устройство для контурного прессования деталей из древесины

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТУРНОГО ПРЕССОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ, включающее основание пуансона, взаимодействующие с исполнительным органом пресса и содержащие установленные по окружности с возможностью радиального перемещения рычаги-толкатели, матрицы с рабочими поверхностями в виде усеченных конусов и сменные приемники для опрессованных заготовок, отличающееся тем, что устройство снабжено двумя парами сочлененных кареток и предохранительными втулками, которые смонтированы на пуансонах, каждый из которых имеет корпус, причем пуансоны объединены в блок, закрепленный на исполнительном органе пресса, при этом каждая предохранительная втулка установлена с возможностью перемещения вдоль оси пуансона и кинематически связана с его корпусом, основание выполнено в виде плиты, к которой прикреплены две балки с двумя направляющими, расположенными в параллельных плоскостях, перпендикулярных направлению рабочего движения пуансонов, при этом каретки кинематически связаны друг с другом с возможностью синхронного движения по направляющим посредством подрессоренных катков, причем верхние каретки выполнены с гнездами для установки матриц, а нижние каретки - с гнездами для установки сменных приемников, при этом каретки снабжены приводом перемещения и механизмами их фиксации в рабочих положениях.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано для контурного прессования деталей из сырой древесины.

Под контурным прессованием понимается процесс уплотнения древесины в результате протягивания или, точнее, продавливания заготовки в виде цилиндра или призмы через формообразующий элемент (пресс-форму, матрицу), при этом указанный элемент, как правило, имеет коническую часть (Прессованная древесина и древесные пластики в машиностроении: Справочник. Под ред. Ракина А. Г. М.-Л. Машиностроение, 1965, с. 13).

Устройства для контурного прессования обычно включают в себя источник усилия (пресс); элемент, передающий усилие пресса на заготовку (пуансон); формообразующий элемент (пресс-форма, матрица); элемент, предохраняющий заготовку от растрескивания; приемник, в который заготовка поступает после прессования, если он необходим по условиям технологического процесса.

Так, в известном устройстве для прессования втулок в качестве элемента, передающего усилие на заготовку, применены шайбы. Формообразующий элемент представляет собой цилиндрическую пресс-форму, выполненную с конической заходной частью. Элемент, предохраняющий свободный конец заготовки от растрескивания при подходе ее к конической заходной части, выполнен в виде кольца. Необходимость смены шайб и двухэтапного прессования является недостатком описываемого устройства, так как затрудняет автоматизацию процесса и не позволяет обеспечить необходимую производительность.

Этого недостатка можно избежать выполнением элемента, передающего усилие пресса на заготовку, способным в начале прессования передавать усилие на максимальную площадь торца заготовки, в том числе и на его периферийную часть, а в конце проходить через самую узкую часть формообразующего элемента для полного продавливания заготовки через него.

Известно устройство для прессования втулок из древесины по авт. св. СССР N 1216002, 1986. Это устройство содержит цилиндрический пуансон, в верхней части которого по его окружности посредством фиксаторов закреплены подпружиненные одноплечие рычаги-толкатели. Формообразующий элемент представляет собой матрицу с рабочей поверхностью в виде обратного усеченного конуса. Устройство содержит цилиндрический приемник, в который поступает отпрессованная заготовка. Для получения отверстия во втулке устройство содержит цилиндрический сердечник, смонтированный в нижней части пуансона посредством упругого элемента.

Устройство по а.с. N 1216002 по совокупности существенных признаков является прототипом заявляемого изобретения.

Заявляемое изобретение и прототип имеют следующие общие признаки:

наличие пуансонов, содержащих установленные по окружности с возможностью радиального перемещения рычаги-толкатели;

наличие матриц с рабочими поверхностями в виде обратных усеченных конусов;

наличие приемников для отпрессованных заготовок.

Недостатком прототипа является возможность растрескивания свободного конца заготовки, особенно его периферийной части, при подходе заготовки к конической части матрицы. Это связано с отсутствием специального предохранительного устройства. Другим недостатком является отсутствие дополнительных элементов, позволяющих повысить производительность и безопасность работы.

Задачами изобретения являются: повышение качества детали за счет исключения растрескивания периферийной части торца заготовки при ее прессовании; повышение производительности устройства как за счет одновременного прессования нескольких деталей, так и за счет совмещения во времени процесса прессования со вспомогательными операциями загрузка заготовок, выгрузка приемников с отпрессованными заготовками, установка порожних приемников; повышение безопасности работы за счет того, что указанные вспомогательные операции выполняются вне зоны действия движущихся частей пресса.

Решение указанных задач достигается следующим образом. Предлагаемое устройство для контурного прессования деталей из древесины включает пуансоны, содержащие установленные по окружности с возможностью радиального перемещения рычаги-толкатели; матрицы с рабочими поверхностями в виде обратных усеченных конусов; приемники для отпрессованных заготовок. Устройство отличается от прототипа тем, что, кроме перечисленных элементов, оно содержит: предохранительные втулки, смонтированные на пуансонах с возможностью перемещения вдоль их осей, при этом пуансоны объединены в блок, закрепляемый на исполнительном органе пресса; кинематическую связь между предохранительными втулками и пуансонами; две пары сочлененных друг с другом кареток, кинематически связанные друг с другом с возможностью встречного синхронного перемещения на подрессоренных катках по направляющим, расположенным в параллельных плоскостях, перпендикулярных направлению рабочего движения пуансонов, при этом верхние каретки выполнены с гнездами для установки матриц, а нижние каретки с гнездами для сменных приемников отпрессованных заготовок; привод перемещения кареток и механизмы фиксации кареток в рабочих положениях.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан схематический чертеж устройства, вид спереди; на фиг. 2 то же, вид сверху без исполнительного органа пресса и блока пуансонов (А-А с фиг. 1); на фиг. 3 то же, разрез Б-Б по кареткам (на фиг. 1); на фиг. 4 то же, разрез В-В по приводу перемещения кареток на фиг. 1; на фиг. 5 схема подрессоривания катков кареток (элемент IV фиг. 1); на фиг. 6 пуансон в сборе; на фиг. 7-10 схемы различных фаз прессования заготовки (фиг. 7 в исходном положении механизмов, фиг. 8 при подходе предохранительной втулки к торцевой поверхности заготовки, фиг. 9 при подходе рычагов-толкателей к рабочей поверхности матрицы перед срабатыванием коленного механизма, фиг. 10 момент срабатывания коленного механизма); на фиг. 11 взаимодействие плеча нижнего рычага с упором (вид Г на фиг. 6).

Пример осуществления изобретения рассмотрен применительно к устройству для контурного прессования деталей из сырой древесины, предназначенного для получения из цилиндрических заготовок деталей в виде правильных многогранных (например, шестигранных или восьмигранных) призм. Из этих призм после их сушки и необходимой обработки, например, нарезаются шашки, которые могут быть использованы для изготовления декоративных паркетных, мебельных и т.п. плит.

В установке, спроектированной в соответствии с изобретением, предусматривается одновременное прессование шестнадцати заготовок, исходя из чего блок пуансонов включает в себя 16 пуансонов, а каретки имеют по 16 гнезд, верхние под матрицы, а нижние под приемники для отпрессованных заготовок. Количество одновременно прессуемых заготовок может быть и иным; это определяется необходимым объемом выпуска продукции, габаритами детали, производительностью сушильного оборудования, габаритами и усилием имеющегося пресса и т.д.

Наличие приемников обусловлено технологическим процессом обработки заготовок, которые после прессования подвергаются сушке в печи. Во время сушки отпрессованные заготовки находятся в приемниках, что обеспечивает сохранение формы заготовок, т.к. исключает их деформацию (коробление, расслаивание и т. п.).

Устройство состоит из следующих основных частей: блока пуансонов 1, закрепляемого на исполнительном органе пресса; основания 2 (фиг. 1 и 2), закрепляемого на столе пресса; двух матричных кареток 3 и двух приемных кареток 4.

Блок пуансонов 1 (фиг. 1) содержит плиту 5 с отверстиями для центрирования пуансонов 6.

Каждый пуансон 6 содержит цилиндрический корпус 7 (фиг. 6), в который вставлен стакан 8; опору 9, выполненную в виде фланца с центрирующим цилиндром 10, входящим в соответствующее отверстие на плите 5; ступенчатое кольцо 11; внутренний стакан 12; пружину 13; рычаги-толкатели 14; предохранительную втулку 15 и коленный механизм, состоящий из рычагов 16, 17 и 18.

Нижняя часть опоры 9 имеет сферическую или коническую поверхность, с которой контактирует соответствующая поверхность, выполненная на торце буртика верхней части стакана 8. Таким образом, опора 9 и стакан 8 соединены между собой шарнирно. Величина зазора между указанными поверхностями регулируется прокладкой 19.

Стакан 8 прикреплен к опоре 9 ступенчатым кольцом 11, не показанными на чертеже винтами.

Корпус 7 выполнен в виде втулки с утолщением в верхней части, на которой имеются байонетные выступы и сферическая или коническая поверхность, контактирующая с соответствующей поверхностью ступенчатого кольца 11, и присоединен к опоре 9 посредством байонета 20. Корпус 7 имеет прилив 21 с отверстием для размещения и перемещения ролика 22, установленного посредством оси 23 на верхнем рычаге 16, а на противоположной стенке приливы для крепления среднего рычага 17 и паз для прохода рычагов 16 и 17.

На торце дна стакана 8 имеется выступ, образованный двумя цилиндрическими поверхностями разного диаметра, соединенными конической поверхностью; в верхней части стакана 8 выполнены два продольных паза для прохода рычагов 16 и 17. В стакане 8 размещен внутренний стакан 12, между дном которого и дном стакана 8 установлена пружина сжатия 13. На наружном торце внутреннего стакана 12 выполнена выемка для размещения конца толкателя 24.

В нижней части корпуса 7 размещен цанговый механизм, состоящий из рычагов-толкателей 14, передающих усилие пресса на заготовку, центрируемых втулкой 25, выполненной из упругого материала, например, резины. Форма верхней части рычагов-толкателей 14 соответствует форме выступа на стакане 8, а их нижняя часть выполнена таким образом, чтобы, с одной стороны, обеспечить при прессовании передачу усилия пресса на максимальную площадь торца заготовки, в том числе на его периферийную часть, а с другой стороны обеспечить проход рычагов-толкателей 14 через наименьшее сечение матрицы. Иначе говоря, конструктивные особенности выполнения рычагов-толкателей 14 и сопрягаемых деталей обусловлены необходимостью отслеживания ими изменений формы и размеров торца заготовки в процессе ее прессования. Количество и размеры рычагов-толкателей 14 зависят от формы и размеров рабочей поверхности матрицы. Рычаги-толкатели целесообразно изготавливать путем продольного разрезания заготовки, представляющей собой тело вращения.

Под действием упругой втулки 25 верхние наружные поверхности рычагов-толкателей 14 прижаты к внутренней поверхности корпуса 7. Нижние концы рычагов-толкателей 14 имеют возможность радиального перемещения могут сходиться к оси пуансона; однако благодаря упругим свойствам материала втулки 25 они постоянно стремятся разойтись от оси в стороны.

На корпусе 7 установлена с возможностью осевого перемещения по его наружной поверхности предохранительная втулка 15. В верхней ее части выполнен прилив с пазом для закрепления конца нижнего рычага 18. Наружный диаметр предохранительной втулки 15 соответствует диаметру заготовки. Нижняя часть внутренней поверхности предохранительной втулки 15 выполнена конической для облегчения захвата ею торца заготовки. Предохранительная втулка 15 кинематически связана с корпусом 7 коленным механизмом, состоящим из шарнирно соединенных друг с другом посредством осей 26 рычагов 16, 17 и 18. На одном конце верхнего рычага 16 установлен ролик 22, имеющий возможность перемещения в отверстии прилива корпуса 7. К средней части верхнего рычага 16 шарнирно прикреплен посредством оси 27 один конец толкателя 24; другой конец толкателя взаимодействует с выемкой на торце внутреннего стакана 12. Второй конец рычага 16 осью 26 шарнирно соединен со средним рычагом 17, качающимся вокруг оси 28, установленной в приливе корпуса 7. Средний рычаг 17 шарнирно соединен с двуплечим нижним рычагом 18, который, в свою очередь, осью 26 шарнирно присоединен к предохранительной втулке 15. Второе плечо 29 рычага 18 выполнено с возможностью взаимодействия с упором 30 на предохранительной втулке 15 (фиг. 11).

Основание 2 (фиг. 2) установлено и закреплено на нижней плите (столе) пресса. Оно выполнено в виде плиты 31, к которой прикреплены две балки 32 (фиг. 2 и 3) в виде швеллеров, соединенные по концам перемычками 33. На балках 32 выполнены по две направляющие плоские поверхности 34 и 35, параллельные друг другу. На наружных поверхностях балок 32 установлены кронштейны 36, в которых смонтированы с возможностью поворота на осях 37 фиксирующие рычаги 38, срабатывающие от привода 39. К наружным плоскостям концов балок 32 жестко присоединены щеки 40 (фиг. 1, 2 и 4), в которых установлен вал 41, соединенный с приводом 42 (фиг. 2 и 4) перемещения кареток, а также оси 43. На валу 41 жестко установлены звездочки 44, а на осях 43 установлены с возможностью вращения звездочки 45 и 46.

Устройство содержит две пары кареток матричные каретки 3 (фиг. 1 и 2), установленные с возможностью перемещения по верхним направляющим 34 балок 32 (фиг. 3), и приемные каретки 4, установленные с возможностью перемещения по нижним направляющим 35.

Основой матричных кареток 3 являются плиты 47, а приемных кареток плиты 48. В плитах 47 выполнены гнезда для установки матриц 49, а в плитах 48 гнезда для приемников 50. На плитах жестко закреплены по два кронштейна с пазами для взаимодействия с фиксирующими рычагами 38: на матричных каретках 3 кронштейны 51, на приемных каретках 4 кронштейны 52. Каретки могут перемещаться по направляющим на подрессоренных катках 53, установленных с возможностью вращения на осях 54 (фиг. 3 и 5), смонтированных в рычагах 55. Последние посредством осей 56 шарнирно присоединены к закрепленным на плитах 47 и 48 кронштейнам 57. Пружины 58, установленные между качающимся рычагом 55 и кронштейнами 59, закрепленными на плитах 47 и 48, стремятся прижать катки 53 к направляющим 34 и 35.

Обе матричные каретки 3 соединены между собой жесткой тягой 60 (фиг. 2), длина которой регулируется, например, талрепом 61. Таким же образом соединены друг с другом приемные каретки 4. Приемные каретки 4 содержат опорные стойки 62, а также стойки 63. К последним крепится поддон 64, который обеспечивает одинаковое по высоте расположение приемников 50. Количество, расположение и ориентация гнезд под матрицы 49 в каретке 3 и гнезд под приемники 50 в каретке 4 одинаковы.

Перемещение кареток осуществляется приводом, выполненным, например, в виде цепной передачи. В этом случае обе пары кареток 3 и 4 соединены между собой двумя парами цепей 65 и 66 (фиг. 1). Одни концы цепей 65 закреплены на левой матричной каретке 3. Эти цепи огибают звездочки 45, 44 и 46. Вторые концы этих цепей закреплены на левой приемной каретке 4. Аналогично цепи 66 закреплены на правых матричной 3 и приемной 4 каретках. Цепи 65 и 66, а вместе с ними и каретки приводятся в движение звездочкой 44, кинематически связанной с ручным или электромеханическим приводом 42. Такая конструкция обеспечивает синхронное встречное движение матричных 3 и приемных 4 кареток. Для остановки кареток 3 и 4 в необходимых местах на балках 32 предусмотрены не показанные на чертеже конечные упоры.

Матрица 49 представляет собой деталь цилиндрической формы (фиг. 3). В верхней части она имеет бурт для взаимодействия с нижним рычагом 18 коленного механизма, а в нижней посадочную цилиндрическую поверхность для установки в гнездо на верхней каретке 3 и ограничительный буртик. Внутренняя полость матрицы содержит конический заходной участок, цилиндрический участок для размещения заготовки 67 и формообразующую часть рабочую поверхность, которая имеет вид обратного усеченного конуса, переходящего затем, в соответствии с требуемой формой детали, в обратную многогранную (например, шестигранную) пирамиду.

Приемник 50 представляет собой деталь, внутренняя полость которой соответствует отпрессованной заготовке.

Конструкция кареток 3 и 4, матриц 49 и приемников 50 обеспечивает при относительном перемещении кареток гарантированный вертикальный зазор Д между ними, а также зазор Е между кареткой 4 и основанием 2 (фиг. 3).

Рабочее пространство устройства можно условно разделить на три зоны (фиг. 1): зону прессования 1 и зоны обслуживания II и III. В положении, показанном на фиг. 1 и 2, правая матричная каретка 3, в матрицы 49 которой установлены заготовки 67, находится в зоне прессования 1, а левая в зоне II, где в ее матрицы 49 закладываются заготовки 67. В этом положении в зоне прессования 1 находится и левая приемная каретка 4 с пустыми сменными приемниками 50. Правая приемная каретка 4 находится в зоне III, где на нее устанавливаются пустые приемники 50. Положение кареток, находящихся в зоне прессования 1, зафиксировано рычагами 38, взаимодействующими с ответными пазами на кронштейнах 51 и 52 кареток 3 и 4, чем обеспечивается соосность и взаимная ориентация пуансонов 6, матриц 49 и приемников 50.

В исходном положении устройства между пуансонами 6 и матрицами 49 в каретке 3, между матричной 3 и приемной 4 каретками, а также между приемной кареткой 4 и основанием 2 имеются зазоры.

Устройство работает следующим образом.

При рабочем движении исполнительного органа пресса блок пуансонов 1 (фиг. 1) перемещается вниз, при этом каждый пуансон 6 приближается к соответствующей матрице 49 (фиг. 7). Вместе с пуансоном 6 перемещается и предохранительная втулка 15, усилие на которую передается посредством кинематической связи, выполненной в виде рычагов 17 и 18 коленного механизма; эта связь ов изображенном положении указанных рычагов является жесткой. Предохранительная втулка 15 входит в заходную часть матрицы 49 (фиг. 8), центрирует рычаги-толкатели 14 и охватывает своей заходной конической частью заготовку 67; рычаги-толкатели 14 упираются в торец заготовки 67. Под действием усилия пресса, передаваемого на заготовку 67 через рычаги-толкатели 14 и предохранительную втулку 15, заготовка 67 продавливается через рабочую поверхность матрицы 49 (фиг. 9). При этом предохранительная втулка 15 предотвращает раскалывание и отслоение периферийных участков торца заготовки 67.

Усилие пресса через матрицу 49 передается на плиту 47 (фиг. 3) матричной каретки 3, в результате чего сжимается пружина 58 (фиг. 5) механизма подрессоривания катков 53. При этом плита 47 опускается и прилегает к опорным стойкам 62 плиты 48 приемной каретки 4, выбирая зазор Д (фиг. 3); плита 48 также опускается, сжимая пружины 58 приемной каретки 4, до выбора зазора Е между укрепленными на ней стойками 63 и плитой 31 основания 2. Таким образом, существующие в исходном положении вертикальные зазоры между каретками 3 и 4 (зазор Д), а также между кареткой 4 и основанием 2 (зазор Е), выбираются при рабочем ходе, катки 53 оказываются разгруженными, и усилие воспринимается столом пресса, что позволяет применять пресс с высоким усилием без повреждения направляющих.

Момент подхода нижнего торца предохранительной втулки 15 к конической рабочей поверхности матрицы 49 совпадает по времени со взаимодействием плеча 29 нижнего рычага 18 коленного механизма с упором 30 на предохранительной втулке 15 (фиг. 11). В результате этого взаимодействия нижний рычаг 18 разворачивается вокруг оси 26, и коленный механизм срабатывает: рычаги 17 и 18 складываются, разворачиваясь вокруг соединяющей их оси 26 (фиг. 10), левый конец верхнего рычага 16 (фиг. 6, 10) опускается, его правый конец с роликом 22 перемещается по отверстию в приливе 21 корпуса 7 пуансона 6. Верхний рычаг 16 через толкатель 24 воздействует на внутренний стакан 12, который, опускаясь, сжимает пружину 13. Таким образом, при срабатывании коленного механизма утрачивается жесткая связь между корпусом 7 пуансона 6 и предохранительной втулкой 15, что дает этой втулке возможность оставаться на месте при дальнейшем опускании пуансона 6, а рычагам-толкателям 14 продолжать движение вниз и продавливать заготовку 67 через сужающуюся рабочую поверхность матрицы 49. При этом рычаги-толкатели 14 сближаются по мере уменьшения проходного сечения матрицы 49, сжимая упругую втулку 25. Радиальное перемещение рычагов-толкателей 14 дает им возможность передавать усилие на заготовку 67 в течение всего рабочего хода, отслеживая изменения размеров и формы рабочей поверхности матрицы 49 и обеспечивая равномерное распределение усилия на максимальную площадь торца заготовки 67, в том числе и на его периферийную часть.

Рабочий ход пресса заканчивается, когда заготовка 67 (фиг. 10) под действием рычагов-толкателей 14, выйдя из матрицы 49, заполнит внутреннюю полость приемника 50.

После этого начинается обратный ход пресса, во время которого его исполнительный орган перемещает пуансон 6 вверх. Элементы коленного механизма и связанная с ними предохранительная втулка 15 под действием пружины 13 возвращаются в исходное положение. После снятия нагрузок под действием пружин 58 механизмов подрессорирования катков 53 каретки 3 и 4 также приводятся в исходное положение, при этом восстанавливаются вертикальные зазоры Д и Е.

Цикл прессования занимает в зависимости от свойств древесины от одной до двух минут. Это позволяет, как уже указывалось, совместить полностью во времени рабочий ход со вспомогательными операциями: заполнение заготовками матриц левой матричной каретки в зоне II (фиг. 1); выемку из правой приемной каретки 4 приемников 50 с отпрессованными заготовками и установку в нее пустых сменных приемников в зоне III. Приемники с отпрессованными заготовками затем загружаются в сушильную печь.

После завершения указанных вспомогательных операций устройство подготавливается к следующему рабочему циклу. Для этого фиксирующие рычаги 38 расцепляются с пазами на кронштейнах 51 и 52 кареток. Затем приводится в действие механизм перемещения кареток, который правую матричную каретку 3 с пустыми матрицами из зоны 1 (фиг. 1) перемещает в зону III для заполнения матриц заготовками, а левую матричную каретку с заполненными заготовками матрицами из зоны II в зону прессования 1. Одновременно левая приемная каретка 4 из зоны I перемещается в зону II для выемки приемников с отпрессованными заготовками и замены их пустыми приемниками, а правая приемная каретка с пустыми приемниками из зоны III в зону прессования I. Движение кареток прекращается, когда каретки займут рабочее положение, которое фиксируется рычагами 38. После этого устройство готово к следующему рабочему циклу.