СБОРОЧНО-СВАРОЧНЫЙ СТАН Российский патент 2009 года по МПК B23K37/04 B23K101/06 B21C37/08 

Изобретение относится к области трубосварочного производства, а точнее к производству прямошовных сварных труб большого диаметра.

Известен сборочно-сварочный стан, содержащий стационарную поперечину, несущую направляющую со сварочным аппаратом и механизм зажима продольных кромок сформованной трубной заготовки (США, №3377013, 228-44. заявл. 22.04.66, опубл. 9.04.68).

Труба зажимается швом вниз и сваривается изнутри. Направляющая со сварочным аппаратом, установленная на стационарной поперечине, располагается внутри трубной заготовки. Механизм зажима продольных кромок включает регулируемые по высоте нижние губки и верхние губки, закрепленные постоянно на стационарной поперечине, которые могут быть непрерывными или установлены с зазором по длине относительно друг друга. Кромки трубной заготовки размещаются между открытыми нижними губками и зажимаются ими при перемещении их механизмом подъема к верхним губкам и от них.

Недостаток этого устройства заключается в том, что стык продольных кромок находится внутри трубной заготовки, а это снижает технологические возможности устройства в отношении длины свариваемых труб и не позволит получить сварной шов высокого качества из-за сложности контроля величины зазора между свариваемыми кромками и возможного естественного прогиба трубной заготовки от собственного веса.

Наиболее близким по технической сущности является сборочно-сварочный стан, содержащий эстакаду с направляющими, на которых установлена приводная несущая сварочный аппарат каретка, механизм зажима, включающий прижимные и опорные губки, механизм сближения продольных кромок сформованной трубной заготовки и средство установки разделительного ножа (пат. Великобритании, №1568934, кл. В23К 37/00, заявл. 6.02.1978, опубл. 27.10.1980). Механизм зажима и сближения кромок включает консольную балку с неподвижными опорными губками, размещаемыми внутри трубной заготовки по обе стороны от стыка, и подвижные прижимные губки, установленные снаружи трубной заготовки противоположно опорным губкам.

Недоформованные, расположенные под углом друг к другу продольные кромки трубной заготовки под действием прижимных губок, шарнирно связанных со штоком гидроцилиндров, постепенно поворачиваясь, сближаются и прижимаются к неподвижным опорным губкам. Разделительный нож перемещается вдоль стыка посредством гидроцилиндра.

Недостатком этого устройства является невозможность получать качественные трубы большой длины и большого диаметра в связи с тем, что под действием веса консоль, несущая опорные губки, будет испытывать значительные изгибающие усилия, разделительный нож не является базой трубной заготовки при сведении ее продольных кромок под действием подвижных прижимных губок.

Задача настоящего изобретения состоит в создании сборочно-сварочного стана с высокими технологическими возможностями и позволяющего изготовлять трубы высокого качества.

Поставленная задача достигается тем, что сборочно-сварочный стан, содержащий эстакаду с направляющими, на которых установлена приводная несущая сварочный аппарат каретка, механизм зажима, включающий прижимные и опорные губки, механизм сближения продольных кромок сформованной трубной заготовки и средство установки разделительного ножа, согласно изобретению снабжен механизмом подъема трубной заготовки, выполненным в виде рамы, несущей призмы и подъемные транспортные ролики, механизм сближения продольных кромок выполнен в виде размещенных на раме симметрично оси заготовки синхронно перемещаемых одноплечих поворотных рычагов, свободные концы которых снабжены подпружиненными упорами, взаимодействующими с заготовкой, разделительные ножи жестко смонтированы на концах одноплечих поворотных рычагов, размещенных в окнах эстакады на стороне, противоположной направляющей с кареткой. Рама механизма подъема смонтирована на торцах вертикальных зубчатых реек, взаимодействующих с шестернями, имеющими общий привод вращения. Опорные губки механизма зажима продольных кромок жестко закреплены на эстакаде, а прижимные губки смонтированы на консольной штанге, расположенной соосно с механизмом подъема, установленной с возможностью изменения положения по высоте и снабженной опорными роликами и подвижными опорными нижними губками.

Нижние опорные губки механизма зажима продольных кромок закреплены на торцах зубчатых реек, установленных вертикально в консольной штанге и связанных с закрепленными на штанге шестернями, имеющими общий привод вращения. Синхронизирующее средство механизма сближения продольных кромок размещено в торцевой входной части стана и выполнено в виде одноплечих рычагов, жестко насаженных на валы, несущие поворотные рычаги механизма сближения, и свободные концы которых, лежащие в одной вертикальной плоскости, связаны между собой тягой. Транспортные ролики механизма подъема установлены в корпусах рычажного типа, смонтированных на раме механизма с возможностью вертикального перемещения и взаимодействия с упорами, закрепленными на фундаменте. Также транспортные ролики механизма подъема трубной заготовки могут быть смонтированы на раме в корпусах с подвижными вертикальными цилиндрическими направляющими, при этом нижние концы направляющих взаимодействуют с упорами, установленными на фундаменте.

Такое конструктивное выполнение сборочно-сварочного стана обеспечит высокие технологические возможности и высокое качество сварных труб благодаря тому, что в процессе сварки трубная заготовка лежит на призмах механизма подъема, а это исключает изгиб трубы как короткой, так и длинной. Механизмы подъема и зажима позволяют сваривать трубы различных диаметров. При этом механизм сближения продольных кромок позволит получить качественный шов при различных зазорах между продольными кромками в исходной трубной заготовке.

Благодаря тому что базовыми элементами для качественной сборки трубной заготовки по превышению наружных поверхностей продольных кромок относительно друг друга являются жестко закрепленные на эстакаде опорные губки, а базовыми элементами для более точного размещения стыка полностью сведенных продольных кромок относительно вертикальной плоскости, в которой перемещается ось головки сварочного аппарата, являются разделительные ножи, жестко установленные на рычагах и валу, обеспечивается гарантированное качество сборки кромок трубной заготовки как дуговой, так и лазерной сварки.

Конструктивное выполнение свободных концов рычагов механизма сближения продольных кромок трубной заготовки в виде сдвоенных частей с подпружиненными упорами на концах позволяет без сменных деталей производить качественную сборку продольных кромок различных типоразмеров трубных заготовок. Данная конструкция позволяет сборку меньших диаметров производить двумя нижними подпружиненными упорами, а сборку больших диаметров - четырьмя подпружиненными упорами. При этом в процессе сведения кромок не возникают усилия, направленные на вертикальное перемещение продольных кромок.

Для пояснения изобретения ниже приводится конкретный пример выполнения изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 изображен сборочно-сварочный стан, общий вид.

На фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

На фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1.

На фиг.4 - разрез В-В на фиг.1.

На фиг.5 - разрез Г-Г на фиг.1.

На фиг.6 - разрез Д-Д на фиг.5.

На фиг.7 - место Е на фиг.1.

На фиг.8 - разрез Ж-Ж на фиг.1 (вариант).

Сборочно-сварочный стан состоит из приемного рольганга 1 с транспортными роликами 2 и устройством предварительной ориентации продольных кромок трубной заготовки в виде приводных подъемно-поворотных роликов 3, эстакады 4, закрепленной на фундаменте с помощью стоек 5 и снабженной в средней части продольным сквозным пазом 6. На эстакаде 4 сверху установлены направляющие 7, на которых смонтирована приводная каретка 8, несущая сварочный аппарат 9. Рядом с направляющими 7 на эстакаде 4 размещен кабелеукладчик 10 энергоносителей приводной каретки 8 и сварочного аппарата 9. Между стойками 5 смонтированы механизмы вертикального подъема трубной заготовки, зажима и сближения продольных кромок. Механизм подъема трубной заготовки выполнен в виде рамы 11 с установленными на ней призмами 12 для приема трубной заготовки 13 и подъемными транспортными роликами 14. Рама 11 смонтирована на торцах вертикальных зубчатых реек 15, взаимодействующих с размещенными на подшипниках качения в опорах 16 цилиндрическими шестернями 17, соединенными между собой валами 18 и приводом вращения 19, закрепленными на фундаменте.

Транспортные ролики 14 установлены в корпусах 20, смонтированных на раме 11 посредством осей 21, установленных в подшипниках скольжения 22, с возможностью вертикального перемещения и взаимодействия с упорами 23, жестко закрепленными на фундаменте.

Механизм зажима продольных кромок размещен над рамой 11 механизма подъема. Опорные губки 24 механизма жестко закреплены на эстакаде 4 по обе стороны от паза 6. Прижимные губки 25 смонтированы на консольной штанге 26, снабженной нижними подвижными опорными губками 27 и опорными роликами 28. Штанга 26 закреплена на отдельно стоящей стойке 29 с возможностью свободного вертикального перемещения. Нижние опорные губки 27 жестко закреплены на торцах зубчатых реек 30, установленных вертикально в штанге 26 и взаимодействующих с размещенными в этой штанге на подшипниках качения цилиндрическими шестернями 31, соединенными между собой валами 32 с общим приводом вращения 33. Механизм сближения продольных кромок размещен на раме 11 по обе стороны призм 12 и выполнен в виде синхронно перемещаемых одноплечих поворотных рычагов 34, свободные концы которых снабжены подпружиненными упорами 35, взаимодействующими с трубной заготовкой 13. Рычаги 34 установлены на валах 36. Синхронизирующее средство размещено в торцовой части стана по ходу движения трубной заготовки и выполнено в виде жестко насаженных на валы 36 одноплечих рычагов 37, свободные концы которых, лежащие в одной вертикальной плоскости, связаны между собой тягой 38.

Разделительные ножи 39 жестко смонтированы на концах одноплечих поворотных рычагов 40, размещенных в окнах 41 эстакады на стороне, противоположной направляющей 7 с кареткой 8.

На стойке 29, несущей штангу 26 механизма зажима, предусмотрен аварийный упор 42.

Стан снабжен системой питания и управления 43 приводов. Кроме этого, подъемные транспортные ролики 14 могут быть размещены в корпусах 44 с цилиндрическими направляющими 45, проходящими через втулки скольжения 46 рамы 11 и взаимодействующими с упорами 47, установленными на фундаменте.

Сборочно-сварочный стан работает следующим образом.

В исходном положении рама 11 механизма вертикального подъема трубной заготовки с призмами 12 находится в нижнем положении. Транспортные ролики 14 находятся на одном уровне с транспортными роликами 2, но выше уровня призм 12. В этом положении корпусы 20 транспортных роликов 14 упираются в упоры 23. Механизм зажима продольных кромок трубной заготовки находится в нижнем положении и своими опорными роликами 28 опирается на транспортные ролики 14 механизма подъема. Поворотные рычаги 34 механизма сближения продольных кромок разведены. Одноплечие поворотные рычаги 40 с разделительным ножом 39 находятся в поднятом выше паза 6 эстакады 4 положении.

Приводная каретка 8 со сварочным аппаратом 9 находится в крайнем левом положении (см. фиг.1).

Сформованная трубная заготовка 13 подается на приемный рольганг 1, где подъемно-поворотными роликами 3 производится предварительная ориентация продольных кромок. Для этого включаются приводы вращения транспортных роликов 2 и заготовка 13 после прохождения подъемно-поворотных роликов 3 останавливается. Включаются приводы подъема и вращения подъемно-поворотных роликов 3. Трубная заготовка 13 своим продольным зазором между кромками устанавливается в верхнее положение симметрично вертикальной плоскости, проходящей через ось стана. После этого включается привод механизма зажима продольных кромок и штанга 26 вместе с опорными роликами 28 поднимается на величину толщины стенки трубной заготовки 13. При этом нижние опорные губки 27 упираются в призмы 12 механизма подъема трубной заготовки. Включаются приводы вращения транспортных роликов 2 и 14. Передний конец трубной заготовки надвигается на механизм зажима и после того, как пройдет первый опорный ролик 28 механизма, останавливается. Привод механизма зажима переключается на противоположное вращение, нижние опорные губки 27 поднимаются выше опорных роликов 28. Снова включаются приводы вращения транспортных роликов 2 и 14, и трубная заготовка 13 перемещается в крайнее правое положение и останавливается (см. фиг.1). Рама 11 призмами 12 поднимает трубную заготовку 13 до упора ее продольных кромок в опорные губки 24 на эстакаде 4 и останавливается. При этом нижние опорные губки 27, касаясь нижней внутренней поверхности заготовки 13, поднимают штангу 26 до упора ее прижимных губок 25 в верхнюю внутреннюю поверхность заготовки 13 и прижимают продольные кромки к опорным губкам 24 на эстакаде 4. Рычаги 40 опускаются, при этом разделительные ножи 39 заводятся в зазор между продольными кромками трубной заготовки 13. Реле давления включает подачу рабочей жидкости в гидромотор. После этого в работу включается механизм сближения продольных кромок. Подпружиненные упоры 35 при повороте рычагов 34 коснутся наружной поверхности трубной заготовки 13 и при дальнейшем движении будут сводить продольные кромки до их упора в разделительный нож 39. Начинается медленный подъем рычагов 40 с разделительным ножом 39. В конце подъема разделительных ножей 39 продольные кромки трубной заготовки полностью сблизятся.

Включается повышенное давление в приводы механизмов подъема, зажима и сближения продольных кромок трубной заготовки. Затем включается привод перемещения каретки 8 со сварочным аппаратом (лазерной или дуговой сварки). Производится наложение технологического продольного сварного шва.

После получения сварного шва по всей длине трубной заготовки приводы механизмов подъема, зажима и сближения продольных кромок возвращают их в исходное положение.

Включаются приводы транспортных роликов 2 и 14, и сваренная труба передается на следующую технологическую позицию.

Далее процесс повторяется.

Предложенный сборочно-сварочный стан по сравнению с известными позволяет получать качественные сварные трубы большого диаметра различных типоразмеров.

Изобретение относится к области сварки, в частности к сборочно-сварочному стану, и может быть использовано при производстве прямошовных сварных труб большого диаметра. Сборочно-сварочный стан содержит эстакаду с направляющими, на которых установлена приводная несущая сварочный аппарат каретка, механизм зажима, включающий опорные и прижимные губки, механизм сближения кромок сформованной трубной заготовки и средство установки разделительного ножа. Механизм подъема трубной заготовки выполнен в виде рамы, несущей призмы и подъемные транспортные ролики. Механизм сближения продольных кромок выполнен в виде размещенных на раме симметрично оси заготовки синхронно перемещаемых одноплечих поворотных рычагов, свободные концы которых снабжены подпружиненными упорами, взаимодействующими с заготовкой. Разделительные ножи жестко смонтированы на концах одноплечих поворотных рычагов, размещенных в окнах эстакады на стороне, противоположной направляющей с кареткой. Изобретение позволяет получать качественные сварные трубы большого диаметра различных типоразмеров. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Сборочно-сварочный стан, содержащий эстакаду с направляющими, на которых установлена приводная каретка, несущая сварочный аппарат, механизм зажима продольных кромок, включающий прижимные и опорные губки, механизм сближения продольных кромок сформованной трубной заготовки и средство установки разделительного ножа, отличающийся тем, что он снабжен механизмом подъема трубной заготовки, выполненным в виде рамы, несущей призмы и подъемные транспортные ролики, механизм сближения продольных кромок выполнен в виде размещенных на раме симметрично оси заготовки синхронно перемещаемых одноплечих поворотных рычагов, свободные концы которых снабжены подпружиненными упорами, взаимодействующими с заготовкой, а разделительные ножи жестко смонтированы на концах одноплечих поворотных рычагов, размещенных в окнах эстакады на стороне, противоположной направляющей с кареткой.

2. Сборочно-сварочный стан по п.1, отличающийся тем, что рама механизма подъема смонтирована на торцах вертикальных зубчатых реек, взаимодействующих с шестернями, имеющими общий привод.

3. Сборочно-сварочный стан по п.1, отличающийся тем, что опорные губки механизма зажима продольных кромок жестко закреплены на эстакаде, а прижимные губки смонтированы на консольной штанге, расположенной соосно с механизмом подъема, установленной с возможностью изменения положения по высоте и снабженной опорными роликами и подвижными опорными нижними губками.

4. Сборочно-сварочный стан по п.1, отличающийся тем, что механизм зажима продольных кромок снабжен опорными нижними губками, закрепленными на торцах зубчатых реек, установленных вертикально в штанге и связанных с закрепленными на полой штанге шестернями, имеющими общий привод вращения.

5. Сборочно-сварочный стан по п.1, отличающийся тем, что механизм сближения продольных кромок снабжен синхронизирующим средством, которое размещено в торцевой входной части стана и выполнено в виде одноплечих рычагов, жестко насаженных на валы, несущие поворотные рычаги механизма сближения, и свободные концы которых, лежащие в одной вертикальной плоскости, связаны между собой тягой.

6. Стан сборочно-сварочный по п.1, отличающийся тем, что транспортные ролики механизма подъема установлены в корпусах рычажного типа, смонтированных на раме механизма с возможностью вертикального перемещения и взаимодействия с упорами, закрепленными на фундаменте.

7. Сборочно-сварочный стан по п.1, отличающийся тем, что транспортные ролики механизма подъема трубной заготовки смонтированы на раме в корпусах с подвижными вертикальными цилиндрическими направляющими, при этом нижние концы направляющих взаимодействуют с упорами, установленными на фундаменте.