5.3 Конструкция установки для раскроя механическим ножом

Преимущественное распространение имеет оборудование с меха­ническим режущим инструментом. Совершенствование данного обо­рудования ведется с учетом возможности его использования на пред­приятиях различной мощности и при работе с различными по свойст­вам материалами. Разработкой и изготовлением такого оборудования занимаются отечественные и зарубежные фирмы: ООО «Семенов и Ко» (г. Жуковский, создана на базе ЭМЗ им. Мясищева, производит установки по лицензии «Investronica») [27], «Investronica Sistemas» (Испания) [28], «Lectra Systems» (Франция) [28], «Gerber Technology» (США) [29], «Kuris-Wastema» (Германия) [27], «Bullmerwerk» (Германия) [25, 27], Shima Seiki (Япония) [30], Autex (Ис­пания) [27], F.K. Group (Италия) [31], «Eastman» (Англия) [25], «Teva Technican» (Финляндия) [25], «Теseo spa» (Испания) [32] и др.

Фирмой «Kuris-Wastema» разработана и выпус­кается машина Servo-Cutter Automatic, которая занимает промежу­точное положение между традиционными раскройными машинами с одной стороны, и автоматизированными системами для программно­го раскроя – с другой [25]. Эта машина предназначена для чистового вырезания деталей кроя из настилов без из предварительного рассе­кания. Облегчение труда оператора, повышение производительности и точности кроя достигается за счет использования уравновешиваю­щей параллелограммной подвески, работающей по принципу панто­графа и удерживающей машину над рабочим столом.

Фирма «Bullmerwerk» создала систему Vario Cutter-600, а фирма «Teva Technican» – систему 7Т-1200 BAR для раскроя настилов высотой до 1,5 м из объемных материалов [25]. Фирмой «Eastman» также предложена система Воb-о'-Link. В системе фирмы «Teva Technica» для раскроя объемных мате­риалов использован принцип шарнирных рычагов фирмы «Kuris-Wastema» и вертикальный нож, перемещаемый на раскройном столе с отвер­стиями для сжатия настила материала путем создания вакуума. Так­же разработано устройство для создания воздушной «подушки» для подвода и отвода материала, которое может быстро переключаться на режим создания вакуума.

Высшим достижением в области раскроя являются автоматизированные системы раскроя с программным управлением. Здесь по объ­емам выпуска и перерабатываемого материала ведущее место зани­мают системы с механическим раскройным инструментом. Подоб­ное оборудование выпускают отечественная фирма «Семенов и Ко» и зарубежные производители – фирмы «Gerber Technology», «Kuris-Wastema», «Bullmerwerk» и «Investronica». Настил материала уплотняется и удержи­вается с помощью вакуума. Имеется устройство для автоматической заточки ножа, а его изгиб в процессе раскроя контролируется высо­кочувствительным устройством. Перемещение подвижных элемен­тов по соответствующим координатам осуществляется тиристорными приводами с высокомоментными двигателями постоянного тока.

Описываемые агрегаты могут раскраивать настилы из любых тканей, трикотажа и нетканых полотен (высота настила до 75 мм в сжатом состоянии) со скоростью 6 – 9 м/мин настилы для раскроя, выложенные на настилочных столах, передаются на раскройные столы конвейерными лентами.

Фирма «Gerber Technology» выпускает установку, ориентированную на не­большие предприятия и предназначенную для раскроя материалов в один-три слоя. В качестве раскройного инструмента использован дисковый нож диаметром 12 – 20 мм. Раскройный стол покрыт пла­стиковой фольгой.

Раскройные автоматы с дисковым ножом диаметром 28 и 45 мм выпускает также фирма «Kuris-Wastema». Автоматы ZAT VI и ZAT VI RC предназначены для раскроя технического текстиля и других специ­альных материалов.

Фирма «Bullmerwerk» выпускает автоматизированную раскрой­ную машину Variomatic-SOO с плунжерным ножом, перемещающим­ся по двум координатам. Машина может оснащаться несколькими раскройными головками, работающими в автоматических режимах на разных участках раскраиваемого материала.

Продукцией этих фирм являются автоматизированные раскройные комплексы с высоким уровнем произ­водительности, предназначенные для крупного промышленного производст­ва. Основными функциями этих комп­лексов являются:

– использование данных из специали­зированного программного обеспе­чения;

– автоматический настил и выравни­вание материалов;

– автоматическая подача ткани;

– вакуумное удержание материала;

– автоматическая заточка ножей;

– выполнение эффективной расклад­ки лекал на ткани;

– отображение на мониторе парамет­ров процесса;

– контроль положения ножа;

– регулировка скорости ножа;

– балансирующий нож;

– возможность сохранения парамет­ров для повторного кроя;

– совместимость с различными фор­матами данных;

– регулировка длины и ширины эффективного окна реза;

– использование сменных типов голо­вок и лезвий.

Некоторые установки имеют ряд дополнительных функций:

– удаленный контроль за процессом реза;

– маркировка готового кроя;

– возможность обслуживания не­скольких раскройных столов одновременно;

– оптимизация последовательности процессов кроя;

– изменение и корректировка в реаль­ном времени процессов раскроя;

– охлаждение ножей в процессе реза;

– возможность самоочистки раскрой­ного оборудования.

На рис. 5.4 показан автоматический раскройный комплекс (АРК) фирмы «Gerber Technology» [28]. Он предназначен для автоматизирован­ного раскроя настилов из различных материалов толщиной до 72 мм. В зависимости от марки установки поле раскроя составляет 1700 × 2340 мм, скорость ре­зания регулируется от 0 до 45 м/мин. Основными составными элементами комплекса являются: раскройный стол, раскройное устройство, панель управления раскройным устройством, пульт управления комплексом, программное обеспечение, панель уп­равления конвейера съема изделий.

Рисунок 5.4 Автоматический раскройный комплекс

фирмы «Gerber Technlogy»:

Кроме того, к раскройному комплексу примыкают настилоч­ные установки для размотки рулонных материалов и формирова­ния из них настилов. Комплекс оснащен вакуумным прижимом, спрессовывающим настил и препятствующим сдвигу материала в процессе резания.

Раскройные столы могут иметь различное конструктивное исполнение: статическое и конвейерное. Рабочая поверхность раскройного стола (или конвейера) 1, на которой раскраиваемый настил выстилается нейлоновыми щеточными плитами щетиной вверх. Высота щетины должна быть такой, чтобы сквозь нее мог пройти нож на необходимую глубину, не достигая основания. Настил укладывается на перфорированной бумаге для прохожде­ния воздуха и подается на рабочую поверхность стола 1. Сверху на настил укладывается полиэтиленовая пленка для создания вакуума. Подается команда на включение вакуумной установки, настил при этом прессуется. Системой управления раскройной установкой предусмотрено включение вакуумного сжатия поло­тен разрезаемого настила только в зоне резания, что повышает качество резания и снижает потребление электроэнергии.

Процесс настилания и раскроя настила должен отвечать опре­деленным условиям. Тип бумаги для подстилки должен сочетаться со свойствами раскраиваемого материала. Высота настила опре­деляется свойствами материала и конфигурацией вырезаемых деталей. Для покрытия настила должна применяться пленка вы­сокого давления. Настилать материал следует без натяжения.

Изготовление настила и подача его в зону обработки может осуществляться различными способами. Обычно рулонный мате­риал разматывается со скалки 4, настилается и передается на рас­кройный стол, где он закрепляется и раскраивается. Конвейер­ные раскройные системы автоматически подают порции насти­ла для раскроя на поверхность раскройного стола. Столы для настила должны быть выровнены и совмещены с раскройным комплексом так, чтобы настил перетягивался на поверхность, где осуществляется раскрой, двигаясь поступательно со строгим по­зиционированием выровненной кромки настила.

Автоматический раскройный комплекс фирмы «Gerber Technology» осна­щен конвейерной системой перемещения настила, что не ограни­чивает длину настила и позволяет производить съем готового кроя одновременно с раскроем материала. При этом система может иметь автономный конвейер (стол) 8 съема раскроенных деталей с пультом управления 7.

Раскройное устройство состоит из раскройной головки 2, рас­положенной на портале 3, выполненном в виде подвижной бал­ки, перемещающейся вдоль настилочного стола. Раскройная го­ловка 2 движется по балке поперек стола. Сложение движений по двум координатам позволяет вырезать детали сложной конфигу­рации. Режущая головка представляет собой управляемое устройство, обеспечивающее осциллирующее движение ножа по верти­кали для уменьшения угла резания. Кроме того, она выполняет координированные движения для установки ножа в позицию для прорезания материала в начале операции и в углах вырезаемой детали, а также обеспечения постоянства положения оси сечения лезвия ножа – по касательной к профилю лекала, по которому вырезается деталь. Режущий инструмент (нож) делается из высо­копрочной стали, это увеличивает его жесткость и позволяет делать его шириной не более 5 мм, что повышает точность раскра­иваемых деталей.

По команде с панели управления 5 в начале раскроя материа­ла двухкоординатное раскройное устройство выводит нож в ис­ходное положение в соответствии с программой раскроя. В пер­вую очередь нож делает прорези в углах излома контура детали. Далее выполняется резание по основным участкам контура детали и настиле согласно последовательности, определенной при про­ектировании раскладки лекал. После окончания программы резания выключается вакуум, и раскройный настил с помощью транспортирующих средств сдвигается из рабочей зоны на съем­ный стол. Со стола крой разбирается, а комплекс готов к обра­ботке очередной программы.

Пульт управления 6 установлен на поворотном кронштейне. К программным особенностям АРК фирмы «Gerber Technology» относятся: операционная система Windows, обладающая возможностями многозадачности; просмотр раскладки лекал для избежания оши­бок; автоматическая оптимизация пути резания; отображение на дисплее раскладки во время резания; отображение последователь­ности резания; непрерывное отображение параметров системы: уровень вакуума, скорость резания и т. д.; диагностика системы; система контроля за скоростью раскроя для повышения произ­водительности; регулировка вертикальной скорости ножа с учетом увеличения производительности и устранения плавления тка­ни; организация очереди раскладок.

Аналогичную структуру и конструкции составных частей име­ют раскройные комплексы фирмы «Investronica Sistemas». На рис. 5.5 показана блок-схема машины фирмы «Investcut» [28]. Машина включает модуль раскроя с раскройной головкой 5, рас­положенной на портале 7, раскройным столом 6 и столом съема изделия 8. Система управления стола съема позволяет произво­дить его автоматический или ручной запуск посредством ряда ко­манд, подаваемых с пульта управления 4 блока 1. В автоматиче­ском режиме стол приема движется синхронно с конвейером, в то время как в режиме ручного управления лента может перемещаться по команде оператора. Вакуумная установка 3, управляемая с панели 2, обеспечивает прессование настила.

Основной исполнительной частью автоматизированных рас­кройных комплексов и агрегатов является раскройная головка, работающая по заданной программе. На рис. 5.6 представлена кинематическая схема механизма перемещения раскройной головки, у которого портал 7 расположен над рас­кройным (настилочным) столом 2, на котором подготовлен к рас­крою настил материала 3.

Портал перемещается на катках вдоль стола (настила) с помощью зубчато-реечной передачи 12, приво­димой в движение электродвигателем 11, обрабатывается первая координата х1. Вторая координата х2обрабатывается при переме­щении головки 10 относительно портала (поперек настила) с по­мощью зубчато-ременной передачи 8 от электродвигателя 9. Нож машины 1, выполненный в виде остроконечного лезвия, обеспе­чивающего не только виброрезание, но и вибропрокол настила, получает осциллирующее движение от электродвигателя 6 через кривошипно-коромысловый механизм. Поворот ножа относи­тельно вертикальной оси на углах вырезаемой фигуры или кри­волинейных участках осуществляется механизмом, который при­водится в движение электродвигателем 4 через зубчатую передачу 5.

Работа агрегата протекает следующим образом. После насти­лания агрегат с заложенной программой раскроя включается в работу. Вначале обрабатываются углы всех деталей, поскольку жесткость настила пока максимальна и не происходит смещения слоев.

Рисунок 5.5 – Блок-схема машины фирмы «Investcut»

Рисунок 5.6 – Кинематическая схема раскройного устройства

Углы обрабатываются последовательным проколом ножа по одной стороне угла, затем выводом ножа из настила, переориентированием его и проколом настила по второй стороне угла. Да­лее нож переходит к следующему углу этой же детали или следу­ющей. После обработки углов начинается собственно раскрой, при котором нож входит в прорез угла и начинает обрабатывать сторону детали. При этом происходит смещение портала относи­тельно настила, головки – относительно портала и поворот ножа в головке – относительно лезвия.

При раскрое материала пластинчатым ножом пленка прижи­мает его к поверхности стола, что удерживает материал от смеще­ния при раскрое. Пластинчатый нож перемещается в автоматизи­рованном комплексе двухкоординатным устройством. К таким ус­тройствам можно отнести отечественную установку «Спутник», раскройные установки TexCut 2025 и TexCut 2050 фирмы «Kuris-Wastema», раскройные установки фирмы «F.K. Group» и др.

В начале раскроя материала нож по командам с пульта управ­ления должен быть выведен в исходное положение, как это пре­дусматривается в программе раскроя. Далее нож по программе (полученной в подсистеме «Раскладка» САПР) вырезает основ­ные контуры деталей в настиле согласно последовательности, определенной при проектировании раскладки лекал.

Пластинчатый нож 1 (рис. 5.7 а) [26], прикрепленный к нижней части ползуна-муфты 6 в головке раскройной установки, получа­ет привод от вала электродвигателя через кривошип 4 и шатун 5. Ползун-муфта 6 проходит в цилиндре с боковыми отверстиями, в которые подается сжатый воздух. Разворот ножа производится от шагового электродвигателя 3 через зубчато-ременную передачу 2 на шкив 7. Нож должен быть направлен по линии реза в на­правлении перемещения головки раскройной установки. Наличие семи подводов от воздушного компрессора между наружным ци­линдром и ротором позволяет нижней пластине и ножу 1 свобод­но и динамично вращаться.

Установка снабжается заточным устройством от дискового кру­га, которое производит заточку ножа по всей длине и на высокой скорости, что гарантирует высокое качество резания материала.

На рис. 5.7 б представлены варианты расположения ножа (схемы резания) при раскрое материала по криволинейному контуру: позиции 8 соответствует неправильное расположение ножа, а позиции 9 – правильный вариант схемы раскроя материала.

   
© ALLROUNDER