Способ обработки ленточного или листового материала и пресс для осуществления указанного способа - RU2319605C1

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к способу обработки ленточного или листового материала посредством сжатия между верхней плитой и нижней плитой и к обрабатывающему прессу для осуществления способа.

Такие прессы известны, в частности, в области обработки бумаги или картона для изготовления таких изделий, как складные коробки.

Пресс одного типа, хорошо известного специалистам в данной области техники, обрабатывает бумажный или картонный материал посредством обработки его сплющиванием между двумя плитами, одна из которых неподвижна, а другая подвижна, как описано, например, в документе ЕР 0681892. Неподвижная плита представляет собой верхнюю плиту, соединенную с рамой станка. Что касается вырубных прессов, режущий инструмент, установленный на этой неподвижной плите, представляет собой пластину, снабженную множеством резаков для резки и сжатия материала с получением необходимой формы. Эта пластина обычно известна специалистам в данной области техники как режущая форма. Подвижная плита снабжена противоположными элементами, действующими как контрножи, и отрицательными выемками для сжимающих резаков или линий резаков. Сама подвижная плита имеет форму нижней плиты, соединенной с опорной конструкцией. В варианте, описанном в документе ЕР 0681892, нижняя плита совершает циклическое вертикальное движение. В других известных вариантах нижняя плита неподвижна, тогда как верхняя плита совершает циклическое вертикальное движение. Это периодическое движение создает эффект сжатия материала, обрабатываемого между двумя плитами, таким образом, обеспечивая резку и/или сжатие его коротким действием с охватом всей поверхности.

Плоская резка на площади, эквивалентной площади режущей плиты, требует использования существенной сжимающей силы. Чтобы резаки режущей формы быстро не затуплялись, следует также уделять внимание обеспечению того, чтобы резаки не прижимались больше, чем необходимо, к контрножу, когда они режут материал, находящийся между двумя плитами. В зависимости от толщины и типа обрабатываемого материала требуются разные установки, включая одну установку для улучшения качества резки посредством регулирования высоты резаков в районах, где материал прорезан недостаточно хорошо. С этой целью оператор станка помещает лист для регулировки глубины резки с тыльной стороны резаков режущей формы. Этот лист для регулировки глубины резки имеет небольшие куски клейкой ленты, приклеиваемые в указанных районах. Таким образом, когда материал сжимают между двумя плитами, переработка материала будет более удовлетворительной благодаря изменению высоты режущей кромки резаков относительно опорного листа верхней плиты.

Одним из недостатков этой практики является то, что операция регулировки глубины резки относительно трудоемкая и требует нескольких последовательных проб до достижения удовлетворительного результата. Время, затрачиваемое на эту операцию, сейчас является наиболее продолжительной частью операции подготовки станка к новому рабочему процессу. Для небольших партий изделий этот период времени нельзя не принимать в расчет и, таким образом, он приводит к увеличению производственных затрат.

Известный в настоящее время пресс второго типа с вращением обрабатывает исходное сырье между двумя цилиндрами, прижимаемыми друг к другу. Верхний цилиндр обычно содержит кольцевой режущий инструмент, который имеет развертку, соответствующую избранной конфигурации резки. Нижний цилиндр представляет собой гладкий цилиндр, который действует как цилиндрический контрнож. Такой станок описан, например, в документе ЕР 1331054.

В прессе третьего типа используют плоскую верхнюю плиту и подвижную нижнюю плиту криволинейной формы. Благодаря закругленной поверхности подвижной плиты резка материала происходит поступательно при движении нижней плиты посредством ее прокатывания относительно плоскости резки неподвижной верхней плиты. Такой криволинейный вырубной пресс описан в документе GB 914637.

Хотя этот последний способ резки имеет преимущество уменьшения силы, необходимой для обработки материала, было обнаружено, что резаки режущей формы, которая прикреплена к верхней плите, быстро и неравномерно изнашиваются. Осмотр показал, что резаки, расположенные в центре режущей формы, затупляются значительно быстрее резаков на переднем и заднем концах этого инструмента. Эта аномалия возникает по существу из-за способа криволинейной резки, в результате которого используемые силы в центре плиты в два раза превышают силы на ее концах, поддерживаемых подвижной конструкцией нижней плиты. Эти проблемы требуют частой замены резаков, вызывают изготовление изделий пониженного качества и требуют многократных остановок станка для обновления режущей формы. Для специалистов в данной области техники это были основные причины, предотвращавшие разработку криволинейных перерабатывающих прессов, которые никогда не работали удовлетворительно, в отличие от двух других типов прессов, в которых используют плоскую резку и резку с вращением.

Задачей настоящего изобретения является решение, по меньшей мере, частично, указанных выше проблем таким образом, чтобы, с одной стороны, больше не было необходимости в использовании операции регулировки глубины резки и, с другой стороны, чтобы сила, прилагаемая к обрабатывающим инструментам, была как можно более постоянной для исключения преждевременного износа этих инструментов.

Изобретение включает способ обработки ленточного или листового материала, включающий сообщение указанному материалу движения в плоскости и сжатие его между верхней и нижней плитами, каждая из которых соединена с опорной конструкцией, а одна - выполнена удерживающей криволинейную рабочую поверхность, при этом сжатие материала осуществляют при совместной работе верхней и нижней плит с обеих сторон относительно плоскости движения материала вдоль продольной оси (X), в котором согласно изобретению используют верхнюю и нижнюю плиты, одна из которых выполнена из условия обеспечения преднамеренного создания в ней на этапе сжатия обрабатываемого материала по существу однонаправленной упругой деформации. Кроме того, преднамеренно создают однонаправленную упругую деформацию, по существу ориентированную перпендикулярно плоскости движения материала. Предпочтительно на этапе сжатия обрабатываемого материала преднамеренно создают по существу однонаправленную упругую деформацию второй плиты, при этом обеспечивают комбинирование упругих деформаций обеих плит.

Поставленная задача решается также тем, что создан пресс для обработки ленточного или листового материала, движущегося в плоскости, содержащий верхнюю и нижнюю плиты, каждая из которых соединена с опорной конструкцией, а одна - выполнена удерживающей криволинейную рабочую поверхность, при этом указанные плиты, одна из которых подвижная, а вторая - неподвижная, выполнены с обеспечением их совместной работы с обеих сторон от плоскости движения материала вдоль продольной оси (X), при этом пресс предназначен для обработки ленточного или листового материала вышеуказанным способом, а одна из плит снабжена, по меньшей мере, одним элементом с изменяющейся жесткостью, предназначенным для преднамеренного создания в плите во время сжатия обрабатываемого материала упругой деформации.

Предпочтительно элемент с изменяющейся жесткостью выполнен в виде упругой опорной пластины, и элементы с изменяющейся жесткостью выполнены в виде усиливающих элементов для сопротивления изгибанию плиты вдоль поперечной оси плоскости движения обрабатываемого материала. Усиливающие элементы могут быть выполнены в виде ребер. Предпочтительно плита выполнена открытой. Подвижная плита выполнена удерживающей криволинейную рабочую поверхность, предназначенную для прокатывания с прижимающим действием относительно неподвижной плиты при обработке материала в направлении, противоположном направлению движения материала.

Пресс согласно изобретению может быть снабжен резаками, а криволинейная рабочая поверхность выполнена с радиусом кривизны во всех ее точках, величина которого, по меньшей мере, равна пятикратному рабочему расстоянию от линии первого резака относительно направления движения обрабатываемого материала по линии последнего резака.

Ясное понимание изобретения будет достигнуто при ознакомлении с предпочтительным, но никоим образом не ограничивающим вариантом осуществления изобретения, показанным на прилагаемых фигурах, на которых:

фиг.1 - схематический вид сбоку одного варианта выполнения пресса, соответствующего изобретению;

фиг.2 - схематический вид сверху в перспективе верхней плиты пресса;

фиг.3 - схематический вид снизу в перспективе нижней плиты пресса;

Фиг.4 - схематический вид продольного сечения плиты, сформированной конструкцией, соответствующей второму варианту осуществления изобретения; и

фиг.5 - схематическое представление в форме трех графиков, показывающих, соответственно, жесткость опорной конструкции недеформируемой плиты, жесткость преднамеренно деформируемой плиты и комбинацию этих жесткостей пресса, соответственно настоящему изобретению.

С точки зрения терминологии и для исключения любой путаницы в нижеследующем описании термины "передний" и "задний" определены относительно направления движения ленточного или листового материала, показанного на фигурах стрелкой D. Этот материал движется от переднего конца к заднему концу, следуя основной оси станка с намеченными при движении периодическими остановками. Термины "продольный" и "поперечный" определены относительно основной оси станка. Кроме того, чтобы не перегружать описание упоминанием деталей конструкции, которые не имеют прямого отношения к изобретению и хорошо известны специалистам в данной области техники, термины "верхняя плита" и "нижняя плита" обозначают все элементы, расположенные с соответствующих сторон от материала и взаимодействующие для обработки материала.

На фиг.1 показан пресс 1 для обработки ленточного или листового материала 2, движущегося в направлении движения, показанном стрелкой D. На соответствующих сторонах относительно плоскости движения вдоль продольной оси Х расположены верхняя плита 10 и нижняя плита 20. Каждая из этих плит соединена с соответствующей опорной конструкцией 11 и 21. Опорной конструкцией верхней плиты 10 является станина пресса 1, тогда как опорная конструкция нижней плиты 20 содержит элементы, которые удерживают и перемещают нижнюю плиту относительно поперечины, которая действует как опора или основание для пресса.

Неподвижная верхняя плита расположена на небольшом расстоянии над плоскостью, вдоль которой продвигается материал 2. Она снабжена обрабатывающим инструментом 3, который представляет собой режущую форму в случае, когда пресс предназначен для резки и сжатия обрабатываемого материала. На этой режущей форме расположено множество обрабатывающих элементов 5 для материала 2, которые, таким образом, выполнены как единое целое с верхней плитой, в общем смысле, на одной из плит 10, 20 или, по меньшей мере, на одной из них. Каждый обрабатывающий элемент проходит в поперечном направлении по всей плите, и они отнесены друг от друга в направлении D. Хотя на фиг.1 показаны два обрабатывающих элемента 5, также предусматривается использование большего их количества. В типичном случае, такие обрабатывающие элементы 5 представляют собой, например, режущие и/или сжимающие резаки, расположенные между резиновыми полосами или другими полосами 4 из упругого материала. Назначением этих полос является как защита резаков, так и образование поверхности, которая входит в контакт с материалом и фиксирует его в неподвижном состоянии, когда материал сжат между двумя плитами. Линия, проходящая в поперечном направлении на одном уровне с самым задним резаком (относительно направления D движения материала) названа линией f1 первого резака. И наоборот, линия, проходящая в поперечном направлении на одном уровне с последним или самым передним резаком, названа линией f2 последнего резака.

Опорная конструкция 21, сформированная, например, кулачками 22 и роликами 26, сообщает нижней плите 20 относительно сложное вертикальное и косообразное движение, часть которого вызывает прокатывание ее рабочей поверхности 25 с прижимающим действием относительно верхней плиты 10. Материал и режущая форма находятся между этими двумя плитами, и линии резаков, по которым прокатывается рабочая поверхность, прорезают материал. Направление поворота подвижной плиты обозначено на фиг.1 стрелкой R, причем плита при сжатии материала 2 поворачивается, предпочтительно, от заднего конца к переднему концу и от переднего конца к заднему концу, когда подвижная плита опускается для создания возможности продвижения обработанного материала далее вперед.

Чередующееся качающееся движение рабочей поверхности 25 показано на этой же фигуре штрихпунктирными линиями 25′. Это движение обеспечивает поступательную резку материала 2 без его деформации. Техника криволинейной резки допускает использование значительно меньших сил, чем те, которые требуются для достижения такого же результата станком, предназначенным для плоской резки. Кроме того, прилагаемое давление обычно будет меньшим. Это связано с тем, что станок с использованием техники плоской резки должен прилагать давление минимальной величины во всех точках резки или сжатия по всей площади обрабатываемого материала. Таким образом, прилагается увеличенное среднее давление для уверенного приложения минимального давления во всех точках, что, конечно, увеличивает задействованные силы. Согласно технике криволинейной резки рабочая поверхность прокатывается по линиям резаков, в результате чего площадь резки в любой данный момент меньше, и, таким образом, задействованные силы существенно уменьшены.

Таким образом, обрабатывающий пресс, выполненный для осуществления способа, соответствующего изобретению, может быть существенно легче существующих станков, с которыми используют способ плоской резки и сжатия. Таким образом, система привода и станина могут быть модернизированы и быть меньше системы привода и станины станка для плоской обработки. Таким образом, пресс, соответствующий изобретению, менее дорог в производстве, транспортировке и монтаже.

Все обрабатывающие прессы для криволинейной резки и сжатия, соответствующие известному уровню техники, основаны на том же принципе, что и прессы плоской обработки. Таким образом, в этих прессах станина и плиты сконструированы так, чтобы они были как можно жестче и подвергались минимально возможной деформации в процессе обработки.

На фиг.5 в форме графиков дана иллюстрация понятий о силах, жесткостях и деформациях, которые существуют в опорной конструкции 11 и в верхней плите 10, в зависимости от положения силы F, генерируемой прижиманием нижней плиты 20 к верхней плите. В частности, эта фигура помогает объяснить, почему в известных станках с криволинейной резкой, соответствующих известному уровню техники, обрабатывающие инструменты подвергаются ненормальному износу.

Схематическое представление на этой фигуре основано на моделировании упругих сопротивлений, вычисленных для пресса криволинейной резки, такого как показанный на фиг.1. Благодаря криволинейному движению подвижной плиты сила F, прилагаемая этой плитой, таким образом, направлена от заднего конца к переднему концу вдоль продольной оси Х в течение периода времени обработки материала.

Схема, показанная на левой стороне фиг.5, представляет верхнюю плиту известного уровня техники в форме жесткой балки, соединенной ее концами с опорной конструкцией, то есть со станиной пресса. Хотя теоретически она не является упругой, эта станина неизбежно имеет некоторую присущую ей упругость, когда она подвергается воздействию большого напряжения. Таким образом, ведя себя подобно пружине, она обладает некоторой присущей жесткостью К_{станины}. Эта жесткость по существу подобна жесткости пружины, которая определяется отношением увеличения прилагаемой силы и результирующего удлинения. В нашем случае удлинение соответствует деформации станины под действием силы, прилагаемой к станине, по сравнению с ее состоянием покоя, соответствующим состоянию, когда нижняя плита отведена.

Продолжая ознакомление с левой схемой, которая показывает изменение жесткости К_{станины}, как функции местоположения приложения силы F вдоль продольной оси X, можно видеть, что эта жесткость прогрессивно увеличивается, когда нижняя плита вступает в действие для резки материала. Эта прогрессия продолжается, пока она не достигнет максимума в середине криволинейного пути вдоль верхней плиты. Затем жесткость прогрессивно уменьшается также, как она увеличивалась, пока она не достигнет первоначального значения. Поскольку результирующая двух жесткостей, действующих параллельно, соответствует сумме жесткостей, максимальное значение, таким образом, составляет удвоенное первоначальное значение. Соответствующая сила, прилагаемая к резакам, расположенным посередине между линией f1 первого резака и линией f2 последнего резака, таким образом, также в два раза превышает силу, прилагаемую на концах режущей формы. Именно из-за этого резаки инструментов, установленных в станках известного уровня техники, изнашиваются не только слишком быстро, но также неравномерно.

Для решения этой проблемы способ обработки, соответствующий настоящему изобретению, содержит этап преднамеренной и по существу однонаправленной упругой деформации конструкции, принадлежащей, по меньшей мере, к одной из плит, в ходе этапа сжатия материала между плитами. Эти деформации преимущественно ориентированы по существу перпендикулярно рабочей поверхности. Следует отметить, что преднамеренная природа этих деформаций четко отличает их от непреднамеренных деформаций, таких как возникающие в этой же конструкции, в частности, в поперечном или продольном направлениях. Следовательно, использование наречия "по существу" поясняет, что возникающие деформации почти полностью однонаправленные.

На следующих двух графиках на фиг.5 способ обработки, соответствующий настоящему изобретению, проиллюстрирован в отношении сил, деформации и жесткости. Средний график показывает реакцию верхней плиты 10 обрабатывающего пресса,

соответствующего настоящему изобретению, соединенной обоими концами с жесткой опорной конструкцией.

В этом примере верхняя плита 10 способна испытывать преднамеренные упругие деформации, по существу перпендикулярные рабочей поверхности, благодаря гибкости ее конструкции. Ее собственная жесткость К, таким образом, будет изменяться между ее концами вдоль продольной оси X. Жесткость или упругое сопротивление верхней плиты 10 у ее концов будет больше, чем в средней части между этими концами. Благодаря тщательной разработке конструкции 12 верхней плиты 10 изменение ее жесткости в сторону возрастания, как показано левой схемой, может быть устранено, и можно получить почти постоянную конечную жесткость, как показано последним графиком справа на фиг.5. Сила, прилагаемая к обрабатывающим элементам 5 такого пресса 1, не подвергается большим колебаниям, а скорее остается постоянной, насколько это возможно в ходе обработки материала.

Компьютерное моделирование позволило сравнить силы, воздействующие на серию резаков в режущей форме, установленной сначала в обычный пресс с плитами, а затем в пресс, соответствующий изобретению. Результаты показали, что отношение минимальной силы к максимальной силе во всех точках измерения в прессе криволинейной резки, соответствующем настоящему изобретению, по меньшей мере, в пять раз лучше, чем при резке обычным прессом. Это демонстрирует большое усовершенствование в отношении равномерности силы по всей площади режущей формы.

С практической точки зрения следует заметить, что уравнивание жесткости дает результат, заключающийся в том, что сила на единицу длины обрабатывающих элементов 5, в частности резаков, практически постоянна, когда подвижная плита прокатывается по неподвижной плите. Почти постоянство этой силы представляет реальный интерес только в диапазоне между линией f1 первого резака и линией f2 последнего резака. Таким образом, было бы также совершенно адекватно обеспечивать эффективное уравнивание только в этом районе.

На фиг.2 показан вид сверху в перспективе варианта выполнения конструкции 12 верхней плиты 10. Следует отметить, что эта конструкция упругая и анизотропная и допускает ее деформацию только вдоль продольной оси Х в направлении, перпендикулярном рабочей поверхности.

Таким образом, поперечные деформации будут удерживаться как можно меньшими благодаря усиливающим элементам 13 этой конструкции и, в частности, благодаря тому, как они расположены относительно продольной оси Х движения.

Предпочтительно, эти усиливающие элементы, с одной стороны, проходят по существу с поперечной ориентацией относительно этой оси, а с другой стороны, помещены кромкой на опорный лист 14 и, таким образом, создают максимально возможное сопротивление изгибанию в этой ориентации. Усиливающие элементы, предпочтительно, состоят из ребер, концы которых соединены с боковыми стенками станины пресса либо непосредственно, либо опосредованно при помощи боковых пластин 15. Что касается этого предмета, следует отметить, что соединение может быть достигнуто каким-либо другим способом и что, например, нет необходимости в соединении по всей высоте ребра.

Таким образом, на фиг.2 будет видно, что толщина, высота, конфигурация или очертания усиливающих элементов 13 могут изменяться таким образом, чтобы они влияли на изгибание верхней плиты 10, как функции положения вдоль продольной оси Х силы, прилагаемой нижней плитой 20. Разнесение между этими усиливающими элементами также является влияющим фактором, поскольку возможна преднамеренная не перпендикулярность относительно продольной оси движения материала. Подобным образом, следует отметить, что соединение или крепление кромки усиливающего элемента 13 к опорному листу 14 может также иметь определенную конфигурацию для влияния на поведение верхней плиты, когда она изгибается. Как показано на фиг.2, этот опорный лист, предпочтительно, не прикреплен непосредственно к боковым пластинам 15. Для допущения изгибания плиты только в продольном направлении конструкция 12, предпочтительно, не закрыта и не снабжена перекрещивающимися ребрами, преднамеренно предназначенными для предотвращения этого изгибания.

На фиг.3 показан вид снизу в перспективе варианта выполнения конструкции 22 нижней плиты 20. Этот вариант и его характеристики подобны описанным выше относительно верхней плиты 10. Таким образом, эта конструкция также имеет такие же элементы, как и конструкция 21, а именно, усиливающие элементы 23, опорную пластину 24 и боковые пластины 25 за исключением того, что в связи с подвижностью нижней пластины 20 боковые пластины, конечно, не будут соединены со станиной пресса 1.

На фиг.4 в продольном сечении показан второй вариант выполнения конструкции 12 одной из плит, в частности, верхней плиты 10. В отличие от конструкции, описанной относительно предшествующего варианта, эта конструкция необязательно открытая и не содержит усиливающего элемента типа ребра. В этой конструкции необходимые упругие деформации получают посредством прикрепления к плите упругой опорной пластины 6 с изменяющейся жесткостью. Эта изменяющаяся жесткость или упругое сопротивление могут быть созданы посредством изменения толщины упругой опорной пластины 6 в избранном направлении, а именно, в направлении продольной оси X. Обрабатывающий инструмент 3, предпочтительно, расположен или непосредственно примыкая к упругой опорной пластине 6 для получения преимущества от присущих ей деформаций, или с использованием промежуточной опорной пластины 7, способной выдерживать указанные деформации без выхода за пределы упругости материала, из которого она изготовлена.

В общих чертах будет отмечено, что конструкция 12, 22 одной из двух или обеих плит 10, 20 пресса 1 содержит, по меньшей мере, один элемент с изменяющейся жесткостью, и этот элемент может представлять собой, например, упругую опорную пластину 6, хотя могут также применяться усиливающие элементы 13, 23, описанные выше.

В основном подобным образом такие же соображения можно применить в отношении используемой собственной жесткости нижней плиты 20. В общих чертах следует отметить, что конструкции нижней и верхней плит разработаны так, что сумма значений собственной жесткости этих плит и их опорных конструкций 11, 12 такова, что она близка к значению, которое остается постоянным, когда подвижная плита прокатывается по неподвижной плите. В одном конкретном варианте осуществления изобретения каждая из двух плит 10, 20 имеет преднамеренно деформируемую упругую конструкцию и подвергается комбинированным преднамеренным деформациям.

Радиус кривизны во всех точках криволинейной рабочей поверхности, предпочтительно, больше или равен пятикратному рабочему расстоянию между линиями первого и последнего резаков, в результате чего сглаживаются изменения нагрузки на сжатый материал и увеличивается длина сжатой зоны.

Также можно отметить, что задачи, выполняемые этими прессами, отнюдь не ограничены просто операциями резки и сжатия, но могут быть включены в любой другой процесс обработки, такой как тиснение, нанесение металлизированных полос или печать.

Предпочтительно, настоящее изобретение дает возможность полностью отказаться от операции регулировки глубины резки, необходимой для обычных прессов для плоской резки. Это позволяет уменьшить время подготовки станка и допускает выполнение этих задач менее квалифицированным персоналом.

Также предпочтительно, настоящее изобретение дает возможность получать максимальную выгоду от преимуществ криволинейной обработки благодаря возможности использования более легких прессов, таким образом, снижая расходы и проблемы для окружающей среды с одновременным исключением преждевременного износа инструмента. В результате не только продлевается срок службы инструмента, но также улучшаются качество резки и нанесения зарубок сжатием материала по сравнению с продукцией обычных прессов с плитами.

Реферат

Изобретения касаются обработки ленточного или листового материала путем сжатия его между верхней и нижней плитами. Указанному материалу сообщают движение в плоскости. Сжатие ведут при совместной работе плит с обеих сторон относительно плоскости движения материала вдоль продольной оси. Каждая плита соединена с опорной конструкцией. Одна из плит удерживает криволинейную рабочую поверхность. Кроме того, одна из плит выполнена из условия обеспечения преднамеренного создания в ней на этапе сжатия обрабатываемого материала по существу однонаправленной упругой деформации. Для этого указанная плита снабжена по меньшей мере одним элементом с изменяющейся жесткостью. В результате обеспечивается увеличение стойкости используемой технологической оснастки, а также повышение качества и производительности обработки. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Формула