CN1091062A - 用金属板材制管的装置 - Google Patents

Abstract

一种板材滚压装置，包括绕纵轴在框架(24，25) 内转动的芯棒(11)；安装在芯棒上沿轴向伸出的夹持 肋(14)，当芯棒转动时它用于夹住绕芯棒弯曲的板材 (10)的边缘；轴向平行于芯棒并在芯棒下面安装的滚 压辊(15)，它用于与板材表面接触并对板材和芯棒施 加压力。其特征在于：上述滚压辊为单滚压辊，在板 材滚压过程中，根据夹持肋(14)邻近单滚压辊(15)的 位置，单滚压辊(15)可相对于一个通过芯棒纵轴 (11a)延伸的垂直平面侧向运动，从而在对上述板材 (11)施加压力时不会卡住夹持肋(14)。

Description

本发明涉及板材滚压和特别涉及小尺寸钢板的滚压。本发明还涉及各种用途的均匀锥形管，例如街道照明用柱管的成形。

本发明人已经设计了板材弯曲和圆筒结构管成形用的装置和方法，它们例如已公开在本发明人的专利US-A-3，879，994和EP-A-0029345中。在专利US-A-3，879，994中公布的板材滚压法，可简单用一块板材绕转动芯棒制成基本圆筒形管材。

钢板的滚压方法是将板材的一边咬入沿芯棒圆柱形表面轴向伸出的夹持肋的凸缘下面。芯棒转动时送进板材并使其绕芯棒表面弯曲。

完整的管材可用下述方法制成：首先绕芯棒弯曲板材约180°，然后用芯棒将板材相对边咬入，弯曲板材剩余的180°以形成完整的圆筒形。

专利DE-A-2133016叙述了类似的装置。然而，在这种装置中，管材是由一块板材绕芯棒连续转动而制成的。所用滚压辊置于芯棒径向相对两边，而且可相对于芯棒活动，以便使夹持板材边缘的夹持器可从它们下面通过。

实施本方法时遇到的一个问题，是在转动的芯棒上保持板材处于动稳定状态。除非采取适当的预防措施，否则在弯曲板材通过全部360°的最后阶段会出现不稳定性。这种不稳定性来源于施加在板材前缘上的力矩和力，并导致几乎完整的圆弯板在滚压的最后阶段由芯棒夹持器“抛出”。

本发明特别涉及锥形管材的生产，它们可采用有些类似于专利US-A-3，879，994所述具有夹持肋的锥形芯棒制成。业已发现，可以方便地制造一个锥形芯棒，然后绕芯棒弯曲板材而制成锥形管材。然而，采用任何给定的芯棒很难提供不同锥度和不同厚度的管材。

本发明的一个目的是提供一种生产滚压管材的装置，特别是能在同一芯棒上生产具有不同锥度、厚度和直径范围的管材的装置。

本发明的进一步目的是提供一种新型管材滚压装置，在该装置中钢板被拉入具有可夹持板材边缘的夹持肋的芯棒上，它还包括改进的工具可在滚压操作中对板材施加压力，而与夹持肋的位置无关。

本发明的另一更专门的目的是提供锥形管材或截头锥形管材。芯棒的锥度和直径可以变化，以便制成不同管径和锥度的管材。

按照本发明提供的板材滚压装置，具有一个可转动的芯棒，沿其轴向安装在一个框架内，在芯棒上设有沿轴向伸出的夹持肋，以便当芯棒转动时夹住绕芯棒弯曲的板材的边缘，与芯棒轴向平行和在其下面还安装有滚压辊，以便与板材表面接触和对板材和芯棒施加压力，该装置的特征是上述滚压辊为单滚压辊，在板材滚压过程中根据夹持肋邻近单滚压辊的位置，滚压辊可相对于一个通过芯棒纵轴延伸的垂直平面侧向运动，从而对上述板材施加压力时不会卡住夹持肋。

上述单滚压辊安装在芯棒的下面，并用于与板材表面接触和对板材施加向上的力，滚压辊可侧向运动，所以当咬入板材时不会卡住夹持肋，还可对上述板材和芯棒施加相当大的压力，特别是在成形的最后阶段。

单滚压辊可对上述板材施加压力，从而避免希望的侧向力，当夹持肋未邻近滚压辊时，它可调节至与芯棒中心正对准。

单滚压辊特别适用于制造要求高强度的小型厚壁管材，例如，作为电线杆用的锥形管材。

本发明专门叙述了锥形柱管的生产供参考，但是其最广泛的用途还是圆筒管材。

就本发明的具体方面而论，该管材滚压装置具有一个适合于制造空心锥形管材的芯棒，该芯棒由一组盘形叠片组装而成，每一盘形叠片的直径稍稍小于相邻一侧的盘形叠片，而又稍稍大于相邻另一侧的盘形叠片，因而各盘形叠片组装起来就形成一个截头锥体，上述各盘形叠片装在一个骨架上，以使盘形叠片与骨架之间的相对移动受到限制，上述芯棒还具有用于咬入板材边缘部分的夹持肋，随着芯棒的转动，使板材弯曲成锥形曲面和最终制成锥形管材，其过程是先将上述板材绕芯棒弯曲约180°后，再用芯棒咬入板材的相对边缘并弯曲板材的剩余部分而形成完整的管材。

可以方便地将各盘形叠片不转动地安装在沿着芯棒全长延伸的轴杆上，各盘形叠片彼此分开预定的间距，从而形成希望的锥度。根据本发明，各盘形叠片之间的间距是可以改变的，由此可以改变形成的截头锥体的锥度。

可以方便地利用至少一个与某些或每一个盘形叠片连接的隔离棒来使各盘形叠片分开一定的间距。隔离棒可以用来安装夹持肋，以形成弯曲板材的芯棒，此芯棒用其夹持肋来咬入板材的边缘以便最终绕芯棒弯曲板材。

就本发明的其它方面而论，上滚压辊位于芯棒上表面附近，它至少可在板材弯曲过程中的某一阶段也对芯棒上的板材施加压力。

上滚压辊由机架支承，机架由纵向伸出于芯棒上部的梁件组成。芯棒还具有适当的轴承以便使芯棒可在弯曲操作时转动。

有关机械部分在早先引用的专利中已全面论述过，可供参考。

本发明的进一步目的是提供上述类型的装置，使得可用同一台机器生产出不同直径和相应锥度的管形件。

因此，本发明提供一种优先组合的装置，它具有框架，框架具有基座、直立的相对端部和活动支架，上述直立的相对端部具有轴颈，用以支承锥形芯棒的相对端部，并且至少上述一个轴颈是可向上或向下活动的，安装在上述基座上的第一个滚压辊具有与上述锥形芯棒相邻表面平行的板材咬入区，它可对插入到上述芯棒和上述第一个滚压辊之间的金属板施加压力，以及安装于上述活动支架上的第二个滚压辊，它具有与上述锥形芯棒相邻表面平行的板材咬入区，上述装置的特征在于，还包括响应于轴颈的运动而带动上述支架运动（或反之亦然）的机构，使得与活动轴颈相邻的支架向上或向下移动的距离为活动轴颈移动量的两倍。

芯棒的两端可以方便地与上述支架的两端进行相当的移动。这样一来，在同一机器上可以调节芯棒的直径和锥度，而不需要费劲地对不同的芯棒调节板材咬入滚压辊。自然也能理解，使用适当形状的芯棒就能产生圆筒形管件。

本发明结合参考附图详细叙述如下，其中：

图1至4为在芯棒上板材各滚压阶段的示意图，芯棒可为圆柱形或锥形并采用单滚压辊;

图5为本发明的第二方案，示出了侧向移动单滚压辊的代替方式;

图6为盘形叠片排列的示意图，组合成一个可变锥度芯棒;

图7为图6盘形叠片排列的示意图，组合成一个稍有差别的锥体;

图8a，8b和8c示出了带有和未带有插入隔离棒的单个盘形叠片的典型图和它的横截面;

图9示出典型的隔离棒;

图10为部分芯棒和隔离棒结构的透视图;

图11示出隔离棒的横截面图;

图12示出带有夹持板的隔离棒的横截面图;

图13示出锥形芯棒的侧剖示意图;

图14示出芯棒端相对于上支承梁达到所需比例移动的一种实例;

图15示出单滚压辊支承结构的端剖示图。

参见图1至5，芯棒11固定安装在与加载台和滚压辊15相邻的两中心之间。

芯棒具有咬入板材10用的夹持肋14。

应该明白，滚压辊15由芯棒的中心线11a侧向移动，以便对插入夹持肋14中的板材施加压力，但其所处位置不致于卡住夹持肋。如图4和5所示，对安装在夹持肋14中的板材的边缘部分施加压力和反时针方向转动芯棒11，将会绕芯棒拉出板材，并迫使板材按照芯棒的曲率成形为空心管段。

图4所示滚压辊15安装在液压驱动缸28上，对芯棒上的板材的表面施加压力，并如图1，2或3所示根据夹持肋14的位置使滚压辊由芯棒中心线11a的一边移向另一边。

参见图5可知，单滚压辊15借助致动螺杆17相对于芯棒作侧向移动。

芯棒可以沿垂直轴运动，以便使滚压辊能侧向移动，从而在芯棒转动时根据板材相对于夹持肋的位置来避免与夹持肋14的接触。

因此可对芯棒施加极高的垂直力，并通过芯棒的中心传至滚压辊15，而其侧向力可以忽略。

这样，芯棒偏移限制器20，21可以置于芯棒的上面，施加防止芯棒偏移的限制力，以保证滚压操作时板材成形为更正确的筒状。在制造具有大壁厚小直径的锥形管时，此点特别重要，因为在成形操作时它需要很大的力。在这种情况下，必须强制规定对芯棒施加的侧向力要为最小。因此也必须强制规定在滚压操作的关键时刻，当夹持肋已临近有关的辊子时，芯棒偏移限制器20，21和单滚压辊15均应移开，以避免卡住夹持肋。

对芯棒偏移装置的进一步说明已列入WO-A-90/10511专利申请中，其公开内容可供参考。

参见图6至12，这些图示出了锥形芯棒结构的一系列示意图，可供各种直径、锥度和壁厚的锥形管材的成形。芯棒具有轴杆10，在其上可滑动地安装多层盘形叠片16，沿轴杆的各层盘形叠片相互无转动。

各层盘形叠片16安装在轴杆10上，并用安装在上述盘形叠片周边的一组隔离棒12来保持固定间距，隔离棒用适当的螺钉紧固件固定在盘形叠片中。

图9和10示出了隔离棒12和将隔离棒固定在盘形叠片内用的典型螺钉紧固件13的放大细节图。

显而易见，在每一个盘形叠片上安装螺钉紧固件并非是必要的，这取决于具体芯棒在弯板操作中受到的力。

图12示出了为接受夹持板14而改进的隔离棒，而图11示出了具有固定螺钉13接受孔的隔离棒的典型剖面。

如上所述，隔离棒12上可以制出齿T，这些齿相互保持固定间距G。显而易见，可制成具有不同间距G的各种隔离棒，以便按照需要在芯棒上根据盘形叠片的锥度来按不同的间距固定盘形叠片。

所以可以明显看出，本发明能够根据各层盘形叠片的直径和隔离棒上各层盘形叠片的间距来形成具有不同直径和不同锥度的芯棒。

参见图13和14可知，板材偏移限制器20，21，18和19最好安装在全长盒梁22上，盒梁22位于芯棒11之上，两端架设在机器的端框24，25上。

如上所述，芯棒偏移限制器在WO-A-90/10511中详细论述。

盒梁22的两端可以相对于端框24，25彼此独立地向上或向下活动。

这样就可以有选择地使用不同锥度的芯棒或圆柱形芯棒。盒梁22的两端可借助链传动机构进行安装，以达到梁端和芯棒轴颈26所需的比例位移。其结果是芯棒传动中心线的垂直位移△H会导致盒梁22的端部垂直位移2△H，从而当成形时或由一种尺寸芯棒改变为另一种尺寸芯棒时，保持了芯棒位移和盒梁22位移之间的正确关系。

参见图15，它示出根据夹持肋处于的位置和成形过程中不同阶段，单滚压辊的三种互换位置。

滚压辊15的左边位置70相当于图1所示过程阶段，即半圆的第一部分形成时的拉出。

滚压辊15的右边位置72相当于图3所示过程阶段，即板材成形过程第二半圆的开始成形阶段。

中间位置71用于完成弯曲板材的成形，将其制成管状。在此位置要求在芯棒和被成形的板材之间产生很大的力，并且在此工况中重要的是所施加的力对称于芯棒的中心。

当滚压辊15处于位置70和72时，所需的力较小，因而在此阶段侧向力也不太大。

在上述较低载荷阶段，以前采用了一对滚压辊，其工作类似于单滚压辊结构的工作。

在最终成形高载荷阶段，当滚压辊处于图15所示位置71时，可观察到单滚压辊工作的重要特点。

在过去使用两个滚压辊的情况下，需要降低芯棒的高度以施加较大的力，使芯棒和板材之间产生所需的摩擦力，而使用单滚压辊处于位置71时，却不需要降低芯棒来产生所需的摩擦力。

在小直径长管件成形时这一特点更为重要，因为降低两个滚压辊之间的芯棒时会产生过度的偏移。但采用单滚压辊时，这些缺点可部分消除和容易校正。

另一重要的特点是借助单滚压辊的偏置，可成形许多种类的钢板。

因此单滚压辊可以均匀分布的载荷达到与圆柱形或锥形芯棒的全线接触。

用良好的支架时可采用较大的滚压辊。

在整个成形操作中芯棒实际保持恒定的高度。

Claims (9)

1、一种板材滚压装置，包括绕纵轴在框架(24，25)内转动的芯棒(11)；安装在芯棒上沿轴向伸出的夹持肋(14)，当芯棒转动时它用于夹住绕芯棒弯曲的板材(10)的边缘；轴向平行于芯棒并在芯棒下面安装的滚压辊(15)，它用于与板材表面接触并对板材和芯棒施加压力；其特征在于：上述滚压辊为单滚压辊，在板材滚压过程中，根据夹持肋(14)邻近单滚压辊(15)的位置，单滚压辊(15)可相对于一个通过芯棒纵轴(11a)延伸的垂直平面侧向运动，从而在对上述板材(11)施加压力时不会卡住夹持肋(14)。

2、按权利要求1的一种板材滚压装置，其特征在于单滚压辊（15）对上述板材（10）施加垂直压力，从而避免了芯棒（11）上不希望有的侧向力，当夹持肋（14）未邻近滚压辊（15）时，滚压辊（15）可调节到正对准芯棒中心（11a）。

3、按权利要求1或2的一种板材滚压装置，其特征在于芯棒（11）适合于空心锥形管的成形，上述芯棒由一组盘形叠片（16）组装而成，每一个盘形叠片的直径稍稍小于相邻一侧的盘形叠片的直径，而又稍稍大于相邻另一侧的盘形叠片的直径，因而各盘形叠片组装起来就形成一个截头锥体，上述各盘形叠片安装在一个骨架（12）上，使得各盘形叠片与骨架之间的相对移动受到限制，随着上述芯棒的转动，使板材弯曲成锥形曲面和最终制成锥形管材，其过程是先将上述板材绕芯棒弯曲约180°后，再用芯棒咬入板材的相对边缘并弯曲板材的剩余部分而形成完整的管材。

4、按权利要求3的一种板材滚压装置，其特征在于盘形叠片（16）固定安装在沿着上述芯棒（11）全长延伸的轴杆（10）上，各盘形叠片彼此保持预定的间距，从而形成希望的锥度（θ₁，θ₂）。

5、按权利要求4的一种板材滚压装置，其特征在于盘形叠片（16）之间的间距可以根据截头锥体的锥度来改变。

6、按权利要求5的一种板材滚压装置，其特征在于根据板材弯曲操作中芯棒可能遇到的力的大小，利用至少一个与某些或每一个盘形叠片（16）连接的隔离棒（12）来使各盘形叠片分开一定距离。

7、按权利要求6的一种板材滚压装置，其特征在于用隔离棒（12）来安装夹持肋（14），从而形成了板材弯曲芯棒911）。

8、按上述任何一项权利要求的一种板材滚压装置，其特征在于它包括框架，该框架具有直立的相对端部（24，25）和活动支架（22），上述直立的相对端部（24，25）具有轴颈（26），用以支承锥形芯棒（11）的相对端部，并且至少上述一个轴颈（26）是可向上或向下活动的，安装在上述基座上的第一个滚压辊具有与上述锥形芯棒相邻表面平行的板材咬入区，并可对插入到上述芯棒和上述第一个滚压辊之间的金属板（10）施加压力，以及安装于上述活动支架（22）上的第二个滚压辊，它具有与上述锥形芯棒相邻表面平行的板材咬入区，上述装置还包括响应于轴颈（26）的运动而带动上述支架运动（或反之亦然）的机构，由此使与活动轴颈（26）相邻的支架（22）向上或向下移动的距离为活动轴颈（26）移动量的两倍。

9、按权利要求8的一种板材滚压装置，其特征在于芯棒的两端可与支架（22）的两端进行相当的移动，从而可以调节出芯棒不同的直径和锥度。

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