Современные пуллеры для экструзии алюминия

Современные экструзионные прессы для алюминия и его сплавов применяют матрицы со специальными карманами и питателями, которые обеспечивают производство непрерывной плети из сваренных между собой по торцам профилей из отдельных заготовок. На пиле горячей резки эта непрерывная плеть разрезается на плети длиной до 50 и более метров для дальнейшей правки и резки на мерные длины. Перемещение и направление алюминиевых профилей на выходе из пресса обеспечивают современные системы пуллеров, которые нередко совмещены с пилами горячей резки.

Обычный пуллер – это тянущее устройство, которое направляет выходящий из пресса профиль при его движении по выходному столу пресса для последующей передачи на стол охлаждения и далее на растяжную машину.

Выходной стол экструзионного пресса

Пуллеры работают на выходном столе пресса. Для большей определенности  опишем состав выходного стола, так как отдельные его участки могут называться по-разному. Выходной стол пресса обычно включает приемный стол и выходной рольганг. Приемный стол непосредственно примыкает к прессу. Обычно он имеет неприводные ролики, на нем располагаются тоннель водяного или водовоздушного охлаждение и, обычно, стационарная пила горячей резки. Сразу за приемным столом начинается выходной рольганг с приводными роликами. Выходной рольганг проходит параллельно по всей длине стола охлаждения. С выходного рольганга профили системой поперечной передачи передаются на стол охлаждения и далее – на растяжную машину.

Функции пуллера

Пуллер экструзионного пресса должен выполнять, как миниумум, следующие четыре функции [1]:

  • Принимать и сопровождать профили от приемного стола по всей длине выходного рольганга в каждом рабочем цикле пресса без участия оператора
  • Давать сигнал на пресс об остановке прессования, когда достигается заданная длина профиля
  • Обеспечивать усилие натяжения в точности достаточное для того, чтобы все профили многоочковой матрицы были одинаковой длины
  • Продвигать отрезанные пилой горячей резки профили точно в то место на выходном рольганге, откуда они будут передаваться далее на стол охлаждения.

Чтобы иметь возможность выполнять эти функции пуллер должен быть:

  • надежным – иметь вероятность выхода из строя не ниже, чем других частей прессовой линии;
  • быстрым – выполнять свои задачи и возвращаться за время технологической паузы пресса на исходную позицию;
  • плавным – работать без повреждения профилей.

Типы пуллеров

Различные пуллеры могут отличаться друг от друга как по назначению, так и отдельным конструкторским характеристикам.

Одиночный пуллер

Большинство ранних пуллеров были одиночными. Однако, понятно, что одиночному пуллеру трудно успевать возвращаться на исходную позицию на выходном столе за время технологической паузы пресса при смене заготовки. Длительность этой паузы обычно составляет не более 20 секунд, а длина выходного стола, который надо успеть пройти пуллеру, часто составляет около 50 метров. Нужно отметить, что при чрезмерно большой скорости перемещения пуллера снижается надежность его работы.

Двойной пуллер

Чтобы сократить непроизводственные простои пресса были разработаны различные типы двойных пуллеров, которые обеспечивают то, что в начале каждого цикла прессования один из пуллеров всегда находится на исходной позиции возле пресса:

  • Два пуллера, передний и задний, первый передает профиль второму в ходе цикла прессования;
  • Параллельные пуллеры (пуллеры-близнецы), которые работают в циклах прессования по очереди, то есть через цикл;
  • Комбинация основного пуллера и вспомогательного пуллера. Основной пуллер тянет профиль во время рабочего цикла пресса, а   вспомогательный пуллер отвозит уже отрезанные профили далее по выходному рольгангу для передачи на стол охлаждения.
  • Комбинация пуллера-пилы и обычного пуллера. Пуллер-пила отрезает профиль по следу сварки и помогает обычному пуллеру проводить профиль по выходному столу.

Расположение пуллера

Пуллеры двигаются по направляющим рельсам, которые могут располагаться прямо над выходным столом или сбоку от него.

Привод пуллера

Обычно применяются следующие типы приводов пуллера:

  • трос,
  • цепь,
  • линейный электродвигатель и
  • зубчатая рейка.

Подача электрического питания на пуллер

Энергия для приведения в движение захватов пуллера (и пилы горячей резки, когда она установлена на одном из пуллеров) может подаваться:

  • по кабельному подвесу,
  • по питающим рельсам или
  • в виде сжатого воздуха в воздушных цилиндрах, которые заряжаются после каждого рабочего цикла.

Типы захватов и их приводы

Захваты пуллера могут быть в виде тисков или состоять из нескольких сегментов (пальцев). Захваты открываются и закрываются с помощью пневматических цилиндров, пружин, гидравлических цилиндров или линейных электрических приводов.

Пуллеры с сервоприводами

Современные пуллеры нуждаются в точном позиционировании на выходном столе и быстром выполнении своих функций. Последним достижением в развитии систем пуллеров для экструзионных прессов для алюминия явилось применение  на них сервоприводов для приведения в движение различных устройств [2].

Ведущие производители прессового оборудования уже предлагают такие пуллеры. На рисунках 1 и 2 показаны различные типы пуллеров компании Tecalex с применением сервоприводов [3]:

  • одиночный пуллер с сервоприводом захвата (далее – «пуллер») и
  • пуллер со встроенной пилой горячей резки (далее – «пуллер-пила») с сервоприводами захвата, перемещения пилы и вращения пилы.

Рисунок 1 – Пуллер компании Tecalex с сервоприводом захвата [3]

Рисунок 2 – Пуллер-пила компании Tecalex
c сервоприводами захвата, перемещения пилы и вращения пилы [3]

Работа системы пуллеров с сервоприводами

На пуллерах, которые работают на сервоприводах, каждый сервопривод управляется собственным контроллером. Управляющий шкаф программируемых логических контроллеров (ПЛК) соединяется с сервоприводами через токопроводящие шины на монорельсе, по которому ездят пуллеры. Заданные параметры, например, скорость и ускорение передаются через контроллер в систему управления сервопривода.

Пример работы системы пуллеров – пуллера без пилы и пуллера с пилой –показывает, какие сложные задачи должны выполнять пуллеры при обработке профилей, выходящих из пресса [3].

Пуллер без пилы работает в основном в пределах выходного рольганга (рисунок 3). Когда пуллер с профилем достигает конца рольганга, пуллер-пила подъезжает к последнему следу сварки, который образовался при остановке пресса для загрузки новой заготовки. Пуллер-пила отрезает профиль точно по следу сварки (рисунок 4).

Рисунок 3 – Пуллер с профилем выходит с приемного стола
на выходной рольганг [3]

Рисунок 4 – Пуллер-пила на приемном столе
пресса отрезает профиль по следу сварки [3]

После отрезки профиля пуллер протягивает его по рольгангу для передачи стол охлаждения и далее на растяжную машину. Пуллер-пила тянет следующий профиль вдоль выходного стола до тех пор, пока пуллер без пилы не вернется и заберет его у него (рисунок 5). Затем пуллер продолжает тянуть профиль по  рольгангу, а пуллер-пила возвращается к прессу и ждет следующей порезки профиля (рисунок 6).

Рисунок 5 – Передача профиля от пуллера-пилы к пуллеру [3]

Рисунок 6 – Пуллер-пила возвращается к прессу после передачи профиля [3]

Преимущества сервоприводов

Технология сервоприводов для систем пуллеров линий прессования алюминиевых профилей имеет следующие преимущества по сравнению с обычными системами приводов, чаще всего, гидравлическими [3]:

  • Система сервоприводов обеспечивает более точное выполнение заданного цикла движения компонентов пуллеров.
  • Циклы движения различных сервоприводов могут точно отслеживаться и затем синхронизироваться в рамках общей системы пуллеров.
  • Сервоприводы имеют повышенную надежность.
  • Техническое обслуживание систем сервоприводов менее трудоемкое.
  • Отказ от применения гидравлического масла повышает пожарную безопасность оборудования.
  • С учетом всего жизненного цикла сервоприводы имеют лучшие инвестиционные показатели по сравнению с другими, более низкими по цене приводами, например, гидравлическими.

Источники:

  1. http://pressmaintmanual.com/files/52490270.pdf
  2. Jürgen Sturm and Jaume Amoros, Servo-Drive Applications in Aluminum Profile
    Extrusion Equipment, Aluminium Extrusion Technology Seminar, Chicago, 2016
  3. http://www.tecalex.net/image/noticies/tecalex_2015-MayServoDriveFlyingPuller.pdf