Линия и способ для производства колючей ленты
Патент Украины: №115890
Автор: Ткаченко Юрий Владимирович
Раздел МПК: B21F 25/00 – Колючая проволока, сетки, ограждения, ткани из проволоки
Раздел МПК: B21F 25/00
Раздел МПК: E04H 17/04
Раздел МПК: F41H 11/08
Раздел МПК: B21D 53/14
Раздел МПК: B21C 47/02
Опубликовано: 10.01.2018, бюл. №1
Изобретение относится к области производства колючих армированных лент, которые используют для возведения барьеров безопасности, предназначенных для предотвращения неправомерного проникновения на режимные объекты. Линия для производства колючей ленты содержит штамп для формирования поражающих элементов путем пробивки в сплошной полосе отверстий и барабан для намотки колючей ленты, при этом штамп имеет несколько пуансонов различной формы для последовательного пробития отверстий и прорезей между ними в шахматном порядке с целью получения одновременно нескольких колючих лент из цельной металлической полосы, а количество барабанов соответствует количеству колючих лент, выходящих из-под штампа. Барабаны выполнены в виде бобин, которые имеют горизонтальные оси вращения, автономные средства натяжения ленты и ширину, равную ширине соответствующей колючей ленты. Также линия оснащена средством для армирования колючей ленты металлической проволокой путем ее завальцовки в центральный участок колючей ленты, за которым расположен винтовой распределитель, за которым расположен барабан с горизонтальной осью вращения, на который с помощью винтового распределителя наматывается колючая армированная лента в один слой с укладкой витков вплотную друг к другу, и средство для скрепления соседних витков скобами (клипсами), выполненное в виде клещей или клипсатора. Также заявлен способ изготовления колючей ленты, который осуществляется на заявленной линии. Технический результат заявленной группы изобретений заключается в возможности одновременно производить несколько колючих армированных лент; обеспечении равномерности укладки витков ленты на барабан; увеличении количества произведенной продукции за один цикл работы оборудования; упрощении конструкции линии; полной автоматизации процесса изготовления нескольких колючих армированных лент.
Изобретение относится к метизному производству, а именно к приспособлениям и технологиям, применяемым при производстве колючих армированных лент, которые используют для возведения барьеров безопасности различных конструкций, предназначенных для предотвращения неправомерного проникновения на режимные объекты. Для изготовления колючих лент чаще всего используют штампы. Традиционно заготовку, которая представляет собой сплошную узкую металлическую полосу, пошагово продвигают под штамп, фигурные пуансоны которого просекают в полоске элементы, чаще овальные, что позволяет сформировать поражающие элементы ленты с противоположно направленными зубцами. Такой способ изготовления колючих лент и оборудование для его реализации (собственно говоря, штампы) являются наиболее распространенными в мире.
Так, например, известный способ изготовления колючей ленты, который заключается в том, что в заготовке в виде сплошной узкой металлической полоски, на некотором расстоянии от оси ее симметрии, с обеих сторон равномерно пробивают симметричные внешние открытые карманы, перемычки между которыми образуют большое количество противоположных пар поражающих элементов, каждый из которых состоит из основы и противоположно направленных зубцов, расположенных с внешних сторон поражающего элемента, а остриями каждого из зубцов являются углы, образованные между внешней стороной и боками поражающего элемента. Для пробивки симметричных внешних открытых карманов используют штамп, который состоит из матрицы и пуансона, содержащий пальчиковые в сечении пробивные инструменты овальной формы, расположенных в пуансоне по одной линии, перпендикулярной направлению пошагового передвижения заготовки под штамп. Такой штамп обеспечивает изготовление колючей ленты за один полный цикл его срабатывания [см. патент Украины № 41834 по классу B21F 25/00 опубликован 17.09.2001 года в Бюл. № 8 за 2001 год].
Основным недостатком известных технических решений является то, что их применение позволяет изготавливать колючую ленту с недостаточными технико-функциональными свойствами. Наличие этого недостатка объясняется тем, что из такой колючей ленты невозможно возвести надежного барьерного заграждения, обусловлено следующим. Во-первых, поскольку такая колючая лента изготавливается из тонколистового металла, ее легко перекусить даже обычными бытовыми ножницами, и именно так нарушить целостность ограждения охранного объекта. Во-вторых, поскольку такая колючая лента не обладает достаточными упругие свойства (жесткость) из-за небольшой толщины металла, из которого она изготавливается, заграждения, возведенные из такой ленты, достаточно легко деформировать, например, прижать к почве, даже палкой, и беспрепятственно проникнуть на охраняемый объект. Более того, колючая лента после деформирования не восстанавливается до первоначального (начального) состояния из-за пластичности металла, из которого она изготовлена.
Наиболее близкими по своей сути и эффектом, который достигается, и которые принимаются по прототипы, способ изготовления колючей ленты повышенной жесткости, при котором в заготовке в виде сплошной узкой металлической полоски, на некотором расстоянии от оси ее симметрии, с обеих сторон равномерно пробивают симметричные внешние открыть карманы, перемычки между которыми образуют большое количество противоположных пар поражающих элементов, каждый из которых состоит из основы и противоположно направленных зубцов, расположенных с внешних сторон поражающего элемента, далее формируют центральный полукруглый изгиб, в котором с определенным шагом на участке ленты без поражающих элементов пробивают центральное небольшое отверстие, от которого формируют сквозную прорезь к краю ленты, деформируют зубцы в противоположных направлениях, после чего готовую ленту наматывают на вертикально расположенный конический барабан, каждый раз перегибая ленту по отверстиям с разрезами по кругу. Для производства такой колючей ленты (реализации известного способа) используют линию, которая содержит первый штамп для формирования поражающих элементов путем пробивки в сплошной узкой ленте внешне открытых карманов, второй штамп для формирования выпуклого центрального изгиба и пробивки центральных отверстий и разрезов, пресс для гибки колючей ленты в плоскости по отверстиям с раскрытием разрезов, и вертикально установленный конический барабан, на который наматывается готовое изделие – колючая лента [см. патент США № 4028925 из классов B21F 25/00, B21D 28/04 опубликован 14.06.1977 года].
Как и в предыдущем аналоге, известный способ позволяет получать колючую ленту с недостаточной жесткостью и упругими свойствами для удержания и восстановления своей формы при использовании ее для возведения барьеров безопасности. Несмотря на то, что способ позволяет формировать центральный изгиб, то есть ребро жесткости, однако пробивка в нем центрального отверстия и сквозной прорези сводит на нет функцию такого ребра жесткости из-за нарушения отверстиями и прорезями его целостности. В этих местах (где имеются отверстия и пррези), ленту легко перекусить бытовыми ножницами, даже это сделать еще удобнее, поскольку половина центрального участка уже разрезана прорезью. Тогда получается, что в дополнительной жесткости коротких участков колючей ленты вообще нет смысла. Кроме того, такое повышение жесткости не добавляет колючей ленте упругих свойств, а потому формирование центрального изгиба вообще оказывается лишним, а если изменить схему сматывания колючей ленты в бухту с плоскостной на радиальную, как это делается во всем мире, поскольку удобнее, то и в отверстиях с прорезями отпадает необходимость. Наиболее рациональным для придания дополнительной жесткости и упругих свойств колючей ленте является армирование ее центрального участка стальной проволокой, преимущественно круглого сечения. Такие технические решения хорошо известны из существующего уровня техники, например, из патента Украины № 33526 (2008 год), из патента Украины № 91445 (2010 год), из патента США № 6601830 (2003 год).
Вторым существенным недостатком известного способа изготовления колючей ленты является то, что готовое изделие наматывается на вертикальный конический барабан. Наличие данного недостатка обусловлена следующим. В таком конической барабане, его образующая уменьшает диаметр витков намотанной колючей ленты по мере заполнения ею барабана, а значит в бухте оказываются витки с различными диаметрами, что в дальнейшем затрудняет установку клипс между витками для формирования спирального барьера безопасности, к тому же делает невозможным изготавление барьеров с одинаковым диаметром витков колючей ленты по длине барьера. Чтобы получать бухту с одинаковыми по диаметру витками колючей ленты, иметь удобство для постановки клипс (скоб) между витками, целесообразно использовать цилиндрические намоточные барабаны и такие технические решения известны из существующего уровня техники, например, из патента Украины № 89535 (2014).
Третий существенный недостаток известного способа изготовления колючей ленты заключается в том, что при его применении получают лишь одно изделие (одну колючую ленту), что не рационально. Ведь мощность штампа обычно позволяет изготавливать одновременно несколько лент, но исходная заготовка (узкая сплошная лента) по своей ширине позволяет изготавливать только одну ленту. Для того, чтобы выросла производительность известного способа, следует применять как исходную заготовку широкую металлическую полосу, из которой можно было бы одновременно изготавливать несколько колючих лент и такие технические решения известны из существующего уровня техники, например, из патента Украины № 95130 (2011 год).
Основным недостатком известной линии для производства колючей ленты вышеописанным способом является необоснованная сложность ее конструкции из-за наличия в ней второго штампа для пробивки центральных отверстий и прорезывания прорезей, а также пресса для гибки ленты, обусловлено несовершенством технологии, наличием конического вертикального барабана, о недостатках которого как прибора отмечалось выше, а также отсутствия распределителя, который бы укладывал витки колючей проволоки гарантированно один возле другого для удобства скрепления их между собой скобам (клипсами) для получения готового заграждения. Кроме того, известная линия не предусматривает производство полуфабриката (иногда нужно изменить размеры барьера, иногда заказчику нужна только колючая лента без армирования и т.д.), а также намоточный барабан (пусть и конический) не может изменять свой диаметр, позволяет изготавливать заграждения из колючей ленты только одного диаметра, ограничивающий технико-функциональные возможности известной линии. К тому же, в составе известной линии отсутствует средство для армирования колючей ленты (полуфабриката) металлической проволокой, что еще в большей степени ограничивает возможности линии расширения ассортимента изделий из колючей армированной ленты. Следует также отметить, что в известной линии использован штамп для формирования поражающих элементов, содержащий всего лишь одну пару пробивных пуансонов, то есть приспособлен для изготовления одной колючей ленты, что, как было уже сказано, не рационально, учитывая имеющуюся мощность привода штампа. Для того, чтобы выросла производительность известной линии, ее штамп целесообразно было бы оснастить большим количеством пар пуансонов в поперечном направлении и такие технические решения известны из существующего уровня техники, например, из патента Украины № 45934 (2009 год).
В основу изобретения поставлена задача повышения технологичности одновременного изготовления нескольких колючих армированных лент и расширение технико-функциональных свойств линии с одновременным упрощением ее конструкции, за счет сохранения целостности всех элементов конструкции колючей ленты и изготовление из нее двух видов конечного продукта путем оснащения ее соответствующим количеством барабанов с автономными средствами натяжения и оснащение средством для формирования заграждения, а также частичного изъятия прессового оборудования.
Решение поставленной задачи достигается тем, что способ изготовления колючей армированной ленты, при котором в заготовке, которая имеет вид сплошной металлической полоски, на некотором расстоянии от оси ее симметрии, с обеих сторон равномерно пробивают симметричные внешне открытые карманы, перемычки между которыми образуют большое количество противоположных пар поражающих элементов, каждый из которых состоит из основы и противоположно направленных зубцов, расположенных с внешних сторон поражающего элемента, и готовую ленту наматывают на барабан, согласно предложению, как заготовку используют широкую сплошную металлическую полосу, с которой одновременно формируют несколько колючих лент-полуфабрикатов, которые наматываются на соответствующее количество барабанов (бобин) с горизонтальными осями вращения и автономными средствами их натяжения, формируя бухты шириной, равной ширине колючей ленты-полуфабриката, или, проходя один или несколько указанных барабанов, колючую ленту-полуфабрикат подают на участок армирования, где в центральный участок ленты завальцовывается металлическая проволока преимущественно круглого сечения, после чего уже готовую колючую армированную ленту подают к распределителю, который обеспечивает ее укладку на горизонтально установленный барабан почти без зазоров между смежными витками, а параллельные соседние витки соединяют между собой скобами (клипсами) в шахматном порядке вдоль бухты.
Решение поставленной задачи достигается также и тем, что линия для производства колючей армированной ленты, которая содержит штамп для формирования поражающих элементов путем пробивки в сплошной полосе отверстий и барабан для намотки колючей ленты, согласно предложению, штамп имеет несколько пуансонов различной формы для последовательного пробития отверстий и проемов между ними в шахматном порядке с целью получения одновременно несколько колючих лент с широкой сплошной металлической полосы, а количество барабанов, выполненных в виде бобин, соответствует количеству колючих лент, выходящих из-под штампа, причем указанные бобины имеют горизонтальные оси вращения и автономные средства натяжения ленты и ширину, причем их ширина равна ширине колючей ленты, а также линия обладает средством для армирования колючей ленты металлической проволокой путем ее завальцовки в центральный участок колючей ленты, за которым расположен винтовой распределитель, за которым расположен барабан с горизонтальной осью вращения, на который с помощью винтового распределителя наматывается колючая армированная лента с укладкой витков в один слой почти без зазоров между смежными витками, и средство для скрепления соседних витков скобами (клипсами), выполненное в виде клещей или клипсатора.
Разумеется, количество армирующих ленту средств, винтовых распределителей с горизонтальными барабанами и клипсаторов для формирования готового изделия – спирального заграждения – может быть увеличено до количества получаемых полуфабрикатов – количества колючих лент.
Пошаговое преобразование сплошной широкой металлической полосы (заготовки) в несколько колючих лент никак не увеличивает общее время изготовления изделия (колючая лента однако полностью изготавливается за один цикл срабатывания штампа), но и не увеличивает габаритов оборудования.
Наличие первого ряда барабанов (бобин) позволяет сматывать полуфабрикаты колючей ленты в бухты одинакового размера и плотности в них витков колючей ленты. Наличие средства для армирования колючей ленты позволяет получить высококачественное изделие, которое можно сразу же использовать для сооружения спирального заграждения любого типа, а наличие винтового распределителя и установленного за ним горизонтального барабана с клипсатором, позволяет сразу же на линии формировать спиральное заграждение из колючей армированной ленты.
Таким образом, предложенная линия позволяет широкую ленточную металлическую заготовку (на входе) превратить в заграждения (на выходе), полностью готовое для использования на режимных объектах благодаря использованию предложенной технологии изготовления колючей армированной ленты.
Предложенные способ и линия максимально упрощают технологию и комплекс оборудования для изготовления колючей армированной ленты, исключают лишние операции, обеспечивают непрерывность технологического процесса. Существенное упрощение конструкции линии позволяет максимально снизить ее стоимость, а, следовательно, и себестоимость изделий – колючей армированной ленты. Линия действительно универсальная и процесс полностью автоматизирован.
Итак, совокупность всех существенных признаков, присущих предложенному способу изготовления колючей армированной ленты и линии для ее производства, полученных благодаря внесению соответствующих изменений в технологию и оборудование, позволяет достичь определенного технического результата, сформулированного в постановке задачи.
Дальнейшая суть предлагаемых технических решений поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема линии для производства колючей автоматной ленты предложенным способом.
Предложенный способ одновременного изготовления многих колючих армированных лент заключается в следующем. Сплошную широкую полосу – заготовку 1 – подают в зону работы штампа 2. На первом этапе в заготовке 1 пробивают овальные парные отверстия 3 по всей ширине заготовки 1 в два ряда. После пробивки указанных овальных отверстий 3 заготовку 1 продвигают дальше в штамп 2 на один шаг, равный ширине поражающих элементов 4 колючих лент 5. На втором этапе происходит прорезание половины парных перемычек 6 между парными овальными отверстиями 3 по длине заготовки 1 с помощью того же штампа 2. Не прорезаная часть перемычек 6 предотвращает чрезмерное деформирование заготовки. При прорезании перемычек 6 на втором этапе, на первой позиции вновь происходит пробивание овальных отверстий 3 в сплошной части заготовки 1, которая при передвижении попала под штамп 2. После прорезания половины перемычек 6 заготовку 1 продвигают дальше в штамп 2 еще один такой же шаг . На третьем этапе происходит прорезание парных перемычек 6 оставшихся по другой линии расположения (шахматный порядок) в заготовке 1. На этом этапе происходит окончательное разделение заготовки 1 на отдельные колючие ленты 5, которые при дальнейшем пошаговом продвижении заготовки 1, выходят из зоны работы штампа 2 и наматываются на бобинах 7 (горизонтальные барабаны), количество которых соответствует количеству изготовленных колючих лент 5. Далее часть готовых бухт 8, если это необходимо, снимают с бобин 7 и отправляют на склад 9 готовой продукции. Часть колючих лент 5, проходящие бобины 7, подают на участок армирования, которая содержит, например, пресс-автомат 10. Перед этим прессом-автоматом 10 установлена бухта 11 с металлической проволокой 12. Металлическая проволока 12 из бухты 11 вместе с колючей лентой 5 подаются в пресс-автомат 10, где колючая лента 5 армируется металлической проволокой 12. Полученная таким образом готова колючая армированная лента 13 попадает на винтовой распределитель 14, который укладывает ее в один слой на вращающийся барабан 15, располагая ее витки почти без зазоров. При вращении барабана 15 (намотки на него колючей армированной ленты 13), с помощью автоматических клещей 16 (клипсаторов) соединяют параллельные соседние витки колючей армированной ленты 13 скобами 17 между собой в шахматном порядке вдоль барабана 15 каждый раз после его проворачивания, например на одну треть, что позволяет полностью сформировать спиральное заграждение диаметром, который определяет диаметр барабана 15. Разумеется, для получения заграждения другого диаметра, надо использовать соответствующий барабан 15 или универсальный барабан с изменяемым диаметром.
Предложенная линия для производства колючей армированной ленты 13 содержит штамп 2 для формирования поражающих элементов 4 путем пробивания в широкой сплошной заготовке 1 отверстий 3 и перемычек 6. По данному штампом 2 расположены бобины 7, количество которых соответствует количеству колючих лент 5, выходящие из-под штампа 2, причем указанные бобины 7 имеют горизонтальные оси вращения, автономные средства натяжения 18 колючей ленты 5 и ширину, которая равняется ширине колючей ленты 5. Линия также обладает средством (пресс-автоматом 10) для армирования колю й ленты 5 металлической проволокой 12 путем его завальцовки в центральный участок колючей ленты 5, что позволяет сформировать колючую армированную ленту 13. Далее расположен винтовой распределитель 14, за которым расположен барабан 15 с горизонтальной осью вращения, на который с помощью винтового распределителя 14 наматывается колючая армированная лента 13 с укладкой витков в один слой почти без зазоров между смежными витками. У барабана 15 расположено средство для скрепления соседних витков скобами 17 (клипсами), выполненное в виде автоматических клещей 16 или клипсаторов. Барабанов 15 и распределителей 14 может быть несколько.
Существенное отличие объектов, которые заявляются, от ранее известных, заключается в том, что предложенная технология и линии позволяют формировать как минимум три вида конечной продукции, в частности колючую ленту, колючую армированную ленту и спиральные заграждения, причем одновременно изготавливать несколько изделий. Указанное отличие позволяет предельно упростить технологию и оборудование для одновременного изготовления нескольких колючих армированных лент, производить изделия в широком ассортименте. Ни один из известных способов производства колючих армированных лент не может иметь отмеченные свойства, поскольку не позволяют получить разнообразие готовых изделий, тем более одновременно. Ни одна из известных линий для производства колючей армированной ленты не может иметь отмеченные свойства, поскольку в них не хватает оборудования для формирования заграждений, колючих лент и колючих армированных лент.
Предложенные технические решения проверены на практике. Способ изготовления и линия для производства колючих армированных лент не содержат в своем составе каких-либо элементов, узлов или технологических операций, которые невозможно было бы воспроизвести на современном этапе развития науки и техники, в частности, при производстве колючих армированных лент, следовательно, приемлемы для промышленного применения, имеют определенные преимущества перед известными технологиями и оборудованием из-за предложенных изменений последовательности операций и оснащения дополнительными узлами линии, подтверждает возможность достижения технического результата заявленными объектами, в известных источниках информации не обнаружено подобных способов и линий для производства колючих армированных лент с указанными в предложении существенными признаками, а потому, считаются такими, которые могут получить правовую защиту.
К основным техническим преимуществам предлагаемых технических решений, по сравнению с прототипами, можно отнести следующее:
- возможность одновременно изготавливать несколько колючих армированных лент за счет использования специального штампа при наличии соответствующего количества бобин и барабанов;
- равномерность укладки витков ленты на барабан за счет наличия винтового распределителя;
- увеличение количества изготовленной продукции за один цикл работы оборудования;
- упрощение конструкции линии за счет использования специфического штампа и использование кассетного типа бобин;
- полная автоматизация процесса изготовления несколько колючих армированных лент.
Экономический эффект от использования предлагаемых технических решений, по сравнению с использованием прототипов, получают за счет экономии затрат на оборудование и экономии трудовых ресурсов.
Социальный эффект от использования предложенных технических решений, по сравнению с использованием прототипов, получают за счет увеличения количества изделий и повышение надежности защиты режимных объектов вследствие удешевления готовых изделий.
Формула изобретения
- Линия для производства колючей ленты содержит штамп для формирования поражающих элементов путем пробивания в сплошной полосе отверстий и барабан для намотки колючей ленты, которая отличается тем, что штамп имеет несколько пуансонов различной формы для последовательного пробития отверстий и прорезей между ними в шахматном порядке с целью получения одновременно нескольких колючих лент из цельной металлической полосы, а количество барабанов соответствует количеству колючих лент, выходящих из-под штампа, при этом барабаны выполнены в виде бобин, которые имеют горизонтальные оси вращения, автономные средства натяжения ленты и ширину, равную ширине соответствующей колючей ленты, также линия оснащена средством для армирования колючей ленты металлической проволокой путем ее завальцовки в центральный участок колючей ленты, за которым расположен винтовой распределитель, за которым расположен барабан с горизонтальной осью вращения, на который с помощью винтового распределителя наматывается колючая армированная лента в один слой с укладкой витков вплотную друг к другу, и средство для скрепления соседних витков скобами (клипсами), выполненное в виде клещей или клипсатора.
- Линия по п. 2, отличающийся тем, что содержит несколько соосных горизонтальных барабанов с соответствующими винтовыми распределителями.
- Способ изготовления колючей ленты, при котором в заготовке, имеющей вид сплошной металлической полоски, на некотором расстоянии от оси ее симметрии, с обеих сторон равномерно пробивают симметричные внешне открытые карманы, перемычки между которыми образуют противоположные пары поражающих элементов, каждый из которых состоит из основы и противоположно направленных зубцов, расположенных с внешних сторон поражающего элемента, при этом готовую ленту наматывают на барабан, который отличается тем, что его осуществляют на линии по п. 1 или п. 2, причем как заготовку используют сплошную металлическую полосу такой ширины, из которой одновременно формируют несколько колючих лент, все, или, при необходимости, часть из них наматывают на соответствующее количество барабанов-бобин с горизонтальными осями вращения и автономными средствами их натяжения, формируя бухты шириной, равной ширине колючей ленты , а другую часть колючих лент, проходящую один или несколько указанных барабанов, подают на участок армирования, где в центральный участок ленты завальцовывают металлическую проволоку, после чего уже готовую колючую армированную ленту подают к распределителю, который обеспечивает ее намотки в один слой на горизонтально установленный барабан с укладкой витков вплотную друг к другу, причем параллельные соседние витки соединяют между собой скобами (клипсами) в шахматном порядке вдоль бухты.