Бухтосвертывающая машина Советский патент 1993 года по МПК B21C37/08 B21C47/06 

ной холостой ролик (14), выполненный из эластичного материала. Накопитель (15) бухты выполнен в виде чаши, свободно вращающейся на вертикальной оси (16), при этом накопитель (15) посредством гибкого вала (18) соединён с барабаном (1), На гибком валу (18) установлена каретка (22), имеющая возможность движения по валу благодаря схватыванию последнего с помощью двух ступенчатых роликов, один из которых прижат к валу пружинами, На каретке (22) установлен рычаге возможностью вращения на оси, зажимающий конец трубы

с помощью пружины кручения. На каретке (22) с возможностью вращения закреплен ролик, контактирующий в верхнем исходном положении каретки с профильным пазом в кронштейне, жестко закрепленном на торце барабана (1), На каретке закреплена пружина (30), охватывающая гибкий вал и упирающаяся в торец барабана (1) в исходном состоянии каретки (22), и ловитель для управления концом трубки при. зажиме его рычагом. На дне накопителя выполнен фиксатор (32), контактирующий с кареткой 22 в ее нижнем положении, 7 з.п.ф-лы, 9 ил.

Использование: изготовление сварных прямошовных труб в бунтах. Сущность изобретения: бухтосвертывающая машина содержит приводной барабан (1), закрепленный на станине (2) и приводимый во вращение от двигателя (3) посредством червячного редуктора (4) и клиноременной передачи (5). Сверху к барабану (1) прижат нажимным устройством ручьевой ролик (6) овального профиля. Ролик (6) закреплен с возможностью вращения на вилке, имеющей возможность качания относительно оси, а нажимное устройство состоит из пружины и регулируемого упора. Снизу к барабану прижат пружи

Изобретение относится к производству сварных прямошовных труб малого диаметра и усовершенствованию конструкции трубосварочных станов, властности механизмов перемещения ленты и трубы через зону сварки.

Известен трубосварочный автомат типа AT, содержащий станину, барабан с лентой, последовательно расположенные протир с проводкой, формующую клеть, фильеру, сварочную головку, штангу, удерживающую опорные ролики и тянущие ролики.

Указанный трубосварочный автомат обеспечивает формовку и сварку труб по тянущей схеме и имеет следующие недостатки:

Движение трубы осуществляется силами трения, возникающими между наружной ее поверхностью и четырьмя парами тянущих роликов, прижимаемых к опорным свободно вращающимся роликам, расположенным внутри трубы на штанге. Вследствие небольшой площади рабочего контакта между тянущими роликами и трубой, значительных усилий прижима между ними, материал трубы в зоне действия роликов в значительной степени нагартовывается.

Ограниченная возможность сварки труб малого диаметра из-за трудностей размещения внутри трубы штанги с опорными роликами.

Крутящий момент к тянущим роликам передается посредством зубчатых передач, а это приводит к неравномерности движения трубной заготовки. При больших скоростях сварки возникает эффект дробления, что ухудшает качество сварных швов.

К отмеченным недостаткам следует добавить также чрезмерно большие габаритные размеры трубосварочных автоматов, их металлоемкость и высокую стоимость.

Известны также установки типа УМПСТ, разработанные для автоматической микроплазменной сварки особотонкостенных труб. Установка УМПСТ состоит из станины,

на которой смонтированы кассета для ленты, формующая оснастка, проводки и филь- ерный узел с плазмотроном. Установка обеспечивает движение трубы за счет толкающего усилия формующих роликов. Она

имеет следующие недостатки:

В процессе сварки капиллярных трубок, например ф 2 мм с толщиной стенок 0,2 мм, при толкающей схеме движения трубной заготовки она теряет устойчивость, происходит гофрообразование и снятие трубной заготовки перед фильерным узлом.

При повышении скорости сварки капиллярных трубок с вышеуказанными параметрами, качество сварного шва резко падает

из-за появления эффекта дробления и неравномерности движения трубной заготовки, т.к. привод формующих роликов осуществляется зубчатой передачей.

Качество сварного шва носит волнообразный характер, повторяя характер неравномерности движения трубной заготовки;

В случае сварки длинных труб малого диаметра для данной установки необходим дополнительный механизм сбора труб в бухты, имеющий свой привод со скоростью вращения, согласованной со скоростью движения трубной заготовки, что приводит к усложнению установки.

Наиболее близким техническим решением

является протяжной механизм трубосварочного стана, содержащий ряд смонтированных в станине двухвалковых клетей с консольно установленными на рабочих валах валками; нажимные устройства; групповой привод

. клетей, состоящий из трансмиссионного вала с шестернями. Кроме того, механизм снабжен холостыми опорными роликами, расположенными между рабочими валами; дополнительным трансмиссионным валом, смонтированным параллельно основному, и рычагами, взаимосвязанными с рабочими валами и установленными на трансмиссион- ных валах с возможностью углового перемещения относительно последних; ленточным транспортером, установленным с возможностью взаимодействия с холостыми опорными роликами и кинематически связанным с приводом клетей, причем, один из рабочих валов каждой клети выполнен холостым и расположен в шахматном порядке относительно приводных валов.

Предложенный механизм позволяет производить сварку труб из различных материалов со сравнительно низкими механическими свойствами, но обладает следующими недостатками:

Механизм имеет высокую сложность, значительные габариты. В случае необходимости бухтования готовой трубы требуется дополнительная бухтосверточная машина, а это значительно усложняет трубосварочный стан.

При сварке капиллярных труб проблематично применение ленточного транспортера в качестве тянущего элемента из-за сложности поджима указанной трубки к ленте с помощью прижимных роликов опи- санной конструкции,

Из-за наличия в приводе рабочих валков зубчатых колес при сварке капиллярных труб на больших скоростях сварки возникает эффект дробления (неравномерность движения), снижающий качество сварочного шва. Это усугубляется еще и тем, что величина тока при сварке тонкостенных капиллярных труб на больших скоростях имеет значительную для них величину, и малейшее снижение скорости движения трубки приводит к прожогам.

Целью изобретения является упрощение конструкции и стабилизация создаваемого тянущего усилия.

Указанная цель достигается тем, что приводной валок выполнен в форме барабана, диаметр которого равен диаметру готовой бухты, а вращение барабана осуществляется от червячного редуктора посредством клино- ременной передачи, причем на верхней части барабана расположен разделяющий ролик, прижатый к барабану нажимным устройством и имеющим кольцевой паз, а снизу к барабану поджат пружиной холостой ролик из эластичного материала. При этом поперечное сечение кольцевого паза разделяющего ролика имеет форму полуовала с расположением большой оси перпендикулярно оси ролика, а ширина паза выполнена

меньше диаметра готовой трубы.Для сбора готовой трубы в механизме предусмотрен накопитель бухты, выполненный в виде чаши с диаметром, превышающим диаметр готовой бухты и свободно вращающийся на вертикальной оси, причем накопитель соединен с барабаном посредством гибкого вала, выполненного быстросьемным.

Для зажима конца трубы предусмотрен зажимной механизм, выполненный в виде подпружиненного рычага, смонтированного на каретке. Каретка подвижно закреплена на гибком валу с помощью двух ступенчатых роликов, охватывающих его, причем один из роликов подпружинен. Кроме того, на каретке закреплена пружина, охватывающая гибкий вал и сжатая в исходном состоянии благодаря прижатию к торцу барабана, а дополнительный упорный ролик, также установленный на каретке, в исходном состоянии находится в лунке кронштейна, жестко закрепленного на торце барабана.

Прижимное устройство разделяющего ролика выполнено в виде пружины, прижимающей ролик к барабану, и в виде жесткого упора, ограничивающего ход ролика на величину, меньшую диаметра трубы.

На дне накопителя возле его вертикальной оси предусмотрен фиксатор, контактирующий с кареткой в ее нижнем положении.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый механизм отличается от него и от аналогов в принци- .пиальном вопросе: способе удерживания трубки для ее перемещения в процессе сварки. Соответственно имеются принципиальные отличия и в конструктивном решении протяжного механизма, а именно;

- в начальный момент удерживание осуществляется за счет зажима конца трубки в зажимном механизме, а после трех-четырех оборотов барабана - за счет сил трения нескольких витков трубки о барабан благодаря удерживанию трубки от разматывания холостым подпружиненным эластичным роликом;

- в конструкции протяжного механизма предусмотрено накопительное устройство в виде чаши, соединенной с барабаном с помощью гибкого вала;

- кроме того, в предлагаемом механизме имеются такие новые, отличные от прототипа, конструктивные решения: подпружиненный разделяющий ролик, имеющий кольцевой паз, выполненный в поперечном сечении в виде полуовала, зажимной механизм для удержания конца трубки, выполненный в форме подпружиненного рычага, подвижная каретка, два ступенчатых ролика, пружина, охватывающая гибкий вал и закрепленная на каретке. Все вышеперечисленное позволяет сделать вывод о том, что заявляемый механизм соответствует критерию изобретения новизна.

Аналогичное техническое решение применено в вертикальном барабане 3, на котором образование бухты осуществляется методом выжимания, а готовая продукция собирается в приемный бункер, в который непрерывно сходят нитки с барабана. В этом техническом решении в качестве тянущего элемента предусмотрен барабан.

Но здесь изменение скорости движения трубки большой роли не играет, т.к. этот механизм предназначен для волочения трубки, поэтому выжимание осуществляется самой же трубкой. При этом, в зависимости от изменения усилия на сдвиг витков, возможно скачкообразное изменение ско- рости движения трубки, что недопустимо при сварке. Изменение скорости движения трубки в виде рывков объясняется также еще и тем, что в процессе намотки трубки на барабан она ложится одним краем на буртик барабана, а другим краем на предыдущий виток трубки, Происходит незначительное искусственное увеличение диаметра намотки. Затем при преодолении сопротивления- на сдвиг витков, происходит скачкообраз- ное уменьшение диаметра намотки, а следовательно, и скачкообразное уменьшение скорости движения трубки. Этот недостаток устраняется в предлагаемом техническом решении благодаря применению разделяю- щего ролика с профильной канавкой в виде полуовала в поперечном сечении и прижимного подпружиненного эластичного ролика. Кроме того, в отличие от существующего устройства в предлагаемом техническом ре- шении накопитель соединен с барабаном посредством быстросъемного гибкого вала, на котором установлена подвижная каретка с зажимным механизмом для удержания конца трубки. Все это позволило увеличить объем накопительного устройства готовой трубки без увеличения габаритов сварочного стана, а также улучшить удобство обслуживания.

Все вышеуказанное позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию существенные отличия.

На фиг.1 изображен протяжной механизм в линии трубосварочного стана в работе; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг, 1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.З; на фиг.5- разрез Г-Г на фиг.1; на фиг.6 - узел I на фиг.З; на фиг.7 - вид Ж на фиг.2, подвижная каретка в верхнем положении в момент начала работы трубосварочного стана; на фиг.8 - разрез Д-Д на фиг.7; на фиг.9

- вид Е на фиг.7.

Протяжной механизм содержит приводной барабан 1, закрепленный на станине 2 трубосварочного стана и приводимый во вращение от двигателя поз. 3 посредством червячного редуктора и клиноременной передачи 5. Сверху к барабану 1 прижат нажимным устройством разделяющий ролик 6, имеющий овальный кольцевой паз 7. При этом ролик 6 закреплен с возможностью вращения на вилке 8, имеющей возможность качания относительно оси 9, а нажимное устройство состоит из пружины 10 и регулируемого упора 11, обеспечивающего ход ролика на величину, меньшую, чем диаметр готовой трубы 12, причем кольцевой паз 7 имеет ширину в пределах И 0,92-0,95 диаметра готовой трубы, а глубина i 1,2 диаметра готовой тру бы.

Снизу к барабану прижат пружиной ГЗ холостой ролик 14 из эластичного материала. Кроме того, на уровне нижнего основания станины- 2 в непосредственной близости от него установлен накопитель бухты 15, выполненный в виде чаши с диаметром, превышающим диаметр готовой бухты, и свободно вращающийся на вертикальной оси 16, жестко соединенного посредством планки 17 со станиной 2. При этом накопитель 15 посредством быстро- съемного гибкого вала 18 соединен с барабаном 1. Быстросъемный механизм гибкого вала состоит из Т-образного замка 19, подвижной втулки 20 и пружины 21. На гибком валу 18 установлена каретка 22, имеющая возможность движения по валу благодаря схватыванию последнего с помощью двух ступенчатых роликов 23, один из которых прижат к валу пружинами 24. На каретке 22 установлен рычаг 25 с возможностью вращения на оси 26 и зажимающий конец трубы 12 с помощью пружины кручения 27, Кроме того, надежный зажим конца трубы обеспечивается за счет эффекта самоторможения

- с увеличением тянущего усилия увеличивается усилие зажима рычага 25. Также на каретке 22 с возможностью вращения закреплен ролик 28, контактирующий в верхнем исходном положении каретки с лункой в кронштейне 29, жестко закрепленном на торце барабана 1. Кроме того, на каретке закреплена пружина 30, охватывающая гибкий вал и упирающаяся в торец барабана 2 в исходном состоянии каретки 22 и ловитель 31 для направления конца трубки при зажиме его рычагом 25, а на дне накопителя предусмотрен фиксатор 32. контактирующий с кареткой 22 в его нижнем положении.

Помимо протяжного механизма в состав трубосварочного стана входят разма- тыватель 33, направляющие ролики 34, протир 35, формующие клети 36. сварочная головка 37, калибрующие ролики 38.

При этом формующие ролики обеспечивают получение трубной заготовки эллипс- ной формы с расположением большой оси в вертикальной плоскости. Благодаря сохранению эллипсной формы заготовки с начала формовки доначала намотки на барабан 1, причем большая ось эллипса располагается в вертикальной плоскости, обеспечивается стабильность положения стыка кромок трубной заготовки в зоне сварки и, следовательно, повышается качество сварного шва.

Выбор кольцевого паза шириной И 0,92...0,95d диаметра готовой трубы обьяс- няется следующими ограничениями.

Нижний предел 0,92d ограничивается тем, что дальнейшее уменьшение ширины паза приведет к тому, что на барабане не произойдет восстановления круглой формы трубы из-за недостаточности усилия натяжения трубы при наматывании на барабан.

Верхний предел 0,95d ограничивается тем, что при дальнейшем увеличении ширины паза не компенсируется деформация трубной заготовки при намотке ее на барабан. Более точное значение ширины кольцевого паза определяется экспериментально, в зависимости от материала, толщины стенки и диаметра трубы. Глубина паза обеспечивает гарантированное размещение в нем сдеформированной трубы.

Ограничение хода разделяющего ролика 6 на величину I, меньшую диаметра готовой трубы, объясняется тем, что при увеличении хода ролика 6 на величину, большую диаметра готовой трубы, возможно закручивание и снятие трубы роликом.

Протяжной механизм работает следующим образом.

Во время заправки в протяжной механизм зажимается конец ленты и включается привод механизма на.малые обороты. Формующими роликами 36 обеспечивается получение профиля трубной заготовки. Затем конец ленты отрезается и заправляется ко-, нец сформованной трубы 12 через кольцевой паз 7 в ролике 6. Затем для зажима трубы 12 каретка 22 поднимается в верхнее положение и прижимается к торцу барабана 1 до совмещения ролика 28 с лункой в кронштейне 29. Далее давлением на рычаг 25 открывается заправочная щель между рычагом 25 и кареткой 22 и одновременно осуществляется удерживание каретки 22 в верхнем положении за счет прижатия ролика 28 в лунку кронштейна 29. Затем труба 12 заводится через ловитель 31 в заправочную щель между рычагом 25 и кареткой 22. Рычаг 25 отпускается - происходит зажим конца трубы. Дальнейшее удерживание каретки в верхнем положении осуществляется за счет самой трубки 12.

Для заправки новой бухты с лентой конец использованной бухты и начало новой

0 бухты свариваются с помощью стыкосва- рочной машины (не показана), далее работа трубосварочного стана продолжается. Для образования первых трех-четырех витков на приемном барабане 1 после зажима конца тру5 бы и начала сварки, передача тянущего усилия осуществляется зажимным устройством 25,26,27.

Кроме того, витки прижимаются к барабану 1 эластичным роликом 14, удерживаю0 щим их от разматывания. Направление наматывания трубы на барабан, отделение нового витка трубы от предыдущих и смещение витка трубы вдоль продольной оси барабана осуществляется разделяющим

5 роликом, который вращается вместе с барабаном благодаря усилию прижатия пружиной 10. Кроме того, ролик 6 одновременно обеспечивает удерживание большой оси эллипса сдеформированной трубы в верти0 кальной плоскости.

При дальнейшем вращении барабана 1 конец трубы 12 попадает на конический участок барабана. Тянущее усилие на каретке 22 ослабевает и под действием пружины 30

5 ролик 28 выходит из лунки кронштейна 29. Каретка как бы выстреливает от барабана 1 по гибкому валу 18 в сторону накопителя 15. Кольца трубы 12 растягиваются как витки спирали, следуя за кареткой 22. При этом

0 каретка 22, удерживая конец трубы, предотвращает разматывание ее. В процессе перемещения каретки 22 по гибкому валу 18 удерживание ее от проворота относительно вала осуществляется за счет обжатия вала

5 ступенчатыми роликами 23. После перемещения каретки 22 в накопитель 15 она вступает в контакт с фиксатором 32, который обеспечивает вращение каретки 22 с закрепленным на ней концом трубы 12 совме0 стнос накопителем 15.

Теперь передача тянущего усилия от барабана 1 к трубе 12 осуществляется силами трения между барабаном 1 и тремя-четырьмя витками трубы, намотанными на барабан

5 с натяжением и удерживаемыми в этом состоянии прижимным эластичным роликом 14. При этом,, благодаря передаче крутящего момента от двигателя к барабану 1 посредством червячного редуктора 4, ременной передачи 5, вращение барабана осуществляется плавно, без проявления эффекта дробления, характерного для зубчатых передач.

Для освобождения накопителя 15 от бухты готовой трубы 12 один из концов гибкого вала 18 отсоединяется. Для отсоединения гибкого вала втулка 20 перемещается в сторону гибкого вала 18, сжимая пружину 21, и освобожденный Т-образный замок 19 выводится из зацепления. Готовая бухта перевязывается, один конец отрезается, а другой освобождается от механизма зажима, и бухта вынимается из накопителя 15,

Формула изобретен и я

Внедрение предлагаемого протяжного механизма трубосварочного стана позволяет стабилизировать скорость перемещения трубки через зону сварки, повысить скоро- сть сварки, а также совместить в одном механизме бухтос-верточную машину и протяжной механизм, тем самым упростив конструкцию трубосварочного стана.

баном посредством гибкого вала и уста но в- ленной с возможностью вращения относи- тельно вертикальной оси.

ходового винта и пружины, а ручьевой ролик смонтирован на двуплечем рычаге, одно плечо которого закреплено на шарнире, а другое установлено с возможностью контакта с пружиной нажимного устройства.

noSep/y/no

Ал Ж

yfest/ve/so

РЬг.7

Редактор Т.Куркова

Составитель В.Валиев Техред М.Моргентал

Фиг. 9

Корректор С.Шекмар