штабелирующее устройство сортовых заготовок

Формула изобретения

1. Штабелирующее устройство сортовых заготовок, включающее размещенный в раме приводной ползун с установленной по его вертикальной оси вставкой и рычаги, каждый из которых оснащен горизонтальной площадкой и роликом, установленным с возможностью взаимодействия с копирами, сочлененными с рамой, отличающееся тем, что вставка выполнена составной из двух частей, к каждой из которых шарнирно прикреплен упомянутый рычаг с горизонтальной площадкой и роликом, при этом устройство снабжено средствами для перемещения каждой из частей вставки и средствами для перемещения каждого копира, а ползун изготовлен с симметрично расположенными относительно вертикальной оси наклонными опорными поверхностями, на каждой из которых размещена ответная наклонная опорная поверхность, выполненная на каждой части вставки, установленной с возможностью перемещения относительно ползуна по наклонным направляющим, изготовленным в ползуне, параллельно соответствующей опорной поверхности ползуна, кроме того, в каждой из боковых стенок рамы выполнен открытый паз с наклонными опорными поверхностями, в котором расположен копир, изготовленный с ответными наклонными опорными поверхностями и размещенный с возможностью перемещения относительно рамы по направляющим, выполненным на раме параллельно опорным наклонным поверхностям паза, при этом углы наклона опорных поверхностей частей вставки, ползуна, копиров, опорных наклонных поверхностей пазов рамы, а также направляющих рамы и направляющих ползуна одинаковы.

2. Штабелирующее устройство для сортовых заготовок по п.1, отличающееся тем, что на наклонной опорной поверхности каждой части вставки выполнена выборка, на каждой наклонной опорной поверхности ползуна выполнен паз, а в теле ползуна изготовлены отверстия, ось каждого из которых параллельна соответствующей наклонной опорной поверхности ползуна, при этом средства для перемещения каждой части вставки выполнены в виде винта с буртиком, гайки и закладного фиксатора, размещенного в упомянутой выборке, при этом гайка, сочлененная с винтом, расположена в пазу ползуна, а тело винта размещено в упомянутом отверстии.

3. Штабелирующее устройство для сортовых заготовок по п.1, отличающееся тем, что средства для перемещения каждого копира выполнены в виде винта с буртиком и гайки, при этом в каждой боковой стенке рамы выполнено отверстие, ось которого параллельна наклонным опорным поверхностям открытого паза, и выборка для размещения в ней гайки, кроме того, в теле каждого копира изготовлен открытый паз для размещения в нем части винта с буртиком, а ось выборки перпендикулярна оси упомянутого отверстия рамы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургическому производству, а именно к оборудованию, используемому для кантовки и укладки в штабель сортовых заготовок.

Известно устройство для штабелирования сортовых заготовок, приведенное на чертеже НКМЗ №8-50274.

В состав штабелирующего устройства входит установленная на фундаменте рама, в вертикальных направляющей которой соосно с ее вертикальной осью расположен приводной ползун. По оси ползуна изготовлена полость, в которой размещена съемная вставка с криволинейными наклонными поверхностями, расположенными симметрично относительно вертикальной оси. Упомянутые криволинейные поверхности предназначены для взаимодействия с крайними заготовками при их перемещении на вершину штабеля. Геометрические параметры съемных вставок определяются размерами поперечного сечения кантуемых сортовых заготовок. Так при работе с сортовыми заготовками, например, трех типоразмеров штабелирующее устройство оснащают комплектом из трех вставок соответствующих типоразмеров, которые переустанавливают при изменении получаемого сортамента.

Работает штабелирующее устройство следующим образом. До начала работы из комплекта вставок подбирают и устанавливают в полости ползуна вставку, размеры которой соответствуют параметрам сортовых заготовок, подлежащих укладке в штабель. Транспортным рольгангом сортовые заготовки подают по четыре штуки, установленными в ряд и сцентрированными относительно оси рольганга и останавливают в районе штабелирующего устройства, при этом ось ряда заготовок совпадает с осью ползуна со вставкой. Включают привод подъема ползуна, который, перемещаясь в вертикальных направляющих рамы, поднимает вставку до контакта ее криволинейных поверхностей с двумя крайними заготовками. В результате дальнейшего подъема ползуна и взаимодействия вставки с крайними заготовками происходит их перемещение по криволинейным траекториям, завершающееся размещением крайних заготовок на двух средних заготовках, т.е. формируется штабель из четырех заготовок. Затем выполняют обвязку штабеля и рольгангом транспортируют штабель далее в направлении технологического потока.

Следует отметить, что с начала контакта криволинейных поверхностей вставки с крайними заготовками и до размещения заготовок их на вершине штабеля имеет место сжатие заготовок по боковым поверхностям от горизонтальных составляющих сил, действующих на кантуемые заготовки со стороны наклонных криволинейных поверхностей вставки. Кроме того, силы трения-сцепления между боковыми гранями заготовок возрастают при неблагоприятном сочетании следующих факторов: высокой температуры, наличия окалины, задиров на поверхностях заготовок. Таким образом, необходимо иметь привод подъема ползуна со вставкой, энергоемкость которого позволяла бы не только преодолевать вес ползуна, несущего вставку с заготовками, но и упомянутые дополнительные силы трения-сцепления между боковыми гранями заготовок.

При этом к недостаткам аналога следует отнести высокую энергоемкость привода штабелирующего устройства.

Известно также штабелирующее устройство по патенту Украины № 44568 A, B 65 G 57/18, наиболее близкое конструктивно к заявляемому решению и принятое в качестве прототипа.

Устройство включает в себя установленную на фундаменте раму, в вертикальных направляющих которой размещен приводной ползун с установленной по его вертикальной оси вставкой. К ползуну в верхней его части с двух сторон симметрично относительно вертикальной оси шарнирно прикреплено по рычагу с роликом на свободном конце. Ролики расположены с возможностью контакта с поверхностями копиров, которые присоединены к раме. В центральном вырезе ползуна расположена съемная вставка с криволинейными поверхностями, предназначенными для взаимодействия с крайними заготовками при формировании штабеля. Каждый из рычагов оснащен вставкой с опорной горизонтальной площадкой, которую переустанавливают в зависимости от поперечных размеров кантуемых сортовых заготовок. Штабелирующее устройство комплектуется набором вставок, предназначенных для кантовки заготовок заданных типоразмеров.

Работает штабелирующее устройство сортовых заготовок следующим образом. До начала работы устройства подбирают и устанавливают в центральный паз ползуна вставку, геометрические размеры которой соответствуют размерам поперечного сечения сортовых заготовок, которые подлежат укладке в штабель. Кроме того, выставляют горизонтальную опорную площадку каждого рычага в положение, соответствующее размерам поперечного сечения заготовки.

После доставки рольгангом ряда из четырех заготовок и остановки его по оси штабелирующего устройства включают привод ползуна, который перемещается в своих вертикальных направляющих. С момента контакта опорных горизонтальных площадок рычагов с нижними поверхностями крайних заготовок дальнейшее перемещение ползуна сопровождается вертикальным подъемом крайних заготовок на технологически обоснованную высоту h, описанную в формуле, до тех пор, пока ролики каждого из рычагов перекатываются по вертикальным поверхностям соответствующих копиров. После попадания роликов рычагов на наклонные участки копиров рычаги проворачиваются в шарнирах, а горизонтальные площадки отводятся от нижних поверхностей крайних заготовок (завершается вертикальный подъем заготовок). При дальнейшем подъеме ползуна вступают в контакт с крайними заготовками наклонные поверхности вставки, перемещая последние по криволинейной траектории на две неподвижно лежащие заготовки первого ряда, образуя штабель из четырех заготовок.

При необходимости обвязки штабель заготовок взвешивается над роликами рольганга. Производят обвязку штабеля, и обратным ходом ползуна штабель опускают на ролики рольганга, а ползун со вставкой возвращается в исходное положение.

По сравнению с аналогом при штабелировании сортовых заготовок на описанном устройстве часть перемещения крайних заготовок, которая составляет подъем на технологическую величину h, рассчитываемую по выражению, приведенному в формуле изобретения, происходит в условиях свободного подъема без наличия усилий сжатия между боковыми гранями, что приводит к исключению усилий трения-сцепления между боковыми гранями заготовок при вертикальном подъеме и влечет за собой снижение энергетических затрат, расходуемых на выполнение заданной работы, и снижение энергоемкости штабелирующего устройства в целом.

Однако при работе с сортовыми заготовками, имеющими различные параметры поперечного сечения, например 120×120, 130×130, 140×140 и т.д., необходимо комплектовать устройство несколькими вставками, размеры которых отвечают размерам кантуемых заготовок. При этом количество вставок определяется количеством типоразмеров штабелируемого сорта. Необходимость комплектования устройства несколькими вставками приводит к повышению капитальных затрат, связанных с изготовлением и эксплуатацией устройства.

Таким образом, недостатком прототипа являются значительные капитальные затраты, связанные с изготовлением устройства.

В основу изобретения поставлена задача снижения капитальных затрат, связанных с изготовлением штабелирующего устройства.

Задача снижения капитальных затрат, связанных с изготовлением штабелирующего устройства, решается за счет технического результата, который заключается в создании возможности перемещения частей вставки относительно ползуна, а также копиров относительно рамы.

Для достижения вышеуказанного технического результата в штабелирующем устройстве, включающем размещенный в раме приводной ползун с установленной по его вертикальной оси вставкой и рычаги, каждый из которых оснащен горизонтальной площадкой и роликом, установленным с возможностью взаимодействия с копирами, сочлененными с рамой, согласно изобретению вставка выполнена составной из двух частей, к каждой из которых шарнирно прикреплен упомянутый рычаг с горизонтальной площадкой и роликом, при этом устройство снабжено средствами для перемещения каждой из частей вставки и средствами для перемещения каждого копира, а ползун изготовлен с симметрично расположенными относительно вертикальной оси наклонными опорными поверхностями, на каждой их которых размещена ответная наклонная опорная поверхность, выполненная на каждой части вставки, установленной с возможностью перемещения относительно ползуна по наклонным направляющим, изготовленным в ползуне, параллельно соответствующей опорной поверхности ползуна, кроме того, в каждой из боковых стенок рамы выполнен открытый паз с наклонными опорными поверхностями, в котором расположен копир, изготовленный с ответными наклонными опорными поверхностями и размещенный с возможностью перемещения относительно рамы по направляющим, выполненным на раме, параллельно опорным наклонным поверхностям паза, при этом углы наклона опорных поверхностей частей вставки, ползуна, копиров, опорных наклонных поверхностей пазов рамы, а также направляющих рамы и направляющих ползуна одинаковы.

При этом в первом пункте формулы введены понятия «средства для перемещения каждой из частей вставки и средства для перемещения каждого копира», выраженные в общем виде, так как возможны варианты их конструктивного исполнения, одни из которых приведены во втором и третьем пунктах формулы, а именно: на наклонной опорной поверхности каждой части вставки выполнена выборка, на каждой наклонной опорной поверхности ползуна выполнен паз, а в теле ползуна изготовлены отверстия, ось каждого из которых параллельна соответствующей наклонной опорной поверхности ползуна, при этом средства для перемещения каждой части вставки выполнены в виде винта с буртиком, гайки и закладного фиксатора, размещенного в упомянутой выборке, при этом гайка, сочлененная с винтом, расположена в пазу ползуна, а тело винта размещено в упомянутом отверстии;

средства для перемещения каждого копира выполнены в виде винта с буртиком и гайки, при этом в каждой боковой стенке рамы выполнено отверстие, ось которого параллельна наклонным опорным поверхностям открытого паза, и выборка для размещения в ней гайки, кроме того, в теле каждого копира изготовлен открытый паз для размещения в нем части винта с буртиком, а ось выборки перпендикулярна оси упомянутого отверстия рамы.

В результате сравнительного анализа предлагаемого штабелирующего устройства сортовых заготовок с прототипом установлено, что они имеют следующие общие признаки:

- приводной ползун, установленный в раме;

- вставка, установленная по вертикальной оси ползуна;

- копиры, сочлененные с рамой;

- выполнение каждого из рычагов с горизонтальной площадкой и роликом;

- размещение каждого из рычагов с возможностью взаимодействия его ролика с копиром;

и отличительные признаки:

- выполнение вставки составной из двух частей;

- шарнирное прикрепление рычага к каждой составной части вставки;

- снабжение средствами для перемещения каждой части вставки;

- снабжение средствами для перемещения каждого копира;

- выполнение в ползуне симметрично расположенных относительно вертикальной оси наклонных опорных поверхностей;

- выполнение ответных наклонных опорных поверхностей на каждой части вставки;

- размещение наклонных опорных поверхностей каждой из вставок на соответствующих наклонных опорных поверхностях ползуна с возможностью перемещения относительно последних по наклонным направляющим;

- выполнение в ползуне наклонных направляющих, параллельных соответствующей опорной поверхности ползуна;

- выполнение в боковых стенках рамы открытого паза с наклонными опорными поверхностями и выполнение на копирах ответных наклонных опорных поверхностей;

- размещение каждого копира в открытом пазу рамы с возможностью перемещения по направляющим;

- выполнение на раме направляющих для копира, параллельных опорным наклонным поверхностям открытого паза;

- равенство углов наклона опорных поверхностей частей вставки, ползуна, копиров, опорных наклонных поверхностей пазов рамы, а также направляющих рамы и направляющих ползуна.

В состав формулы изобретения входят также дополнительные признаки, развивающие существенные отличительные признаки:

- выполнение выборки на наклонной опорной поверхности каждой части вставки;

- выполнение на каждой наклонной опорной поверхности ползуна паза;

- изготовление в теле ползуна отверстий, оси которых параллельны соответствующей наклонной опорной поверхности ползуна;

- выполнение средств для перемещения каждой части вставки в виде винта с буртиком, гайки, закладного фиксатора, размещенного в выборке вставки, при этом гайка, сочлененная с винтом, расположена в пазу ползуна, а тело винта размещено в отверстии ползуна;

- выполнение средств для перемещения каждого копира в виде винта с буртиком и гайки;

- выполнение в каждой боковой стенке рамы отверстия, ось которого параллельна наклонным опорным поверхностям открытого паза, и выборки для размещения в ней гайки;

- изготовление в теле каждого копира открытого паза;

- размещение в пазу каждого копира части винта с буртиком;

- выполнение оси выборки перпендикулярно оси отверстия рамы.

Таким образом, заявляемое штабелирующее устройство сортовых заготовок имеет новые узлы и детали, новые формы выполнения элементов и новые взаимные размещения элементов и узлов.

Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь.

Благодаря тому, что в штабелирующем устройстве для сортовых заготовок вставка выполнена составной из двух частей, к каждой из которых шарнирно прикреплен упомянутый рычаг с горизонтальной площадкой и роликом, и устройство снабжено средствами для перемещения каждой из частей вставки, а ползун изготовлен с симметрично расположенными относительно вертикальной оси наклонными опорными поверхностями, на каждой их которых размещена ответная наклонная опорная поверхность, выполненная на каждой части вставки, установленной с возможностью перемещения относительно ползуна по наклонным направляющим, изготовленным в ползуне, параллельно соответствующей опорной поверхности ползуна, и благодаря оснащению устройства средствами для перемещения каждого копира, а также выполнению в каждой из боковых стенок рамы открытого паза с наклонными опорными поверхностями, в котором расположен копир, изготовленный с ответными наклонными опорными поверхностями и размещенный с возможностью перемещения относительно рамы по направляющим, выполненным на раме, параллельно опорным наклонным поверхностям паза, и благодаря выполнению углов наклона опорных поверхностей частей вставки, ползуна, копиров и опорных наклонных поверхностей пазов рамы одинаковыми, стало возможным осуществлять перенастройку частей вставки и горизонтальных опорных поверхностей рычагов, обеспечив перемещение двух составных частей вставки с рычагами, несущими горизонтальные опорные поверхности, сближая или раздвигая их друг относительно друга, для осуществления вертикального подъема на необходимую технологическую величину двух крайних заготовок, и осуществлять дальнейшие криволинейные перемещения двух крайних заготовок и размещения их на вершине штабеля, независимо от размеров поперечного сечения штабелируемых заготовок, без смены частей вставки и без перестановки горизонтальных опорных площадок рычагов. Все сказанное приводит к возможности осуществления штабелирования заготовок различных поперечных сечений одной вставкой, что приводит к снижению капитальных затрат, связанных с изготовлением устройства.

Исключение из вышеуказанной совокупности отличительных признаков хотя бы одного не обеспечивает достижения технического результата.

Заявляемое техническое решение не известно из уровня техники и поэтому является новым.

Заявляемое техническое решение имеет изобретательский уровень, так как предлагаемая конструкция штабелирующего устройства сортовых заготовок для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

Заявляемое решение промышленно применимо, так как его технологическое и техническое исполнение не представляет сложностей. По этому решению выполнен технический проект для сортовой машины непрерывного литья заготовок Енакиевского металлургического завода.

Таким образом, заявляемому техническому решению может быть представлена правовая охрана, так как оно является новым, имеет изобретательский уровень и промышленно применимо, т.е. соответствует всем критериям изобретения.

Заявляемое решение поясняется чертежами, на которых изображено следующее:

фиг.1 - общий вид штабелирующего устройства сортовых заготовок;

фиг.2 - место А на фиг.1;

фиг.3 - место В на фиг.1;

фиг.4 - разрез С на фиг.1;

фиг.5 - разрез Д на фиг.1.

Штабелирующее устройство сортовых заготовок включает в себя установленную на фундаменте раму 1 с размещенным в ней ползуном 2. По вертикальной оси ползуна 2 установлена вставка 3, выполненная из двух составных частей 4, каждая из которых изготовлена с наклонной поверхностью, предназначенной для взаимодействия с заготовками. К каждой составной части 4 шарнирно прикреплено по рычагу 5, оснащенному горизонтальной опорной площадкой 6 и роликом 7, прикрепленным к свободному концу рычага 5. Каждая составная часть 4 сочленена со средством перемещения 8. Ползун 2 изготовлен с симметрично расположенными относительно вертикальной оси наклонными опорными поверхностями «Е», на каждой составной части вставки 4 изготовлена ответная наклонная опорная поверхность «F». Ползун 2 выполнен с наклонными направляющими «G», расположенными с двух сторон и изготовленными параллельно соответствующей опорной поверхности «Е» ползуна 2. Кроме того, в каждой из боковых стенок рамы 1 изготовлен открытый паз с наклонными опорными поверхностями «Н». В каждом из пазов установлен копир 9. Каждый копир 9 изготовлен с наклонной опорной поверхностью «I», ответной поверхности «Н». На раме выполнены с двух сторон наклонные направляющие «J» для копиров 9. Направляющие «J» параллельны опорным поверхностям «Н». При этом углы наклона поверхностей «F», «G», «I», «Н», «Е», «J» одинаковы. Каждый копир 9 сочленен со своим средством для перемещения 10.

При этом на каждой поверхности «F» вставки 4 выполнена выборка «К», а на каждой поверхности «Е» ползуна 2 выполнен паз «L», а в теле ползуна 2 с двух сторон симметрично относительно вертикальной оси устройства изготовлено по отверстию «М», оси которых параллельны соответствующим опорным поверхностям «Е» ползуна 2.

Средство для перемещения 8 каждой составной части 4 вставки выполнено в виде винта 11 с буртиком 12, гайки 13 и закладного фиксатора 14. Каждый фиксатор 14 размещен в соответствующей выборке «К», гайка 13, сочлененная с винтом 11, расположена в пазу «L» ползуна 2, а тело каждого винта 11 размещено в соответствующем отверстии «М» ползуна 2.

Средство для перемещения каждого копира 9 изготовлено в виде винта 15, сочлененного с гайкой 16. Винт 15 выполнен с буртиком 17. В каждой боковой стенке рамы 1 изготовлено наклонное отверстие «N», ось которого параллельна поверхности «Н» рамы 1, и выборка «О», в которой расположена гайка 16. В теле каждого копира 9 выполнен открытый паз «Р» для размещения в нем части винта с буртиком 17. При этом ось каждого отверстия «N» перпендикулярна оси соответствующей выборки «О».

В раме расположен гидроцилиндр 18, шток которого соединен с ползуном 2. На ползуне 2 с двух сторон от вертикальной оси расположены линейки, предназначенные для определения положения частей вставки, а на раме с двух сторон от ее вертикальной оси закреплены линейки, предназначенные для определения положения копиров 9 относительно рамы 1.

Перед началом работы настраивают штабелирующее устройство в зависимости от размеров поперечного сечения сортовых заготовок. При этом устанавливают в должное положение составные части 4 вставки 3 и располагают копиры 9 соответственно относительно рамы 1, выверяя их положения с помощью упомянутых линеек. Для этого поднимают гидроцилиндром 18 ползун 2 в верхнее положение. В выборки «К» каждой составной части 4 устанавливают по фиксатору 14 и в каждой из них размещают бурт 12 винта 11, а в пазы «L» ползуна 2 закладывают гайки 13. Составные части 4, соединенные с рычагами 5, накладывают их опорными поверхностями «F» на ответные опорные поверхности «Е» ползуна 2 и перемещают их по направляющим «G» ползуна 2 до упора винта 11 в гайку 13. Вращением винтов 11, размещенных в отверстиях «М» ползуна 2, перемещают составные части 4 вставки 3 до нужного положения, которое определяется габаритами поперечного сечения сорта, и устанавливают их с помощью линеек, закрепленных на ползуне 2.

В каждую выборку «О» рамы 1 закладывают гайку 16 средства перемещения копира 9, а в открытые пазы «Р» копиров 9 размещают бурты 17 винтов 15. Далее опорные поверхности «I» копира 9 накладывают на опорные поверхности «Н» рамы 1 и перемещают копиры 9 по направляющим «J» рамы 1 до упора винтов 15 в гайки 16. Вращением винтов 15, размещенных в отверстиях «N» рамы 1, устанавливают с помощью линеек рамы копиры 9 в нужное положение.

Далее опускают ползун 2 гидроцилиндром 18 в положение, при котором горизонтальные площадки 6 рычагов 5 находятся ниже уровня роликов рольганга (показаны тонко), при этом ролики 7 контактируют с вертикальными участками копиров 9 в их нижней части.

После доставки рольгангом на ось штабелирующего устройства ряда из четырех заготовок включают гидроцилиндр 18, шток которого перемещает ползун 2 со вставкой 3 вверх. После контакта опорных горизонтальных площадок 6 рычагов 5 с нижними поверхностями крайних заготовок дальнейшее перемещение ползуна 2 сопровождается вертикальным подъемом двух крайних заготовок на величину h, которая определяется по зависимости:

a - высота сортовой заготовки,

f - коэффициент трения между кантуемой и неподвижной заготовкой,

f_k - коэффициент трения между наклонной поверхностью ползуна и кантуемой заготовкой,

- угол между касательной к криволинейной поверхности ползуна в точке контакта его с заготовкой и горизонтальной плоскостью.

При подъеме крайних заготовок на величину h ролики 7 рычагов 5 перекатываются по вертикальным участкам копиров 9. После прохождения вертикальных участков копиров 9 ролики 7 перемещаются на наклонные поверхности «I» копиров, площадки 6 отводятся от крайних заготовок за счет проворота рычагов 5 в шарнирных соединениях с составными частями 4 вставки 3. При этом в контакт с крайними заготовками вступают наклонные поверхности составных частей 4 вставки 3. При дальнейшем подъеме ползуна 2 крайние заготовки, перемещаясь по криволинейным траекториям, располагаются на средних двух заготовках. Сформированный штабель из четырех заготовок взвешивают за счет дальнейшего подъема ползуна 2, обвязывают, обратным ходом ползуна возвращают штабель на ролики рольганга и транспортируют далее в направлении технологического потока. Ползун 2 опускают в исходное положение. Устройство снова готово к работе.

При изменении штабелируемого сортамента производят снова переустановку составных частей 4 вставки 3 и копиров 9 на требуемые размеры аналогично описанному выше.

Из всего вышеизложенного видно, что выполнение штабелирующего устройства в соответствии с формулой изобретения со вставкой, выполненной составной из двух частей, размещенных подвижно относительно ползуна, а также благодаря размещению копиров с возможностью переустановки относительно рамы, стало возможным формировать штабель, независимо от параметров поперечного сечения сортовых заготовок, используя одну вставку, что позволило сократить число конструктивных элементов, которыми комплектуется устройство, и привело к снижению капитальных затрат, связанных с его изготовлением.