Устройство для формирования конусообразного свайного наконечника и способ формирования конусообразного свайного наконечника Российский патент 2024 года по МПК B21D41/04 B21D51/10 

Группа изобретений относится к устройствам обработки металлов давлением и предназначена для изготовления конуса на предварительно раскроенном на сектора конце трубы путем их гибки и может быть применена в строительной отрасли промышленности.

Известно устройство для формирования конусообразного свайного наконечника и способ формирования конусообразного свайного наконечника, при этом устройство содержит полый цилиндрический корпус, на периферии которого установлены диаметрально расположенные обжимные губки, соединенные с приводными механизмами, закрепленными на корпусе, а способ заключается в том, что в отверстие, выполненное в полом цилиндрическом корпусе устройства подают заготовку и располагают конец заготовки между обжимными губками устройства после чего приводят в действие приводные механизмы, передающие усилие на губки, которые загибают сектора, выполненные на конце заготовки [RU 2630141 C1, дата публикации: 05.09.2017 г.]

Недостатком известного технического решения являются недостаточно высокие эксплуатационные характеристики устройства для формирования конусообразного свайного наконечника ввиду реализации приводных механизмов для формирования конусообразного свайного наконечника независимо друг от друга, из-за чего возможно приложение на сектора заготовки неравномерного усилия сгиба, что негативно сказывается на сведении полученного конусообразного свайного наконечника. При этом использование корпуса с фиксированным диаметром отверстия под заготовку влечет за собой отсутствие возможности формирования конусообразного свайного наконечника на различных по диаметру заготовках. Также приложение усилия сгиба напрямую от приводного механизма на губки увеличивает усилие, которое необходимо развить приводным механизмом, что ведет к повышению затрачиваемых энергетических ресурсов на формирование конусообразного свайного наконечника, а также повышению риска выхода из строя приводного механизма и риска получения травмы сотрудником, управляющим устройством для формирования конусообразного свайного наконечника.

В качестве прототипа выбрано устройство для формирования конусообразного свайного наконечника и способ формирования конусообразного свайного наконечника, при этом устройство содержит корпус, выполненный в виде правильного шестиугольника и имеющий отверстие для установки заготовки, на котором закреплены диаметрально расположенные обжимные губки, подвижно соединенные цепной передачей с приводными механизмами, причем две обжимные губки соединены напрямую с соответствующим приводным механизмом, а способ заключается в том, что в отверстие в корпусе подают заготовку и фиксируют ее конец таким образом, чтобы каждый сектор заготовки располагался напротив губок, после чего приводят в действие приводные механизмы, которые приводят в движение приводные рейки, передающие усилие через цепную передачу на обжимные губки, за счет чего губки сводятся, загибая сектора заготовки [CN 201231393Y, дата публикации: 06.05.2009 г.]

Преимуществом прототипа перед известным техническим решением является использование цепной передачи для равномерного распределения усилия, развиваемого приводными механизмами, между обжимными губками, что положительно сказывается на точности сведения секторов заготовки и качестве получаемого изделия.

Однако недостатком прототипа также являются недостаточно высокие эксплуатационные характеристики устройства для формирования конусообразного свайного наконечника ввиду реализация непрямой связи между приводными механизмами и обжимными губками. Использование цепной передачи в качестве передающего усилие механизма повышает энергетические потери при передаче усилия от приводных механизмов к обжимным губкам, а также повышает риск получения травм сотрудником, использующим данное устройство для формирования конусообразного свайного наконечника, что ухудшает эксплуатационные характеристики устройства для формирования конусообразного свайного наконечника. Также в качестве аналогичного известному техническому решению недостатка прототипа можно выделить отсутствие возможности формирования конусообразного свайного наконечника на различных по диаметру заготовках ввиду реализации отверстия в корпусе с фиксированным диаметром под заготовку, что ухудшает эксплуатационные характеристики устройства для формирования конусообразного свайного наконечника.

Таким образом, на данный момент в уровне техники отсутствует решение, обеспечивающее возможность использования устройства с разным типоразмером заготовок при сопутствующем обеспечении высокой точности формируемого конусообразного свайного наконечника.

Техническая проблема, на решение которой направлена группа изобретений, заключается в необходимости улучшения эксплуатационных характеристик устройств и способов формирования конусообразного свайного наконечника.

Технический результат, на достижение которого направлена группа изобретений, заключается в создании устройства для формирования конусообразного свайного наконечника, имеющего возможность использования заготовок с различным типоразмером при сопутствующем повышении точности формируемого устройством конусообразного свайного наконечника на конце заготовки.

Дополнительный технический результат, на достижение которого направлена группа изобретений, заключается в улучшении массогабаритных характеристик устройства для формирования конусообразного свайного наконечника.

Дополнительный технический результат, на достижение которого направлена группа изобретений, заключается в повышении эффективности устройства для формирования конусообразного свайного наконечника.

Дополнительный технический результат, на достижение которого направлена группа изобретений, заключается в снижении травмоопасности устройства для формирования конусообразного свайного наконечника.

Сущность первого изобретения из группы изобретений заключается в следующем.

Устройство для формирования конусообразного свайного наконечника содержит корпус, включающий привод устройства, соединенный с диаметрально расположенными обжимными губками. В отличие от прототипа корпус выполнен в виде неподвижной крышки, вдоль оси которой установлен привод устройства, а устройство дополнительно содержит подвижную крышку, установленную на приводе, и две группы соединенных друг с другом рычагов, соединяющих при этом подвижную и неподвижную крышки между собой, обжимные губки, установленные на концах рычагов, присоединенных к неподвижной крышке, и по меньшей мере две диаметрально противоположные обжимные губки выполнены ведущими и удлинены относительно вспомогательных обжимных губок при этом каждая из ведущих губок имеет элемент для зацепления с ответным элементом на секторе предварительно раскроенного конца заготовки.

Сущность второго изобретения из группы изобретений заключается в следующем.

Способ формирования конусообразного свайного наконечника, включающий установку заготовки с предварительно раскроенным на сектора концом между диаметрально разомкнутыми обжимными губками устройства для формирования конусообразного свайного наконечника, имеющего привод, и обжатие секторов на конце заготовки в направлении ее центральной оси с формированием конусообразного свайного наконечника путем смыкания обжимных губок устройства посредством привода, отличающийся тем, что используют устройство для формирования конусообразного свайного наконечника по п. 1 и заготовку с выполненными на секторах элементами для зацепления с ответными элементами ведущих губок устройства, а после установки заготовки между диаметрально разомкнутыми обжимными губками по меньшей мере два сектора конца заготовки фиксируют в ведущих губках путем совмещения элементов для зацепления на ведущих губках и секторах.

Устройство для формирования конусообразного свайного наконечника обеспечивает возможность получения изделия из предварительно раскроенной на сектора заготовки.

Корпус устройства для формирования конусообразного свайного наконечника выполнен в виде неподвижной крышки и обеспечивает возможность размещения и установки компонентов устройства. Неподвижная крышка имеет в поперечном сечении круглую форму.

Неподвижная крышка имеет центральное отверстие и радиально расположенные на боковой поверхности фланцы для крепления рычагов. Также неподвижная крышка обеспечивает возможность закрепления привода. Привод обеспечивает возможность развития механического усилия, передаваемого на подвижную крышку. Привод может быть выполнен в виде электрического, пневматического, винтового, магнитно-импульсного или иного привода.

Привод может быть установлен с наружной стороны неподвижной крышки устройства. При этом неподвижная крышка может иметь внутреннюю полость, обеспечивающую возможность размещения привода внутри неподвижной крышки, что улучшает массогабаритные характеристики устройства для формирования конусообразного свайного наконечника. При этом, для дополнительного повышения точности формируемого устройством конусообразного свайного наконечника привод может быть выполнен гидравлическим. Также для дополнительного улучшения габаритных характеристик устройства для формирования конусообразного свайного наконечника гидравлический привод может быть выполнен в виде гильзы с установленными внутрь нее штоком с поршнем и направляющей, выполненной с возможностью скольжения по поверхности штока, при этом шток может быть закреплен в отверстии неподвижной крышки, а внутри штока могут быть выполнены каналы для подвода гидравлической жидкости.

Для дополнительного повышения точности формируемого устройством конусообразного свайного наконечника неподвижная крышка может содержать центрующие ролики, закрепленные во внутренней полости крышки и взаимодействующие с наружной поверхностью гильзы. При этом, для дополнительного повышения точности формируемого устройством конусообразного свайного наконечника неподвижная крышка может содержать по меньшей мере три центрующих ролика, расположенных радиально, относительно гильзы.

Подвижная крышка закреплена на конце привода и обеспечивает возможность передачи механического усилия привода на рычаги. Подвижная крышка может иметь плоскоцилиндрическую форму. При этом, для дополнительного улучшения массогабаритных характеристик устройства для формирования конусообразного свайного наконечника подвижная крышка может иметь П-образную форму в поперечном сечении и внутренней поверхностью может быть закреплена на подвижном элементе привода. Подвижная крышка может быть выполнена с возможностью размещения внутри неподвижной крышки, для чего в неподвижной крышке может быть выполнена полость, что улучшает массогабаритные характеристики устройства для формирования конусообразного свайного наконечника.

Две группы рычагов обеспечивают возможность передачи механического усилия на от подвижной крышки на обжимные губки, что обеспечивает возможность использования заготовок с различными типоразмерами. Для этого концы одной группы подвижно соединены с подвижной крышкой, обеспечивая их тяговую функцию, а концы другой группы подвижно соединены с неподвижной крышкой, обеспечивая их направляющую функцию. При этом концы одной группы рычагов соединены с противоположными частями второй группы рычагов, а концы второй группы рычагов подвижно соединены с обжимными губками. Подвижное соединение может обеспечиваться посредством осей любого типа или иных аналогичных элементов.

Рычаги могут иметь прямую форму. При этом для дополнительного повышения точности формируемого устройством конусообразного свайного наконечника рычаги могут иметь треугольную форму. При этом для дополнительного повышения точности формируемого устройством конусообразного свайного наконечника рычаги могут быть закреплены относительно подвижной крышки посредством Y-образных элементов крепления, фиксирующих концы рычагов. При этом для снижения травмоопасности устройства для формирования конусообразного свайного наконечника на наружной поверхности рычагов могут быть закреплены щитки.

Обжимные губки обеспечивают возможность приложения механического усилия на сектора заготовки, тем самым формируя конусообразный свайный наконечник. Обжимные губки расположены радиально относительно продольной оси привода. При этом для повышения точности формируемого устройством конусообразного свайного наконечника по меньшей мере две диаметрально противоположно расположенные губки выполнены ведущими, вследствие чего они удлинены относительно других обжимных губок (вспомогательных) и имеют элемент зацепления с ответным элементом на секторе заготовки. Элемент зацепления может быть представлен отверстием, выступом или проушиной. При этом, для дополнительного повышения точности формируемого устройством конусообразного свайного наконечника элемент зацепления может быть представлен в виде цилиндрического выступа на конце ведущей губки. Также, для дополнительного снижения массогабаритных характеристик устройства для формирования конусообразного свайного наконечника на торцевой поверхности с внешней стороны заготовки вспомогательных губок может быть выполнен скос.

Дополнительно, для упрощения эксплуатации устройства для формирования конусообразного свайного наконечника оно может быть закреплено на опорной конструкции. При этом, для обеспечения возможности интегрирования устройства в производственную линию опорная конструкция может иметь привод наклона, обеспечивающий возможность регулирования высоты устройства для формирования конусообразного свайного наконечника. Привод наклона может быть выполнен в виде электрического, пневматического, винтового, магнитно-импульсного или иного привода.

Заготовка представляет собой трубное изделие, конец которого предварительно раскраивают на секторы. При этом количество секторов, как правило, совпадает с количеством обжимных губок. При этом на по меньшей мере двух диаметрально противоположных секторах выполняют элементы для зацепления с ответными элементами ведущих губок. Внешний диаметр заготовки может составлять от 159 до 530 мм.

Группа изобретений может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о ее соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость».

Группа изобретений характеризуется ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что корпус выполнен в виде неподвижной крышки, вдоль оси которой установлен привод устройства, а устройство дополнительно содержит подвижную крышку, установленную на приводе, и две группы соединенных друг с другом рычагов, соединяющих при этом подвижную и неподвижную крышки между собой, обжимные губки, установленные на концах рычагов, присоединенных к неподвижной крышке и по меньшей мере две диаметрально противоположные обжимные губки, выполненные ведущими и удлиненные относительно вспомогательных обжимных губок при этом каждая из ведущих губок имеет элемент для зацепления с ответным элементом на секторе предварительно раскроенного конца заготовки.

Совокупность существенных признаков в конструкции устройства, включающих неподвижную крышку, внутри которой установлен привод, соединенный через группу рычагов с обжимными губками, позволяет увеличить расстояние, на которое возможно развести обжимные губки, а также реализовать возможность установки заготовки с внешней стороны подвижной крышки устройства, тем самым увеличивая диапазон диаметров заготовок, которые возможно использовать в совокупности с устройством. При этом выполнение обжимных губок удлиненными с возможностью их зацепления за сектора заготовки позволяет реализовать равномерное продвижение заготовки в направлении смыкания обжимных губок по мере формирования конусообразного свайного наконечника.

Благодаря этому обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в создании устройства для формирования конусообразного свайного наконечника, имеющего возможность использования заготовок с различным типоразмером при сопутствующем повышении точности формируемого устройством конусообразного свайного наконечника на конце заготовки, тем самым улучшаются эксплуатационные характеристики устройств и способов формирования конусообразного свайного наконечника.

Группа изобретений обладает ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, что свидетельствует о ее соответствии критерию патентоспособности «новизна».

Из уровня техники не известны существенные признаки группы изобретений. Ввиду этого группа изобретений соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».

Изобретения из группы изобретений связаны между собой и образуют единый изобретательский замысел, что свидетельствует о соответствии группы изобретений критерию патентоспособности «единство изобретения».

Группа изобретений поясняется следующими фигурами.

Фиг. 1 - Устройство для формирования конусообразного свайного наконечника, установленное на опорной конструкции, изометрия.

Фиг. 2 - Устройство для формирования конусообразного свайного наконечника, установленное на опорной конструкции, вид сзади.

Фиг. 3 - Устройство для формирования конусообразного свайного наконечника, разрез А-А.

Фиг. 4 - Устройство для формирования конусообразного свайного наконечника, разрез Б-Б.

Фиг. 5 - Заготовка конусообразного свайного наконечника, продольный разрез.

Для иллюстрации возможности реализации и более полного понимания сути группы изобретений ниже представлен вариант ее осуществления, который может быть любым образом изменен или дополнен, при этом настоящая группа изобретений ни в коем случае не ограничивается представленным вариантом.

Устройство для формирования конусообразного свайного наконечника содержит корпус, выполненный в виде неподвижной крышки 10, во внутренней полости которой установлены три центрующих ролика 12, а на боковой поверхности радиально расположены и закреплены фланцы 14, к которым, посредством осей 16 с возможностью радиального вращения, присоединена группа 18 треугольных рычагов.

В центральном отверстии неподвижной крышки 10 установлен гидравлический привод устройства для формирования конусообразного свайного наконечника, выполненный в виде штока 20, закрепленного в отверстии неподвижной крышки 10, на котором зафиксирован поршень 22, при этом внутри штока 20 выполнены каналы для подвода гидравлической жидкости. На поршне 22 зафиксированы гильза 24, с установленной внутри нее направляющей 26, выполненной с возможностью скольжения по поверхности штока 20, и подвижная крышка 28, соединенная осями 30 с группой 32 треугольных рычагов, которые осями 34 с возможностью радиального вращения соединены с группой 18 треугольных рычагов. К группе 18 треугольных рычагов осями 36 с возможностью радиального вращения присоединены ведущие обжимные губки 38. Аналогично присоединены вспомогательные обжимные губки. Ведущие обжимные губки 38 расположены диаметрально противоположно, их длина превышает длину вспомогательных губок, а на концах они имеют цилиндрические выступы 40. При этом с наружной стороны рычагов установлены щитки 42.

Устройство для формирования конусообразного свайного наконечника закреплено на опорной конструкции, состоящей из Г-образной балки 44, подвижно закрепленной на площадке 46, при этом площадка 46 и балка 44 соединены между собой гидравлическим приводом 48 наклона, а на балке 44 закреплена ответная часть 50 опорной конструкции, на которой закреплен распределительный блок 52, к которому прикреплены два рычага 54 и 56 и гидравлические магистрали 58, подключенные к приводам.

Группа изобретений работает следующим образом.

Перед началом формирования конусообразного свайного наконечника берут заготовку в виде трубы, на конце которой выполняют пропилы под углом таким образом, чтобы образовывались треугольные сектора 60, причем количество секторов 60 равняется количеству обжимных губок. После этого, в двух диаметрально противоположных секторах 60, на расстоянии, равном длине расположения цилиндрических выступов 40 на ведущих губках 38, выполняют отверстия.

Для формирования конусообразного свайного наконечника рычаг 54 управления гидравлическим приводом переводят в положение размыкания губок, после чего гильза 24 выдвигается, разжимая обжимные губки.

Заготовку устанавливают вручную или автоматизировано между обжимными губками так, чтобы продольная ось заготовки совпадала с продольной осью устройства для формирования конусообразного свайного наконечника, а внешняя поверхность секторов 60 была расположена напротив рабочих плоскостей обжимных губок, при этом сектора 60, с выполненными отверстиями ориентируют напротив плоскостей ведущих губок 38. Затем заготовку фиксируют цилиндрическими выступами 40 в отверстиях секторов 60.

Рычаг 54 управления гидравлическим приводом переводят в положение смыкания губок, после чего гильза 24 перемещается в обратном направлении, сжимая губки и тем самым обжимая подготовленные сектора 60 до их смыкания между собой и получения конусообразного свайного наконечника.

Таким образом, обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в создании устройства для формирования конусообразного свайного наконечника, имеющего возможность использования заготовок с различным типоразмером при сопутствующем повышении точности формируемого устройством конусообразного свайного наконечника на конце заготовки, тем самым улучшаются эксплуатационные характеристики устройств и способов формирования конусообразного свайного наконечника.

Изобретения относятся к области обработки металлов давлением и могут быть использованы в строительной отрасли при изготовлении конуса на предварительно раскроенном на сектора конце трубы. Устройство для формирования конусообразного свайного наконечника содержит корпус в виде неподвижной крышки, вдоль оси которой установлен привод, соединенный с диаметрально расположенными обжимными губками. На приводе установлена подвижная крышка, которая соединена с неподвижной крышкой двумя группами соединенных друг с другом рычагов. Обжимные губки установлены на концах рычагов, присоединенных к неподвижной крышке. По меньшей мере две диаметрально противоположные обжимные губки выполнены ведущими и удлинены относительно вспомогательных обжимных губок. Каждая из ведущих губок имеет элемент для зацепления с ответным элементом на секторе раскроенного конца заготовки. В результате обеспечивается возможность использования заготовок различных типоразмеров и повышение точности полученных наконечников. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для формирования конусообразного свайного наконечника, содержащее корпус, включающий

привод устройства, соединенный с диаметрально расположенными обжимными губками,

отличающееся тем, что:

- корпус выполнен в виде неподвижной крышки, вдоль оси которой установлен привод устройства;

- устройство дополнительно содержит подвижную крышку, установленную на приводе, и две группы соединенных друг с другом рычагов, соединяющих при этом подвижную и неподвижную крышки между собой;

- обжимные губки установлены на концах рычагов, присоединенных к неподвижной крышке, при этом:

по меньшей мере две диаметрально противоположные обжимные губки выполнены ведущими и удлинены относительно вспомогательных обжимных губок;

каждая из ведущих губок имеет элемент для зацепления с ответным элементом на секторе предварительно раскроенного конца заготовки.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что неподвижная крышка имеет внутреннюю полость, обеспечивающую возможность размещения привода внутри неподвижной крышки.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что привод выполнен гидравлическим.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что гидравлический привод выполнен в виде гильзы с установленными внутрь нее штоком с поршнем и направляющей, выполненной с возможностью скольжения по поверхности штока, при этом шток закреплен в отверстии неподвижной крышки, а внутри штока выполнены каналы для подвода гидравлической жидкости.

5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что неподвижная крышка содержит центрующие ролики, закрепленные во внутренней полости, взаимодействующие с наружной поверхностью гильзы.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что неподвижная крышка содержит три центрующих ролика, расположенных радиально относительно гильзы.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что подвижная крышка имеет П-образную форму в поперечном сечении и внутренней поверхностью закреплена на подвижном элементе привода.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что рычаги имеют треугольную форму.

9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что рычаги закреплены относительно подвижной крышки посредством Y-образных элементов крепления, фиксирующих концы рычагов.

10. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что на наружной поверхности рычагов закреплены щитки.

11. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что элемент зацепления представлен в виде цилиндрического выступа на конце ведущей губки.

12. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на торцевой поверхности с внешней стороны вспомогательных губок выполнен скос.

13. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно закреплено на опорной конструкции, имеющей привод наклона, обеспечивающий возможность регулирования высоты устройства для формирования конусообразного свайного наконечника.

14. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что привод устройства и привод наклона выполнены в виде электрического, или пневматического, или винтового, или магнитно-импульсного привода.

15. Способ формирования конусообразного свайного наконечника, включающий установку заготовки с предварительно раскроенным на сектора концом между диаметрально разомкнутыми обжимными губками устройства для формирования конусообразного свайного наконечника, имеющего привод, и обжатие секторов на конце заготовки в направлении ее центральной оси с формированием конусообразного свайного наконечника путем смыкания обжимных губок устройства посредством привода, отличающийся тем, что используют устройство для формирования конусообразного свайного наконечника по п. 1 и заготовку с выполненными на секторах элементами для зацепления с ответными элементами ведущих губок устройства, а после установки заготовки между диаметрально разомкнутыми обжимными губками по меньшей мере два сектора конца заготовки фиксируют в ведущих губках путем совмещения элементов для зацепления на ведущих губках и секторах.

16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что используют заготовку, внешний диаметр которой составляет от 159 до 530 мм.