Способ и штамп для изготовления колюче-режущей ленты – патент Казахстана №22995

Использование: при изготовлении колючих лент, используемых для производства различных видов армированной колючей ленты, в частности колючей проволоки Егоза и других типов колючей проволоки, которая применяется как основной защитный элемент в барьерах безопасности и защитных заграждениях предназначенных для предотвращения неправомерного проникновения на режимные объекты.

Сущность: технология изготовления колючей ленты, заключающаяся в том, что из сплошной широкой металлической полосы изготавливают одновременно несколько колючих лент путем пробивания парного количества овальных отверстий по ширине заготовки на некотором расстоянии от оси симметрии каждой будущей колюче-режущей ленты, и прорезания в шахматном порядке перемычек между краями смежных по длине овальных отверстий для образования большого количества противоположных пар режущих элементов.

Пробивание овальных отверстий и прорезание перемычек между ними осуществляют последовательно в три этапа. На первом этапе происходит пробивание овальных парных отверстий по ширине заготовки в два ряда. На втором, после продвижения заготовки на один шаг, происходит прорезание половины парных перемычек между смежными по длине ленты овальными отверстиями. На третьем этапе, после продвижения заготовки еще на полтора шага, производится прорезание парных оставшихся перемычек по другой линии расположения (шахматный порядок) в заготовке. Штамп для изготовления колюче-режущей ленты, состоит из матрицы и пуансона, который содержит несколько пар пробивных элементов, каждый из которых состоит из двух овальных в сечении пальчиковых пробивных элементов для пробивания овальных отверстий в заготовке, и прямоугольные в сечении пробивные элементы для прорезания перемычек между общими овальными отверстиями в полосе. В штампе первыми расположены в два ряда пары овальных пальчиковых пробивных элементов, за которыми на расстоянии одного шага передвижения заготовки расположен первый ряд половины прямоугольных в сечении пробивных элементов который используется для прорезания половины парных перемычек между общими по длине заготовки овальными отверстиями, за которыми на расстоянии еще в полтора шага передвижения заготовки расположена в шахматном порядке относительно первого ряда второй ряд второй половины прямоугольных в сечении пробивных элементов для прорезания оставшихся перемычек в заготовке.

Технические преимущества:

• отсутствие деформации колюче-режущих лент;
• нет дополнительной промежуточной операции выравнивания последних;
• непрерывность технологии изготовления;
• упрощение конструкции штампа.

Изобретение относится к метизному производству, а именно, к оснастке и технологиям, применяемым при производстве колюче-режущих лент, которые применяются как основной поражающий элемент в колючей проволоки Егоза и ряде других видов армированной колючей ленты используемых в качестве барьеров безопасности и предназначенных для предотвращения неправомерного проникновения на режимные объекты.

Колючие ленты обычно изготавливаются методом холодной штамповки. При традиционном методе изготовления, сплошную металлическую полосу заготовки, пошагово продвигают под штамп, фигурные пуансоны которого, вырезают в полосе овальные элементы с противоположно направленными зубцами. Такой способ изготовления колючей ленты является наиболее распространенным в мире.

Широко, известен способ изготовления колючей ленты, который заключается в том, что в заготовке из металлической оцинкованной ленты, с обеих сторон равномерно пробивают симметричные внешние открытые выемки, перемычки между которыми образуют большое количество противоположных пар элементов, каждый из которых состоит из основы и зубцов, острия которых направлены противоположно друг от друга. Режущая кромка колючей ленты расположена на внешних боках элемента, а остриями каждого из зубцов являются углы, образованные между внешней стороной и боковыми сторонами элемента. Для пробивания симметричных внешних открытых выемок используют штамп, который состоит из матрицы и пуансона и содержит пальчиковые пробивные инструменты овальной формы, расположенные 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 опубликованный 24.04.2001 года].

Основной недостаток вышеуказанного способа изготовления колючей ленты заключается в том, что при его применении получают лишь одну колюче-режущую ленту, что не рационально, поскольку мощность штампа обычно позволяет изготавливать несколько колючих лент одновременно. Препятствует этому исходная заготовка, которая представляет собой узкую металлическую ленту, которая по своей ширине позволяет изготовлять лишь одну полосу колючей ленты. Для того чтобы возросла эффективность известного способа нужно применять в качестве исходной заготовки широкую металлическую полосу, из которой можно было бы одновременно изготавливать несколько колючих лент.

Основной недостаток известного штампа заключается в том, что он содержит всего лишь одну пару пробивных пуансонов, то есть, приспособлен для изготовления одной колючей ленты, что, как уже отмечалось, не рационально. Для значительного повышения производительности известного штампа, его нужно было бы оснастить большим количеством пар пуансонов в поперечном направлении.

С этой точки зрения наиболее близкой по своей сущности и достигаемому эффекту, которую и принимаем за прототип, является технология изготовления колючей ленты, которая заключается в том, что из сплошной широкой металлической полосы изготовляют одновременно несколько колючих лент. Это происходит путем одновременного пробивания парного количества овальных отверстий по ширине заготовки и в несколько рядов по длине заготовки на некотором расстоянии от оси симметрии каждой будущей колючей ленты. Одновременного прорезания в шахматном порядке перемычек между краями смежных по длине овальных отверстий для образования большого количества противоположных пар колюще-режущих элементов. Каждый из этих элементов состоит из основы и противоположно направленных зубцов, расположенных на внешних боках элемента. Остриями каждого из зубцов являются углы, которые образованы между внешней стороной и боковыми сторонами элемента, причем при прорезании перемычек образуется внешняя кромка элемента одной колюче-режущей ленты и одновременно образуется кромка центрального участка смежной колючей ленты. Для реализации указанной технологии используется штамп, который состоит из матрицы и пуансона, содержащего несколько пар пробивных элементов. Каждый из них состоит из двух овальных пальчиковых пробивных элементов для пробивания овальных отверстий в полосе, между которыми расположены прямоугольные пробивные элементы для прорезания перемычек между смежными овальными отверстиями в металлической полосе, причем все пары пробивных элементов расположены в одной плоскости, перпендикулярной направлению пошагового передвижения заготовки под штамп. Такой штамп позволяет из одной сплошной широкой металлической полосы изготовлять одновременно несколько колючих лент путем одновременного пробивания парного количества овальных отверстий по ширине заготовки и в несколько рядов по длине заготовки на некотором расстоянии от оси симметрии каждой будущей колючей ленты. А также одновременного прорезания в шахматном порядке перемычек между краями смежных по длине овальных отверстий для образования большого количества противоположных пар режущих элементов ленты. Этот штамп наиболее близок по своей сущности и достигаемому эффекту, а потому принимается за прототип [см. Международную заявку № WO00/01501 по классу B21F 25/00 опубликованную в 13.01.2000 года].

Основным недостатком известной технологии изготовления колючей ленты является то, что операции пробивания значительного количества овальных отверстий и прорезания большого количества перемычек осуществляются одновременно в одном месте по всей ширине заготовки. Это приводит к избыточной нагрузке на заготовку, из-за которой она чрезмерно деформируется или вообще может иметь локальные или полные разрывы металла. В обоих случаях – такое повреждение целостности колючей ленты недопустимо. В связи с этим приходится вводить в технологию обязательную операцию выравнивания колючих лент в плоскости для последующей плотной намотки их на бобины.

Основным недостатком известного штампа является его очень сложная конструкция, поскольку в нем между пуансонами для пробивания отверстий расположены пуансоны для прорезания перемычек, и все пары таких сложных пуансонов находятся без каких-либо зазоров друг от друга на одной линии по всей ширине штампа. Такой штамп сделать довольно сложно, из-за этого он автоматически становиться дорогостоящим технологическим оборудованием, что, в свою очередь, отражается в худшую сторону на себестоимости колючей ленты. Кроме того, случайный изгиб нескольких колючих лент в зоне нахождения большого количества пуансонов, во время пробивания овальных отверстий и разрушения перемычек может привести к заклиниванию штампа или полного выхода его из строя.

В основу изобретения поставлена задача повышения технологичности одновременного изготовления нескольких колючих лент и упрощения конструкции штампа с одновременным снижением его стоимости. А также значительного уменьшения вероятности получения брака с одновременным снижением себестоимости изделий. Достигается это путем разделения в пространстве и времени операций пробивания овальных отверстий и прорезания перемычек между ними за счет изменения конструкции штампа, в частности, последовательным размещением в нем рабочих элементов – пуансонов для каждой технологической операции в разных плоскостях по длине штампа.

Решение поставленной задачи достигается тем, что технология изготовления колючей ленты, которая заключается в том, что из сплошной широкой металлической полосы изготавливают одновременно несколько колючих лент путем пробивания парного количества овальных отверстий по ширине заготовки на некотором расстоянии от оси симметрии каждой будущей колючей ленты. А также прорезания в шахматном порядке перемычек между краями смежных по длине овальных отверстий для образования большого количества противоположных пар элементов. Каждый из этих элементов состоит из основы и противоположно направленных зубцов, расположенных внешних боках элемента, а остриями каждого из зубцов являются углы, образованные между внешней стороной и боковыми сторонами элемента. Причем при прорезании перемычек образуется внешняя кромка элемента одной колючеей ленты и одновременно кромка центрального участка смежной колючей ленты. Согласно предложению, пробивание овальных отверстий и прорезание перемычек между ними осуществляют последовательно в три этапа, на первом из которых происходит пробивание овальных парных отверстий по ширине заготовки в два ряда. На втором, после продвижения заготовки на один шаг – прорезание половины парных перемычек между смежными по длине ленты овальными отверстиями. На третьем, после продвижения заготовки еще на полтора шага – прорезание парных оставшихся перемычек по другой линии расположения в заготовке.

Решение поставленной задачи достигается также и тем, что штамп для изготовления колючей ленты, состоящий из матрицы, и пуансона содержащего несколько пар пробивных элементов. Каждый из них состоит из двух овальных в сечении пальчиковых пробивных элементов для пробивания овальных отверстий в заготовке, и прямоугольные в сечении пробивные элементы для прорезания перемычек между общими овальными отверстиями в полоске. Согласно предложению, в штампе первыми расположены в два ряда пары овальных в сечении пальчиковых пробивных элементов. За ними на расстоянии одного шага передвижения заготовки расположен первый ряд половины прямоугольных в сечении пробивных элементов для прорезания половины парных перемычек между общими по длине заготовки овальными отверстиями. За ними на расстоянии еще полтора шага передвижения заготовки расположены в шахматном порядке относительно первого ряда второй ряд второй половины прямоугольных в сечении пробивных элементов для прорезания оставшихся перемычек в заготовке. Пошаговое превращение сплошной широкой металлической полосы в несколько колючих лент происходит в разное время и в разных зонах, что нисколько не увеличивает общее время изготовления изделия. Поскольку колючая лента полностью изготавливается за один цикл срабатывания штампа. Также не увеличиваются габариты оборудования. Однако эта технология позволяет устранить все недостатки, присущие прототипу, отказаться от отдельной операции выравнивания колючих лент перед намоткой их на бобины.

Предложенное расположение в пуансоне рабочих пробивных инструментов и соответствующих отверстий в матрице штампа максимально упрощает его конструктивно, исключает возможность чрезмерного деформирования или скручивания колючих лент непосредственно под штампом. То есть эта технология предотвращает нарушение непрерывности технологического процесса и позволяет избежать оснований для поломки пуансона. Существенное упрощение конструкции штампа позволяет снизить его стоимость, следовательно, и себестоимость колючей ленты, получаемой с его помощью. Понятно, что в штампе размеры, овальность пробивных элементов (пуансонов) может изменяться в зависимости от размеров колючей ленты и формы ее режущих элементов, расстояния между ними и т.д.

Дальнейшая суть предложенного технического решения объясняется совместно с иллюстративным материалом, на котором изображена последовательность технологического процесса изготовления нескольких колючих лент с одной сплошной широкой металлической ленты, а именно:

• фиг. 1 – подача сплошной широкой полосы (заготовки) в рабочую зону штампа;
• фиг. 2 – первый этап – пробивание овальных парных отверстий по ширине заготовки в два ряда;
• фиг.3 – второй этап – прорезание половины парных перемычек между общими овальными отверстиями по длине заготовки;
• фиг. 4 – третий этап – прорезание оставшихся парных перемычек другой линии расположения (шахматный порядок) в заготовке (окончательное разделение заготовки на отдельные колючие ленты);
• фиг. 5 – выход нескольких готовых колючих лент из зоны работы штампа;
• фиг. 6 – общий вид матрицы и пуансона предложенного штампа в процессе изготовления нескольких колюще-режущих лент с одной широкой заготовки. Одинарными стрелками показано направление передвижения заготовки вдоль рабочей зоны штампа, двойной – направление перемещения пуансона штампа. Римскими цифрами на фиг. 6 указаны этапы преобразования сплошной заготовки в несколько колючих лент, а под римскими цифрами – изменение заготовки на соответствующих этапах.

Предложенный способ одновременного изготовления множества колючих лент состоит в следующем. Сплошную широкую полосу – заготовку 1 – подают в рабочую зону штампа. На первом этапе в заготовке 1 пробивают овальные парные отверстия 2 за всей шириной заготовки 1 в два ряда. После пробивания указанных овальных отверстий 2 заготовку 1 продвигают дальше в штамп на один шаг, который равняется ширине элементов 3 колючих лент 4. На втором этапе происходит прорезания части парных перемычек 5 между общими овальными отверстиями 2 по длине заготовки 1. Неразрезанная часть перемычек 5 предотвращает чрезмерное деформирование заготовки. При прорезании перемычек 5 на втором этапе, на первой позиции снова происходит пробивание овальных отверстий 2 в сплошной части заготовке 1, которая при передвижении попала под штамп. После прорезания части перемычек 5 заготовку 1 продвигают дальше в штамп еще на один такой же шаг. На третьем этапе происходит прорезание оставшихся парных перемычек 6, по другой линии расположения (шахматный порядок) в заготовке 1. На этом этапе происходит окончательное разделение заготовки 1 на отдельные колюще-режущие ленты, которые, при дальнейшем пошаговом продвижении заготовки 1, выходят из зоны работы штампа и наматываются на бобины (не показанные из-за общеизвестности). Одновременно с этим, на каждом этапе происходит повторение операций пробивания отверстий 2 и перемычек 5.

Итак, пошаговое изготовление нескольких колючих лент 4 с последовательным разделением заготовки 1 в пространстве позволяет снять нагрузку на заготовку 1. Предложенный штамп содержит матрицу 7 и пуансон 8. Пуансон 8 содержит несколько парных последовательно расположенных и разных по форме пробивных элементов. Первыми поочередно расположены поперек штампа в два ряда последовательно овальные в разрезе пробивные элементы 9 для пробивания овальных отверстий 2 в заготовке 1. Расстояние между рядами овальных пробивных элементов 9 определяется размером кармана 10 колючей ленты 4. На расстоянии одного шага передвижения заготовки 1 вне овальных в разрезе пробивных элементов 9 расположенная в поясницу штампа первая часть прямоугольных в разрезе пробивных элементов 11 для прорезания части парных перемычек 5 между сопредельными за длиной заготовки 1 овальными отверстиями 2, по которым на расстоянии еще полутора шага передвижения заготовки 1 расположенная в шахматном порядке вторая часть прямоугольных в разрезе пробивных элементов 12 для прорезания перемычек 6, которые остались для окончательного разделения заготовки 1 на отдельные и конструктивно полностью сформированные колючие ленты 4. Нижние торцы пробивных элементов 9, 11 и 12 могут быть как плоскими, так и выгнутыми вглубь пуансонов – это значение не имеет, поскольку не влияет на технологию изготовления колючей ленты 4. Все пальчиковые пробивные элементы 9, 11 и 12 имеют простейшую конструкцию, разнесены в разные плоскости по длине штампа, что упрощает его конструкцию и повышает пригодность к ремонту.

Если исходная заготовка 1 оказалась шире суммарной ширины нескольких колючих лент 4, ее или обрезают по ширине до определенного размера (для этого штамп может быть оснащен дополнительными отрезными пуансонами, которые не показаны из-за их общеизвестности), или изготавливают из крайних участков колючие ленты с редкими непарными элементами.

Существенное отличие заявленной технологии, от ранее известных, заключается в том, что операции пробивания отверстий и прорезание перемычек разнесены во времени и пространстве из-за разнесения в разные плоскости пробивных элементов штампа. Указанное отличие позволяет принципиально изменить технологию изготовления нескольких колючих лент с одной сплошной заготовки, в частности исключить деформирование колючих лент под штампом, упростить изготовление последнего. Ни один из известных способов производства колючих лент не могут иметь подобные свойства, поскольку все операции выполняются в одном месте или вообще, технология позволяет изготавливать лишь одну колючую ленту.

Ни один из известных штампов для производства колючих лент не может иметь указанные свойства, поскольку все его пробивные элементы расположены вместе в одной плоскости по ширине штампа.

Предложенное техническое решение проверено на практике. Способ и штамп не содержат никаких элементов или операций, которые невозможно было бы воссоздать на современном этапе развития науки и техники, в частности производства колючих лент. А значит, технология приемлема для промышленного применения, имеет определенные преимущества перед известными способами и штампами из-за предложенных изменений действия пуансонами на заготовку. Все это подтверждает достижение технического результата заявляемым объектом. В известных источниках информации не выявлены подобные способы и штампы для производства колючих лент с указанными в предложении существенными признаками, а потому, полагается таким, что может получить правовую защиту.

К основным техническим преимуществам предложенного технического решения, в сравнении с прототипами, можно отнести следующее:

• отсутствие деформирования колючих лент под штампом за счет того, что окончательное разделение заготовки на отдельные полосы происходит на выходе ее из штампа;
• нет необходимости в дополнительной промежуточной операции выравнивания колючих лент за счет отсутствия чрезмерного деформирования последних;
• непрерывность технологии изготовления колючих лент из-за исключения вероятности попадания лент в отверстия матрицы штампа;
• упрощение конструкции штампа из-за разнесения пуансонов в пространстве.

Социальный эффект от использования предложенных способа и штампа для изготовления колючих лент, в сравнении с использованием прототипа, получают за счет увеличения количества и надежности защиты охраняемых объектов вследствие удешевления колючих лент, а следовательно и колючей проволоки Егоза, которая изготавливается на основе этой колючей ленты. Это делает защитные заграждения доступными широкому кругу потребителей.

Экономический эффект от внедрения изобретения, в сравнении с использованием известных технических решений, получают за счет снижения стоимости колючих лент и штампов для их изготовления.

После описания вышеупомянутых технологии и штампа для изготовления колючей ленты, специалистам в данной области знаний должно быть очевидно, что все вышеописанное является лишь иллюстративным, а не ограничительным, будучи представленным данным примером. Многочисленные возможные модификации и другие варианты реализации предложенного способа, в частности количество полученных колючих лент, использование кромок заготовки и т.п., могут меняться в различном соотношении. Также штамп может меняться конструктивно, в частности количество пуансонов, их конструкция, расстояние между ними, использование кромок заготовки или ее обрезание. Все эти изменения, разумеется, находятся в пределах объема одного из обычных и естественных подходов в данной области знаний и рассматриваются такими, что находятся в пределах объема данного технического решения.

Квинтэссенцией предложенного технического решения есть то, что операции преобразования сплошной широкой заготовки на отдельные колючие ленты происходят поэтапно в разное время благодаря предложенным конструктивным изменениям штампа, и именно это обстоятельство позволяет приобрести предложенной технологии перечисленные и другие преимущества. Изменение и использование лишь отдельных этапов технологии изготовления колючих лент, или отдельных конструктивных элементов штампа, естественно, ограничивают спектр вышеперечисленных преимуществ, а соответственно, не могут считаться новыми техническими решениями в данной области знаний. Поскольку другой, подобный описанному способ и штамп уже не будет требовать никакого творческого подхода от конструкторов и инженеров, а потому и не может считаться результатами их творческой деятельности или новыми объектами интеллектуальной собственности, требующих защиты охранными документами.