. «Технологическое оборудование ремонтно-обувных предприятий», изд. «Легкая индустрия», Москва, 1972 г., с 32, рис.11.7. Вырубочный пресс ПВ-10 содержит станину, поворотный кронштейн, плиту, ударник и его силовой привод. Силовой привод состоит из электродвигателя, шкивов редуктора, передающих вращение вала электродвигателя на эксцентриковый вал, с которым связан кривошипный палец и шатун, служащие для преобразования движения. Далее преобразованное вращательное движение в возвратно-поступательное движение с помощью других деталей передается ударнику. Пресс содержит также механизм включения и автоматического отключения.There is a punching machine brand PV-10, described in the book of Lebedev B.C. "Technological equipment for shoe repair enterprises", ed. Light Industry, Moscow, 1972, p. 32, Fig. 11.7. The die cutting press PV-10 contains a bed, a swivel bracket, a plate, a striker and its power drive. The power drive consists of an electric motor, gear pulleys that transmit the rotation of the motor shaft to the eccentric shaft, to which a crank pin and a connecting rod are connected, which serve to convert the movement. Next, the converted rotational motion into a reciprocating motion is transmitted to the drummer using other parts. The press also contains a mechanism for turning on and automatically turning off.
В этом прессе используется силовой привод с достаточно большой мощностью тока. Это вызвано необходимостью одноразового ударно-нажимного воздействия ударника на резак для вырубки деталей обуви из материалов с упругими свойствами (в отличие от материалов со свойствами твердого тела). При этом процесс преобразования электрической энергии в полезную механическую энергию протекает с большими электрическими и механическими потерями при меньшем к.п.д. и cosφ, повышенной себестоимостью изготовления деталей обуви. Вырубочный пресс прототипа имеет большие габариты и массу, а поэтому затрудняет использование его в условиях малых цехов по индивидуальному изготовлению обуви.This press uses a power drive with a sufficiently large current power. This is due to the need for a one-time impact-push impact of the impactor on the cutter for cutting down shoe parts from materials with elastic properties (in contrast to materials with solid properties). Moreover, the process of converting electrical energy into useful mechanical energy proceeds with large electrical and mechanical losses at a lower efficiency. and cosφ, the increased cost of manufacturing shoe parts. The die-cutting press of the prototype has large dimensions and weight, and therefore makes it difficult to use it in the conditions of small workshops for the individual manufacture of shoes.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является вырубочный пресс, описанный в источнике информации В.И.Богданов, RU 2000109986, опубликованный 27.12.2001 г., принятый за прототип.The closest in technical essence to the claimed technical solution is a die-cutting press described in the source of information V.I. Bogdanov, RU 2000109986, published December 27, 2001, adopted as a prototype.
Электромагнитный пресс прототипа содержит станину, поворотный кронштейн, плиту, ударник и его силовой привод. Силовой привод электромагнитного вырубочного пресса прототипа выполнен в виде электромагнита соленоидного типа, сердечник которого выполнен в виде ударника, пресс содержит конденсатор. Ударное усилие электромагнита создается за счет преобразования энергии электрического поля заряженного конденсатора в энергию магнитного поля обмотки электромагнита. Вырубка материала осуществляется серией импульсных силовых ударов путем коммутирования электронным ключом заряженного конденсатора и обмотки электромагнита, в сумме эквивалентных усилию одиночного удара.The electromagnetic press of the prototype contains a bed, a swivel bracket, a plate, a drummer and its power drive. The power drive of the electromagnetic die-cutting press of the prototype is made in the form of an electromagnet of the solenoid type, the core of which is made in the form of a striker, the press contains a capacitor. The shock force of an electromagnet is created by converting the energy of the electric field of a charged capacitor into the energy of the magnetic field of an electromagnet winding. Felling of the material is carried out by a series of pulsed power shocks by switching the charged capacitor and the winding of the electromagnet with an electronic key, in the sum equivalent to the force of a single shock.
К недостаткам конструкции электромагнитного пресса прототипа и его технологического процесса можно отнести относительно большую массу ударника и его площадь поверхности, равную площади резака, а также взаимное расположение резака и материала, на который воздействует резак. Ударник пресса прототипа воздействует на резак, который всей длиной лезвия внедряется в листовой материал, из которого изготавливается обувь.The disadvantages of the design of the electromagnetic press of the prototype and its technological process include the relatively large mass of the hammer and its surface area equal to the area of the torch, as well as the relative position of the torch and the material affected by the torch. The prototype press drummer acts on the cutter, which, along the entire length of the blade, is embedded in the sheet material from which the shoes are made.
Основной задачей предлагаемого технического решения является уменьшение площади поверхности ударника, обращенной к материалу с резаком, и его массы.The main objective of the proposed technical solution is to reduce the surface area of the hammer, facing the material with the cutter, and its mass.
Поставленная задача достигается тем, что для многих материалов, используемых для изготовления деталей обуви, материал по площади, превышающей площадь детали обуви, можно располагать на резаке. При этом ударник выполнен небольшой площадью сечения, обращенной к материалу детали обуви, и с длиной, превышающей наибольшую ширину резака. Это позволит при малой площади сечения ударника создать большее удельное ударное давление р, р=F/А, Н/м2, т.е. отношение силы F, действующей перпендикулярно поверхности, к площади поверхности А (Кухлинг X. Справочник по физике: Пер. с нем. - М.: Мир, 1982. - 520 с., формула Ф.8.1, стр.113) ударника, воздействующего на материал в процессе вырубки детали обуви. При этом материал обуви насаживается на резак по всей его длине не одновременно, а постепенно по мере продвижения его совместно с резаком на подложке по расточке в станине относительно ударника. Габариты, масса, энергопотребление электромагнитного пресса будут меньше, обеспечивается более широкая универсальность.The problem is achieved in that for many materials used for the manufacture of shoe parts, the material in the area exceeding the area of the shoe part can be placed on the cutter. In this case, the drummer is made with a small cross-sectional area facing the material of the shoe part, and with a length exceeding the largest width of the cutter. This will allow for a small cross-sectional area of the striker to create a larger specific shock pressure p, p = F / A, N / m 2 , i.e. the ratio of the force F acting perpendicular to the surface to surface area A (Kuhling X. Physics Handbook: Translated from German - M .: Mir, 1982. - 520 p., Formula F.8.1, p. 113) of the impactor on material in the process of cutting down shoe details. In this case, the shoe material is mounted on the cutter along its entire length not simultaneously, but gradually as it moves along with the cutter on the substrate along the bore in the frame relative to the drummer. Dimensions, weight, energy consumption of the electromagnetic press will be less, providing greater versatility.
Технологический процесс изготовления деталей обуви предложенным электромагнитным прессом протекает следующим образом (фиг.1. - функциональная схема пресса).The technological process of manufacturing shoe parts by the proposed electromagnetic press proceeds as follows (Fig. 1. - functional diagram of the press).
На станине 1, в ее расточку плиты, устанавливают резак 8 на подложке 11. Сверху резака укладывают материал детали обуви 9. С помощью поворотного кронштейна 2 электромагнит с сердечником и ударником 3, выполненным с небольшой площадью сечения, обращенной к материалу детали обуви и с длиной, превышающей наибольшую ширину резака 8, устанавливают над материалом детали обуви. Материал по площади превышает площадь детали обуви. Подключают через резистор R1 (фиг.2, вариант электрической схемы пресса) конденсатор 7 к источнику постоянного тока. С помощью блока управления 10 подключают заряженный конденсатор 7 к обмотке электромагнита 5. В электрической цепи возникает переходный процесс. Разрядный импульс тока в обмотке электромагнита создает импульсную магнитодвижущую силу (МДС) и импульсный магнитный поток. При этом возникает механическая сила, выталкивающая сердечник с ударником 3 электромагнита. Ударник воздействует на материал для обуви 9, так что материал насаживается на резак 8 не одновременно по всей длине лезвия резака. При исчезновении импульса магнитного потока возвратная пружина 4 устанавливает сердечник с ударником в исходное положение. С помощью подложки 11 в расточке плиты станины резак 8 и наложенный на него материал 9 по окончании действия разрядного импульса перемещается относительно ударника с наконечником 3 до полного вырубания детали обуви.On the bed 1, in its bore of the plate, a cutter 8 is installed on the substrate 11. On top of the cutter, the material of the shoe 9 is laid. Using the rotary bracket 2, the electromagnet with the core and hammer 3 is made with a small cross-sectional area facing the material of the shoe and with a length of exceeding the largest width of the cutter 8, set over the material of the shoe. The material in area exceeds the area of the shoe detail. Connect through a resistor R1 (figure 2, a variant of the electrical circuit of the press) capacitor 7 to a constant current source. Using the control unit 10, a charged capacitor 7 is connected to the winding of the electromagnet 5. A transient occurs in the electrical circuit. A discharge current pulse in an electromagnet winding creates a pulsed magnetomotive force (MDS) and a pulsed magnetic flux. In this case, a mechanical force arises that pushes the core with the hammer 3 of the electromagnet. The drummer acts on the shoe material 9, so that the material does not fit onto the cutter 8 simultaneously along the entire length of the cutter blade. With the disappearance of the magnetic flux, the return spring 4 sets the core with the hammer in its original position. Using the substrate 11 in the bore of the bed plate, the cutter 8 and the material 9 superimposed on it, at the end of the discharge pulse, are moved relative to the drummer with tip 3 until the shoe part is completely cut down.
В электрической цепи электромагнитного вырубочного пресса для определения закона изменения тока и времени нарастания тока до амплитудного значения следует рассматривать случай короткого замыкания заряженного конденсатора на обмотку электромагнита, электрическая схема замещения которой представляется последовательным соединением резистора R и идеальной катушки с индуктивностью L. Согласно теории переходного процесса для этого случая (Теоретические основы электротехники. / Под. ред. Каплянского А.Е. - М.: Высшая школа, 1972, с.245-249) заряженный конденсатор С до напряжения U замыкается на электрическую цепь с последовательным соединением резистора R и индуктивной катушки L. Дифференциальное уравнение по второму закону Кирхгофа, описывающее переходный процесс для этого случая, будет однороднымIn the electric circuit of an electromagnetic die-cutting press, in order to determine the law of change in current and the rise time of the current to an amplitude value, one should consider the case of a short circuit of a charged capacitor to an electromagnet winding, the equivalent circuit of which is represented by a series connection of a resistor R and an ideal coil with inductance L. According to the theory of transient for this case (Theoretical foundations of electrical engineering. / Under the editorship of A.E. Kaplyansky - M .: Higher school, 1972, p.245-249) ny capacitor C to the voltage U is closed on an electrical circuit with a series connection of a resistor R and an inductive coil L. The differential equation of the second law of Kirchhoff describing transition process for this case will be homogeneous
или с учетом его характеристическое уравнениеor considering its characteristic equation
имеет два корняhas two roots
Конечные выражения тока и напряжения на катушке с индуктивностью L и конденсаторе емкостью С имеют видThe final expressions of current and voltage across the coil with inductance L and capacitor C have the form
, ,
, ,
, ,
Характер переходного процесса зависит от величины активного сопротивления R и индуктивности L обмотки электромагнита, электрической емкости конденсатора С и напряжения источника тока U. В предложенном техническом решении с учетом специфики технологии вырубки переходный процесс в электрической цепи электромагнитного вырубочного пресса должен быть апериодическим, но не колебательным. Это условие выполняется, если , корни характеристического уравнения P1 и Р2 будут вещественными Р1<0 и Р2<0, | Р1|<|Р2|. При этом величина тока, начинаясь с нуля, всегда отрицательная (соответствует току разряда конденсатора), а напряжение на катушке возникает скачком, равным - U. По истечении времени от 0 до t0, когдаThe nature of the transition process depends on the magnitude of the active resistance R and the inductance L of the electromagnet winding, the capacitance of the capacitor C and the voltage of the current source U. In the proposed technical solution, taking into account the specifics of the cutting technology, the transition process in the electric circuit of the electromagnetic cutting press should be aperiodic, but not oscillatory. This condition is satisfied if , the roots of the characteristic equation P 1 and P 2 will be real P 1 <0 and P 2 <0, | P 1 | <| P 2 |. In this case, the current value, starting from zero, is always negative (corresponds to the discharge current of the capacitor), and the voltage on the coil occurs in a jump equal to - U. After a time from 0 to t 0 , when
ток в обмотке электромагнита принимает наибольшее (амплитудное) значение. Напряжение на обмотке электромагнита принимает наибольшее значение по истечении времени t=2t0, которое можно принять за время одного импульса тока. В электрической цепи происходит обмен энергии электрического поля конденсатора емкостью С в энергию магнитного поля обмотки электромагнита с индуктивностью L, а на активном сопротивлении обмотки R энергия электрическая преобразуется в тепловую энергию.the current in the winding of the electromagnet takes the largest (amplitude) value. The voltage on the winding of the electromagnet takes on its greatest value after a time t = 2t 0 , which can be taken in a single current pulse. In the electric circuit, the energy of the electric field of the capacitor C is exchanged into the energy of the magnetic field of the winding of the electromagnet with inductance L, and at the active resistance of the winding R, the electric energy is converted into thermal energy.
Из анализа переходного процесса следует, что величины R, L, С, U, а также частота разряда конденсатора являются параметрами настройки и расчета электрической цепи электромагнитного вырубочного пресса при использовании его для вырубки деталей обуви из материалов с разными физико-механическими свойствами.From the analysis of the transition process it follows that the values of R, L, C, U, as well as the frequency of the discharge of the capacitor are the settings and calculation of the electric circuit of the electromagnetic die-cutting press when it is used to cut down shoe parts from materials with different physical and mechanical properties.
В эксперименте с типовым электромагнитом МИС-5200, применяемым в гидропрессе ПВГ-8-0 с номинальным статическим усилием 6 кг, при использовании конденсатора емкостью 4000 мкФ, заряженного до напряжения 300 В, был получен за время примерно 30÷40 мс импульс силы, достаточный для подъема груза до 100 кг на высоту до 2 см.In an experiment with a typical MIS-5200 electromagnet used in the PVG-8-0 hydraulic press with a nominal static force of 6 kg, using a 4000 μF capacitor charged to a voltage of 300 V, a force pulse was obtained in about 30–40 ms, sufficient for lifting loads up to 100 kg to a height of 2 cm.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009142338/02A RU2424110C1 (en) | 2009-11-17 | 2009-11-17 | Electromagnetic stamping press for shoe parts production |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009142338/02A RU2424110C1 (en) | 2009-11-17 | 2009-11-17 | Electromagnetic stamping press for shoe parts production |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009142338A RU2009142338A (en) | 2011-05-27 |
RU2424110C1 true RU2424110C1 (en) | 2011-07-20 |
Family
ID=44734361
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009142338/02A RU2424110C1 (en) | 2009-11-17 | 2009-11-17 | Electromagnetic stamping press for shoe parts production |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2424110C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2560079C1 (en) * | 2014-03-05 | 2015-08-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вятский государственный университет" (ВятГУ) | Electric motor |
-
2009
- 2009-11-17 RU RU2009142338/02A patent/RU2424110C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2560079C1 (en) * | 2014-03-05 | 2015-08-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вятский государственный университет" (ВятГУ) | Electric motor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009142338A (en) | 2011-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5409356A (en) | Well pumping system with linear induction motor device | |
CN101425733A (en) | Electromagnetic permanent magnet combined driving apparatus | |
CN100503178C (en) | Electrical percussive tool | |
EP1464449A3 (en) | Power tool | |
CN203840136U (en) | Energy gatherer and apparatus for monitoring operation of vibration device | |
CN105659481B (en) | Electromechanical actuator | |
CN101166005B (en) | Super magnetostrictive material driven microdisplacement mechanism | |
RU2424110C1 (en) | Electromagnetic stamping press for shoe parts production | |
RU2512672C2 (en) | Chipping mechanism | |
CN201388146Y (en) | Novel linear motor | |
RU90379U1 (en) | EXECUTIVE MECHANISM OF THE ENGRAVING MACHINE | |
CN103350253A (en) | Pneumatic plate shearing machine | |
CN205291660U (en) | Electromagnetism stamping device of portable | |
CN100365922C (en) | Micro power consumption reciprocating apparatus | |
CN202486005U (en) | Low-stress multi-collision test device | |
CN110905491B (en) | Automatic braking accurate control type mud pulser for petroleum drilling | |
JPS6071276A (en) | Drive for marking press | |
KR20090055570A (en) | Magnetically driven reciprocating system and method | |
WO2009071908A1 (en) | Power tool | |
CN102158121A (en) | Ultrasonic linear motor with hydraulic displacement amplification mechanism and operating method thereof | |
CN2572666Y (en) | Ellipse driving microexecutor for combined supermegnetovibrator | |
DE102008031134B4 (en) | Oscillating rotary motor and electrically operated small appliance for this purpose | |
CN206023471U (en) | A kind of friction wheel type actuating device | |
Fiebig et al. | Use of mechanical resonance in impact machines | |
EP0176510A1 (en) | Apparatus for briefly storing and impulsively releasing mechanical energy. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111118 |