Устройство для закатки концов трубчатых изделий

Устройство для закатки концов трубчатых изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: для изготовления баллонов и других полых изделий из труб с днищами и горловинами. Сущность изобретения: заготовку в виде отрезка трубы устанавливают в механизм зажима и деформируют ее свободный конец формообразующим механизмом. Механизм зажима выполнен в виде установленного на шпинделе 8 патрона 4 с двумя каретками 5 и 6 и клиновой обоймой 7. Каретки связаны между собой посредством силовых цилиндров 29 и шарнирно связанных с их штоками тяг 33. Причем оси силовых цилиндров расположены в плоскости, параллельной основанию и находящейся ниже оси вращения патрона 4. В шпинделе установлен регулируемый упор для заготовки. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s1)s В 21 D 41/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4761606/27 (22) 24.11.89 (46) 07.05.92. Бюл. hb 17 (71) Бийское производственное объединение "Сибприбормаш" (72) И.Н.Потапов, О.И,Ершов, B.Н,Симонов, Д.Н.Никитин и А.Н.Ромашкин (53) 621.774.72 (088.8) (56) Патент США ЬЬ 1332798, кл, В 21 D 41/04, опублик. 02.03,20. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАКАТКИ КОНЦОВ

ТРУБЧАТЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Использование: для изготевления баллонов и других полых изделий из труб с днищами и горловинами. Сущность изобретения: заготовку в виде отрезка трубы устанавливают в механизм зажима и деформируют ее свободный конец формообразующим механизмом. Механизм зажима выполнен в виде установленного на шпинделе 8 патрона 4 с двумя каретками 5 и 6 и клиновой обоймой 7. Каретки связаны между собой посредством силовых цилиндров 29 и шарнирно связанных с их штоками тяг 33, Причем оси силовых цилиндров расположены в плоскости, параллельной основанию и находящейся ниже оси вращения патрона 4. В шпинделе установлен регулируемый упор для заготовки. 2 з,п. ф-лы, 8 ил.

1731370

Изобретение относится к области металлургического оборудования, точнее к конструкции машин и оборудования по изготовлению баллонов и других полых изделий из труб, имеющих днища и горловины.

Известно устройство для закатки трубных заготовок при изготовлении баллонов, содержащее станину со стационарным приводом и полым шпинделем, снабженным кулачками, а также каретку с возвратно-поступательным перемещением от стационарного гидроцилиндра, причем на каретке смонтирована закатная головка, включающая три формующих ролика с вогнутым профилем.

Недостатком указанного устройства является то, что при изготовлении баллонов большо-о диаметра полый шпиндель с кулачками, охваченный приводной шестерней или шкивом, имеет увеличенный маховый момент вращающихся частей, а это ограничивает скорость вращения заготовки и производительность, Кроме того, узел шпинделя включает устройство сведения и разведения кулачков со встроенным в шпиндель вращающимся гидроцилиндром. а также элементы прИвода вращения, поэтому при ремонте или замене отдельных систем необходимо производить полную разборку всего узла повышенной сложности. Такая конструкция не позволяет использовать заготовки различных размеров по диаметру и длине, так как она не содержит сменных элементов. Одновременно, наличие закатной головки, совершающей возвратно-поступательное перемещение вдоль оси вращения, способствует снижению жесткости формообразующего инструмента и надежности в работе.

Известно также устройство с патроном для зажима и вращения трубчатой заготовки при закатке горлсвин и днищ баллонов, содержащее закатную головку с поворотным кольцевым роликом, приводной и установленный в редукторе полый шпиндель, соединенный посредством шарнирных серьг с зажимными кулачками индивидуально, которые взаимодействуют с двумя клиновыми обоймами, соединенными между собой гидроцилиндрами в вертикальной плоскости, проходящей через ось шпинделя.

Недостатком известного устройства является то, что при неподвижном в осевом направлении патроне закатная головка не может заформовать днище баллона. Для этого потребуется закатная головка и ее установка, например, с известным осевым перемещением, т.е, потребуются дополнительные узлы, которые усложняют и пони5

55 зят надежность всего устройства. Кроме того, узел шарнирных серьг, соединяющий шпиндель с каждым зажимным кулачком, ограничивает установку клиновых обойм другого типоразмера для расширения сортамента применяемых заготовок, а также снижает надежность устройства. Кроме того, нижний гидроцилиндр нагружается большим усилием, чем верхний, из-эа влияния сил трения, возникающих на направляющих опорах станины, загрязняется и плохо подходит к нижнему гидроцилиндру.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для обжатия концов трубчатых изделий, содержащее формообразующий механизм, механизм,зажима заготовки в виде захвата, зкрепленйого на шпинделе, который установлен с возможностью вращения и осевого возвратно-поступател ьного перемещения от индивидуальных приводов, Недостатком указанного устройства является то, что конструкция захвата заготовки, выполненная в виде кулачков, не позволяет использовать заготовки в широком диапазоне размеров по диаметру и длине, так как она не содержит сменных элементов. Кроме того, отсутствие сменного упора в механизме зажима заготовки не позволяет создавать большие осевые нагрузки при закатке днищ и горловин баллонов, что ограничивает производительность. Отсутствие у механизма зажима заготовки дополнительных опор на направляющих станины снижает жесткость в радиальном направлении при креплении трубы-заготовки. Это обстоятельство также ограничивает производительность и снижает надежность устройства при его эксплуатации.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей устройства за счет увеличения диапазона типоразмеров обрабатываемых заготовок и повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для закатки концов трубчатых изделий, содержащем размещенные на основании формообразующий механизм, механизм зажима заготовки в виде патрона и привод его вращения, включающие шпиндель и охватывающую патрон клиновую обойму, привод зажима патрона с силовым цилиндром, каретку, несущую патрон с обоймой и установленную с возможностью возвратно-поступательного перемещения по направляющим станины вдоль оси обработки, а также сменный упор, расположенный в патроне, механизм зажима снабжен дополнительной кареткой, расположенной соосно основной каретке на направляющих, 1731370 а также пальцами, радиально связывающими патрон со шпинделем, причем привод зажима патрона снабжен дополнительным силовым цилиндром и выполнен таким образом, что основной и дополнительный силовые цилиндры установлены параллельно оси обработки в диаметральной плоскости, параллельной плоскости основания, Кроме того, поршень и шток каждого силового цилиндра шарнирно связаны с основной и дополнительной каретками, à плоскость размещения силовых цилиндров смещена ниже оси обработки на расстояние, величина которого меньше расстояния от оси обработки до основания.

Кроме того, сменный упор выполнен в виде радиально установленного в шпинделе на участке между приводным его концом и дополнительной кареткой стержня с резьбовым отверстием, ось которого совпадает с осью патрона, а также сменного ограничи( теля и болта, жестко соединяющего ограничитель со стержнем.

Причем участки пальцев, расположенные в шпинделе, выполнены овальными, при этом большая ось овала параллельна оси патрона, Предлагаемое конструктивное выполнение устройства расширяет его технологические возможности благодаря тому, что патрон заготовки может как вращаться, так и перемещаться вдоль оси с разной скоростью — установочной и рабочей, используемой во время деформирования концов в формообразующем механизме.

Силовые цилиндры можно включать как при движении патрона, так и при его остановке с вращающимся или остановленным шпинделем. Соответственно этим вариантам труба-заготовка может быть закреплена в патроне или освобождена из него. Это расширяет возможности устройства при загрузке и выгрузке заготовки, а также при нагреве или подогреве ее конца в заданном положении патрона.

Вращение патрона со шпинделем и их возвратно-поступательное перемещение может производиться двумя независимыми двигателями, поэтому скорости вращения заготовки и ее осевого перемещения можно изменять в широких пределах. Это обстоятельство позволяет расширить диапазон используемых заготовок по диаметру, длине и толщине стенки и при этом устанавливать формообразующий механизм любой известной конструкции.

Соединение патрона со шпинделем при помощи радиально расположенных паль- цев позволяет обеспечить быструю замену патрона заготовки и использовать трубы-за10

55 готовки разного диаметра в широком диапазоне, Благодаря такому соединению осевое технологическое усилие и крутящий момент от трубы-заготовки передаются соосно расположенному шпинделю через пальцы, не вызывая перекосов или изгибающих моментов на конце шпинделя.

Наличие в приводе зажима патрона двух одинаковых силовых цилиндров с их установкой параллельно оси, обработки в диаметральной плоскости, параллельной плоскости основания, в значительной степени уменьшает воздействие сил трения на основную каретку при зажиме трубы-заготовки или ее освобождении в патроне. При перемещении клиновой обоймы равнодействующая сил трения, возникающих между ней и ее захватами, проходит по оси вращения шпинделя, а силы трения между обоймой и направляющими возникают на их поверхности. Причем направление указанных сил трения одинаковое, поэтому их общая равнодействующая находится в горизонтальной плоскости, расположенной между направляющими станины и осью вращения шпинделя, где и установлены силовые цилиндры.

Новое выполнение сменного упора в виде стержня с резьбовым отверстием, сменного ограничителя и соединительного болта и его установка в шпинделе является наиболее удачным в сравнении с другими вариантами, так как обеспечивает удобный доступ и замену упора.

Овальная форма участков пальцев, расположенных в патроне, с большей осью овала, параллельной оси патрона, особенно эффективна, если опора шпинделя в дополнительной каретке принимается в качества вспомогательной. В таком случае обеспечивается практически безлюфтовая передача осевой нагрузки от шпинделя к патрону, На фиг,1 изображено устройство для закатки концов, при положении патрона заготовки, соответствующем загрузке патрона заготовкой, вид сверху; на фиг.2 — тоже, при положении патрона заготовки, соответствующем рабочему; на фиг.3 — то же, горизонтальный разрез вдоль оси вращения; на фиг.4 — разрез А — А на фиг,1; на фиг.5— разрез Б — Б на фиг.4; на фиг.6 — разрез В-В на фиг.4; на фиг.7 — разрез à — Г на фиг,4; на фиг.8 — разрез Д вЂ” Д на фиг.4 (буквой D обозначен внутренний диаметр патрона; И вЂ” И— плоскость размещения силовых цилиндров).

Устройство для закатки концов трубчатых изделий-баллонов содержит формообразующий механизм 1 с рабочими роликами

2 и механизм 3 зажима заготовки в виде

1731370 патрона 4, привод его вращения, привода зажима патрона, основной и дополнительной кареток 5 и 6 и сменного упора.

Привод вращения патрона с охватывающей его клиновой обоймой 7 содержит 5 шпиндель 8, который радиально связан с патроном посредством соединительных пальцев 9, а также редуктор 10 и двигатель

11. Шпиндель при помощи шлицев 12 связанн ходовой посадкой с шестерней 13 редуктора привода вращения. Один конец шпинделя смонтирован на подшипнике 14 в подвижном узле 15, где неподвижно установлена гайка 16 под ходовой винт 17, осуществляющийй возвратно-поступательное перемещение подвижного узла по направляющим 18 станины 19. Винт закреплен на подшипнике 20, в упорном кронштейне 21 станины и соединен с муфтой 22 с редуктором 23 и двигателем 24. Другой конец шпинделя установлен внутри торцовой расточки диаметром 0 патрона и скреплен с ним при помощи двух пальцев, Эти пальцы состоят из двух участков разных диаметров и установлены в соосных отверстиях патрона р"-.,диально к оси шпинделя. На наружную цилиндрическую поверхность патрона надет кольцевой бандаж 25 с козырьками 26, привинченными к патрону в осевом направлении. Это фиксирует положение пальцев и предотвращает их выпадение под действием центробежных сил, Бандаж смонтирован на подшипниках 27 в дополнительной каретке, установленной по ходовой посадке на направляющих 28 станины.

При этом возможны два исполнения изза того, что шпиндель имеет три опоры: в подвижном узле, шестерне редуктора привода вращения и в дополнительной каретке.

В случае, когда опора шпинделя в дополнительной каретке принимается за основную в сочетании с второй основной опорой (подвижной узел или шестерня), монтаж конца шпинделя в патроне выполняется по диаметру D no ходовой посадке.

При этом пальцы в отверстиях патрона устанавливаются по плотной посадке, а участок пальца меньшего диаметра устанавливается по ходовой посадке в отверстии шпинделя, Во втором случае, когда опора шпинделя в дополнительной каретке принимается

s качестве вспомогательной, а остальные две опоры — основные, то установка конца шпинделя в патроне выполняется по диаметру D с зазором 1 — 3 мм. При этом пальцы выполнены с овальными участками, расположенными в шпинделе, и установлены в отверстии патрона по плотной посадке, а в отверстии шпинделя с ориентированием

50 большей оси овала параллельно оси шпинделя.

Привод зажима патрона включает силовые цилиндры 29 и клиновые захваты 30, Каждый силовой цилиндр установлен на дополнительной каретке и имеет поршень 31 и шток 32, Свободный конец штока посредством тяги 33 шарнирно связан с кронштейном 34 основной каретки. Клиновые захваты привода зажима размещены в пазах 35 патрона. Эти пазы выполнены равномерно по окружности патрона. Захваты взаимодействуют с наклонными плоскостями обоймы, смонтированной на подшипниках 36 в основной каретке. Последняя установлена по ходовой посадке на одних направляющих с дополнительной кареткой.

Для уменьшения опрокидывающего момента, действующего на основную каретку за счет сил трения, возникающих при ее перемещении по направляющим, оси силовых цилиндров размещены в плоскости И вЂ” Р ниже оси обработки на расстояние е, величина которого меньше расстояния от оси обработки до основания и определяется расчетным путем, Сменный упор выполнен в виде стержня

37, радиально установленного в расточке на конце шпинделя и имеющего резьбовое отверстие для крепления болтом 38 сменного ограничителя 39. Доступ к болту облегчают отверстия 40, выполненные в патроне, Для транспортирования заготовки от приемного стола на ось патрона используют убирающийся клещевой захват 41, Устройство для закатки концов работает следующим образом, Двигатель 24 постоянного тока вращает через редуктор 23 и муфту 22 ходовой винт

17, который при помощи гайки 16 приводит в возвратно-поступательное движение по направляющим 18 станины 19 подвижной узел 15 с закрепленным в нем шпинделем 8, В свою очередь, шпиндель 8 при помощи пальцев 9 перемещает патрон 4 и каретки 5 и 6, в которых он смонтирован, по направляющим 28 станины 19.

Путем реверсирования двигателя 24 изменяется направление осевого перемещения шпинделя 8 и патрона 4 заготовки 3, а за счет изменения скорости вращения двигателя 24 изменяется скорость их осевого перемещения. Таким образом, осуществляется возвратно-поступательное перемещение патрона 4 заготовки 3 по, направляющим 28. вправо и влево с любой скоростью в заданном диапазоне скоростей — от минимальной до максимальной, Двигатель 11 постоянного тока вращает в редукторе 10 шестерню 13, которая, охва1731370

10

S0

55 тывая шлицы 12 шпинделя 8, передает ему вращение. При этом за счет выполнения шлицевого соединения по ходовой посадке одновременно с передачей вращения допускается осевое перемещение шпинделя 8 относительно шестерни 13. Таким образом, двигатель 11 при помощи шпинделя 8 через пальцы 9 передает вращение патрону 4 и его клиновым захватам 30 как при остановленном в осевом направлении патроне, так и при его возвратно-поступательном перемещении (при этом двигатель 24 работает).

Путем изменения скорости вращения двигателя 11 можно изменять скорость вращения патрона 4 и, следова-ельно, трубы-заготовки 3.

Загрузку трубы-заготовки 3 в патрон 4 производят следующим образом. Клещевой захват 41 переносит трубу-заготовку 3 с приемного стола на ось вращения патрона непосредственно перед формообразующим механизмом 1, при этом патрон 4 находится в противоположной стороне от него, При втянутых штоках 32 силовых цилиндров-29 каретки 5 и 6 сближаются и клиновые захваты 30 в обойме расходятся, позволяя свободному проходе между ними трубе-заготовке 3. С этой целью включают двигатель

24 и перемещают патрон 4 в сторону формообразующего механизма 1, при контакте заготовки 3 с ограничителем 39 упора клещевой захват 41 убирается в сторону приемного стола. После чего срабатывают силовые цилиндры 29, штоки 32 из них выдвигаются, удаляя каретку 5 от каретки 6, при этом клиновые захваты 30 сходятся и зажимаюттрубу-заготовку 3. Включаютдвигатель 11 и труба-заготовка 3 внедряется в очаг деформации на пониженной скорости, а при помощи роликов 2 закатывается. При этом предварительно нагретый передний конец трубы-заготовки приобретает форму горловины или днища. Обычно нагрев конца трубы-заготовки производят или в проходной печи, или индуктором в районе приемного стола.

Извлечение обработанной трубы (или баллона) из патрона производят в обратном порядке. При этом реверсируют направление вращения двигателя 24 и перемещают патрон 4 в исходное положение, одновременно останавливают двигатель 11 и переключают силовые цилиндры 29 — их каретки

5 и 6 сближаются, и клиновые захваты 30 расходятся, освобождая трубу (баллон). По пути движения патрона 4 клещевой захват

41 зажимает трубу и она выходит из зоны патрона, после чего сбрасывается в карман или укладывается на транспортирующее устройство.

Цикл повторяется.

При необходимости устройство может быть перенастроено на использование труб-заготовок другого типоразмера. Если длина заготовки изменена в небольших пределах, то меняют только сменный ограничитель 39, для чего выкручивают болт 38 из резьбового отверстия стержня 37, извлекают ограничитель 39, устанавливают íà его место ограничитель требуемого типоразмера и болтом 38 крепят этот новый ограничитель со стержнем 37. Если длина и диаметр заготовки изменены в значительных пределах, то устанавливают другой сменный ограничитель 39, патрон 4 с другими клиновыми захватами 30, при этом меняют и формующие ролики 2, Предложенное устройство может работать также при торцовой загрузке заготовок и без остановки вращения патрона.

Предложенное устройство для закатки концов трубчатых изделий (баллонов) по сравнению с известными позволяет за счет расширения технологических возможностей по изготовлению баллонов в широком диапазоне типоразмеров применять в ряде случаев одно устройство вместо двух, а также повысить надежность и сократить ремонтные работы, При этом на 20 — 30% экономятся производственные площади и капитальные затраты, а также затраты на изготовление и эксплуатацию оборудования.

Формула изобретения

1. Устройство для закатки концов трубчатых изделий, содержащее размещенные на основании формообразующий механизм и механизм зажима заготовки в виде патрона, привода его вращения, включающего шпиндель, охватывающий патрон клиновой обоймы, привода зажима патрона, включающего силовой цилиндр, каретки, несущей патрон с обоймой и установленной с возможностью возвратно-поступательного перемещения по направляющим станины вдоль оси обработки, и сменного упора, расположенного в патроне, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет увеличения диапазона типоразмеров обрабатываемых заготовок и повышения надежности, механизм зажима снабжен дополнительной кареткой, расположенной соосно основной на направляющих, и пальцами, радиально связывающими патрон со шпинделем, а привод зажима патрона снабжен дополнительным силовым цилиндром, при этом основной и дополнительный силовые цилиндры установлены параллельно оси обработки в диаметральной плоскости, параллельной

1731370 плоскости основания, ниже оси обработки на расстоянии, величина которого меньше расстояния от оси обработки до основания, поршень и шток каждого силового цилиндра шарнирно связаны с основной и дополни- 5 тельной каретками.

2. Устройство по п.1, отл и ч а ю щеес я тем, что сменный упор выполнен в виде радиально установленного в шпинделе на участке между приводным его концом и до- 10 полнительной кареткой стержня с резьбовым отверстием, своей остью совпадающим с осью патрона, сменного ограничителя и болта, жестко соединяющего ограничитель со стержнем.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что участки пальцев, расположенные в патроне, выполнены овальными, при этом большая ось овала параллельна оси патрона.

1731370