CN1137956A - 管夹紧机构以及使用此机构的管端部加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种管夹紧机构以及使用此夹紧机构的、能够在长管端部形成比原管壁的厚度要厚的喇叭管的管端部加工装置。该管夹紧机构在管的外周围具有以90°间距配置在4处的液压缸。可从液压缸内伸出的活塞杆通过套筒、立设在滑块上的销以及可围绕着销回转的连杆，径向驱动着位于滑块前端上的夹紧块。即，一旦活塞杆伸出，嵌合于设置在可绕管轴回转的轮状物的径向导槽内的滑块以及夹紧块就一面顺时针方向转动，一面朝径向内侧滑动。

Description

管夹紧机构以及使用此机构的管端部加工装置

本发明涉及一种对构成管与管之间接合部分的管的端部进行加工的装置以及用在此装置上的管夹紧机构。

一般地，作为装配管路用和管接合结构，是在管端部上设置法兰，在将这些法兰用螺钉、螺母等加以接合时，在相对置的法兰端面间设置密封圈以对接合部加以液密或气密密封，采用这种接合构造的管端部构造的一例在图6中示出。图6(a)是，在管1的端部嵌入环状的法兰2，管1端部与法兰2的内缘部之间以及管1外周与法兰2内周缘之间用角焊接头W加以接合。另外，图6(b)是把予先设置有喇叭管1b的另一部件的短管接头部1a用对焊接头W焊到管1的端部上，并在其上组装法兰2。此法兰2没有紧固到管接头部1a上，而是具有所谓浮装法兰的结构。在这种情况下，如相对管接头部1a、用螺钉螺母等使双方法兰2相接合的话，与前述图6(a)结构同样的，能使喇叭管1b之间靠紧。为密封接合部，可将与前述同样的密封圈(图中未示出)放入双方的喇叭管1b之间。

但是，在这种以往的管接合结构中，在管1与法兰2之间，或者是长管1本体与短管接头部1a之间等，不可避免地产生着必须用焊缝加以接合的场所。良好的焊缝必须是由熟练的焊工完成的，但即使对于熟练工来说也存在着不能有效地提高作业效率的问题。对于这一点，上述的图6(b)中的接合结构具有用较短的焊接即能完成的利点。

可是，在此方面，在图6(b)的结构中，存在喇叭管1b的成形问题。即，在从管1截短的管接头部1a上，从图6(b)的左手方向推上喇叭管成形用的阳模(图中未示出)，对应于朝此径向作用的压力，形成朝外侧扩开的喇叭管1b。但是，在这种情况下，朝径向外侧拉长的喇叭管1b的壁厚t₁要比管1原有的壁厚t₀薄。这样，对于管1接合部上作用弯曲等外力时，意味着喇叭管1b的强度恐怕不足以确保承受如此外力，这是不可取的。而且，在这样的喇叭管1b的成形过程中，推压侧使相对的端面上承受着反力，并在管轴方向上以数10t级力推压着前述阳模的同时扩开管端部，但当相对长管进行上述作业时，存在着由于管轴向的压缩力产生纵向弯曲变形、不能进行实质作业的问题。

本发明的目的是基于上述的问题，提供一种能够可靠握持着长管以阻止其在管轴方向移动的管夹紧机构以及一种使用此夹紧机构的、并能在长管端部上有效形成比原管壁厚要大的喇叭管的管端部加工装置。

为实现上述目的，本发明的管夹紧机构包括沿着作为被加工物的管外周周向设置的多个夹紧部件，驱动该夹紧部件的驱动部分，以及与夹紧部件和驱动部分相连接的驱动力传送部分，上述部件及各部分均设置在固定部件上，其特征在于，所述的夹紧部件具有靠紧所述管外周表面的接触面；所述驱动部分具有把其一端部附近作为支点，相对所述固定部件可自由摆动地被支承的同时、在其另一端部设有自由驱动伸缩的驱动轴；所述驱动力传送部分具有相对前述管的管轴可自由回转的部件，自由滑动地配合在此回转部件径向上的同时、自由回转地连接所述驱动部分的所述驱动轴、并固定到所述夹紧部件上的滑动部件，以及相对滑动部件可自由摆动地连接的同时、可摆动地枢支在所述固定部件上的接合部件。

本发明的管端部加工装置的特征在于，具有所述的管夹紧机构，夹持在作为被加工物的管的加工侧端部附近的金属阴模，对着所述管加工侧端部设置的、一面围绕着其轴心摇动回转一面在所述管的加工侧端部内周上施加朝向径向外侧的扩开压力并对位于其与所述金属阴模间的所述管加工侧端部进行挤压成型的金属阳模。

采用这种结构的本发明的管夹紧机构，当所述驱动部分的驱动轴伸缩时，可自由摆动地连接着此驱动轴的滑动部件与回转部件一面在驱动轴伸缩方向推出一面回转，而且，这时，滑动部件一面与回转部件的回转方向同方向移动一面滑向径向内侧，紧固到滑动部件上的各夹紧部件随着此滑动部件的滑动也同样朝径向内侧移动，以把设置在回转部件轴心部的管握持住。

此外，采用本发明的管端部加工装置，则由于所述的夹紧机构而被约束了管轴向移动的管端部由金属阴模夹持着，同时，由于对着管端部设置的、一面围绕着管轴摇动回转一面在所述管的端部内周上施加朝向径向外侧的扩开压力的金属阳模的作用，使得从金属阴模端面伸出的部分在金属阳模与金属阴模之间挤压成型，从而形成壁厚要比原管壁厚厚的喇叭管。

图1是本发明的管夹紧机构处于释放状态的正面图。

图2是图1的局部剖视图，

图3是本发明的管夹紧机构处于紧固状态的正面图，

图4是本发明的管端部加工装置的机构方框图，

图5是说明图1中管端部加工装置的加工工序的视图，

图6是示出以往管接合结构的剖面图。

下面，参照附图详细说明本发明的较佳实施例。图1-3中示出了本发明夹紧机构的一个实施例。图1是液压缸14以及处于释放状态的传送机构16的正面图，图2是沿图1IV-IV剖面的向视图。

将作为驱动部分的液压缸14(内径63mm、行程200mm)的驱动力作为管200的握持力而加以传送的传送机构16的各个元件以作为固定部件的底座为基础而相互组合、结合在一起。底座b是固定在后述的管端部加工装置上的基台。液压缸14的一端14c以公知的结合手段可摆动地安装在底座B上。从液压缸14另一端可伸缩伸出的、作为驱动轴的活塞杆14a固定到可自由回转地嵌装在销18a上的套筒14b上。销18b是设置在底座b上的支点，位于销18a与销18b之间的、作为接合部件的连杆18也可摆动地架设在任一销上。

销18a设置在作为滑动部件的滑块17上，滑块17可与导槽16b自由滑动地配合，沿着作为回转部件的轮形物16a径向设置着此导槽16b。轮形物16a由各种金属材料等、刚性大的材料构成，并且它通过滑块17、由销18b以及液压缸14将其可回转地支承到底座b上。导辊19辅助地支承着能平稳转动的轮形物16a。在滑块17内径侧前端部上设置着夹紧块12，它是为了将插通夹紧部件10的管200加以握持固定的夹紧部件。在本实例中，为了使夹紧块12不损伤管200的外周表面，在夹紧块12与滑块17之间设置了公知的缓冲手段(图中省略了)。此外，夹紧块12与滑块17可以如本实施那样由不同部件构成，但也可以形成为一体，在这种情况下，将考虑把前述的缓冲手段放置在销18a与滑块17的接合部。

下面，对具有上述结构的传送机构16的作用加以说明。在图1所示的夹紧块12处于释放状态下，液压缸14的活塞杆14a处于进入液压缸14筒内最多的状态。此活塞杆14a跟随着控制盘50给与液压缸14的紧固指令信号，只在受此指令信号指示的行程内从缸筒内伸出。而且，液压缸14的活塞杆14a一面伸出一面推压销18a使其朝图1圆周的顺时针方向转动。

此外，由于销18a是通过连杆18而与固定在底座B上的销18b相结合的，所以只容许销18a以销18b为中心、以销18a与销18b间中心距作为半径的圆弧运动。从而，销18a以销18b为中心逆时针方向转动。这时，与销18a固定呈一体的滑块17一边顺时针方向使轮形物16a旋转，一边沿着此轮形物16a上导槽16b与销18a一同朝着轮形物16a径向内侧滑动。在此过程中，装在滑块17径向内侧前端部上的夹紧块12一面顺时针方向转动一面朝径向内侧伸出，可靠地握持插通夹紧部件10的管200，并抵抗作用在管轴向的加工力，以支承住管200。图3示出了夹紧块12到达最内侧处后管200处于紧固状态的正面图。

另外，在本实施例中，作为夹紧部件10的驱动源使用的液压缸考虑到必要的握持力等可由电动机等的驱动装置来代替，而且在本实施例中，对于1组传送机构16设置了4组液压缸，但是可以省略其中几个油缸，例如与轮形物16a有关的相对置的二组液压缸。即使在这种情况下，由于各滑块17的运动限制了连杆18的转动，所以没有与液压缸14相连接的滑块17的运动也与液压缸14的行程变量相同步。在本实例中，把夹紧块12以90°间距配置在4个方向上，但并不局限于此，夹紧块12可以采用其它的能把均匀的握持力作用到管200上的配置方式，例如以120°的间距配置在3个方向上。

再者，在本实施例中具有，在作为驱动装置的液压缸14内的活塞杆14a延伸过程中，使滑块17及夹紧块12朝径向内侧滑动以握持管200的结构。液压缸14与连杆18间形成的角度被设置为在活塞杆14a进入液压缸14内最多状态下要大于90°角。但是，如将液压缸14与连杆18间形成的角度设置为在活塞杆14a进入液压缸14内最多状态下要小于90°角的话，则与前述相反，能具有在液压缸14内活塞杆14a回缩过程中使滑动17及夹紧块12朝径向内侧滑动以握持管200的结构。

下面，说明采用上述夹紧机构的管端部加工装置。图4为本发明一实施例的管端部加工装置的机构方框图。

端部加工装置100是在长管200的末端部不进行焊接加而形成增加厚度的喇叭管的装置，它由把管200固定在管轴向的夹紧部件10、一边握持管200的端部一边成为喇叭管成形阴模的阴模件20、一面围绕着管200的轴线摇动回转一面将管端部210扩开的阳模件30、把工作流体(本实施例中为液压油)供给各个构件的泵40以及控制这些构件动作的控制盘50构成。

夹紧部件10是如上所说明的、使作为被加工物的管200不在其轴向移动以及不沿其轴回转的、并将其可靠地握持的装置。夹紧块12以包围管的方式设置在管200的外周上，各个夹紧块12具有由驱动器(液压缸)14的作用经传动机构16推压到管200外周面上的结构。此外，图4所示的本实施例的夹紧部件10具有把握持管200的夹紧块12、驱动器14以及传动机构16相组合的二组结构，但根据管200端部加工所需的加工力，可以设置为1组-3组以上的结构。

阴模件20具有阴模块22，它被保持在管200被加工侧端部附近的同时限定端部210上所形成的喇叭管的形状尺寸。阴模块22为围着管200外周放置的劈两半状的一组块件，这些块件22具有根据驱动器26的作用经传动机构24朝着管200的外周而推压的结构。在本实施例中，采用了作为驱动器26的二组液压缸，其内径为150mm，行程为400mm。此外，在加工时，把前述形成为分半状的阴模块22推压到管200上，为了达到与成一体的阴模具有相同的效果，将各个液压缸26的推压力设置为50吨。此外，作为把前述驱动器26的驱动力传送到阴模块22上的传动机构24，在本实施例中，采用本申请人的“双肘节同步机构”(特开昭62-264870)号。但是，不用说，可以使用其它各种适宜的机构。

阳模件30具有阳模块32，它是与前述阻模块22一同、对形成在管200端部210上的喇叭管形状尺寸加以限定的加工部件。此阳模块32由加工部32a、转动部32b、以及摇动轴部32c构成。加工部32a为要使管200的端部朝径向外侧扩开的成形部分，它前端的外周面形成大致与轴偏角θ(本实施例中θ＝3°)具有几乎同等角度的斜倾面，转动部32b的底部形成半径为R的球形，转动部32b能在与其相配合的、后述的阳模支承座34上生成的半径为R的凹面间平稳地滑动。为此，在转动部32b与阳模支承座34之间装入了滚柱轴承等公知的转动乃至滑动手段。摇动轴部32c是由后述驱动传动机构36带动进行摇动回转运动的部件。上述加工部32a、转动部32b以及摇动轴部32c成一体地形成前述的阳模块32。

阳模支承座34是，在由后述的驱动传动机构36作用下把前述的阳模块32推压到管200及阴模块22的同时，承受管200及阴块22对此阳模块32所产生的推压反力的部件。如前述那样，在阳模支承座34与阳模块32的转动部32b之间装有能相互滑动的机构。

驱动传动机构36具有包括作为驱动源的电机、将其回转驱动力加以传递的链条、链轮等减速传动机构以及与之相连的曲柄机构的摇动回转机构，以及由驱动器在阳模支承座34上为管200提供轴线方向的直线推压力的动力机构。前述的摇动机构设置在电机驱动轴与位于阳模块32上的摇动轴部32c之间，并使电机驱动轴的转速减到阳模块32所要的摇动频率(本实施例中为86rpm)的同时，将此回转运动经前述的曲柄机构转换为研磨棒状的摇动。含有前述动力机构的驱动器被设定为行程100mm、油量150t的液压缸。

对驱动器14，26供给液压油的泵40在本施例中采用最大压力为210kg/cm²的泵。

控制盘50对上述的驱动器14，26，泵40以及驱动传动机构36的动作进行总体控制，在本实施例中，由能灵活地对应于各种控制条件的可编程序控制器构成。当然，也可以采用使用微机软件的控制方式等其它的控制方式。

下面，参照图4及图5说明本实施例的端部加工装置的作用。如图4所示，作为被加工物的管200从图左手方通过夹紧部件10及阴模20插入端部加工装置100中，此时，管200的端部210被设置为伸出阴模块22的右端面，从此阴模块22处伸出的部分为作为增加厚度的喇叭管的成型部分。此外，伸出量由管径或原管的壁厚等加以调整。

插入端部加工装置100内的管200由夹紧部件10的二组夹紧块12握持固定着，如前述那样，由于管200由阳模块32以150吨的力朝图4管轴左侧推压，所以夹紧块12上所提供的径向握持力大小必须使得作用在夹紧块12与管200外周表面间的摩擦力不低于前述阳模块32的推向力。在不满足这种条件的情况下，管200在管轴方向错位，不仅不能实现所希望的端部增厚加工，而且存在着管200的外周表面被损伤的结果。在本实施例中，每个夹紧块上均作用着约20t的推压力。

下面，参见图5，图5(a)示出了管200端部加工的第1步骤结束后的状态。在此第1步骤中，由于在阳模块32的加工部32a前端上设置着具有半径为r的凹形截面的环状槽32a1，阳模块32以偏角θ的摇动回转的同时推压管200的端部210，从而，此管200的端部210沿着前述环状槽32a1的轮廓扩开并形成具有半径为r的凸截面的环状部210a。

图5(b)示出了管200端部加工的第2步骤结束后的状态。在第2步骤中，使用了与第1步骤中所用不同的阳模块32。第2步骤的阳模块32的加工部32a具有带着以与摇动偏角θ为相同角度向内侧倾斜的外周表面的前端部。与前述第1步骤同样的，阳模块32对着其端部210上带有环状部210a的管200施加约150t的推压力。这时，阳模块32以偏角θ摇动回转，形成在加工部32a前端部上的第1倾斜表面32a2防止管200内周表面径向内侧的变形，同时，第2倾斜表面32a3一边把前述管210端部的环状部210a夹在阴模块22之间一边形成增厚的喇叭管，即，仅扩开管200端部210不能形成喇叭管，一旦在管端部210上形成比喇叭管的幅要大的长环状部210a，则一面将它限定在此喇叭管的幅内一面推压它。从而，形成喇叭管的部件量要比通常的喇叭管成形加工的大，并能比原管的壁厚增厚10-25％。

此外，即使在原管上直接实施前述第2步骤加工的情况下，由加工部32a前端扩开的管200产生朝径向内侧揉成团塞入那样的变形，结果，能够得到与通过前述第1及第2步骤所进行的端部增厚加工大致相同的结果，且这已被确认了。在这种情况下，不用说，进一步缩短了加工时间。

如上所详述的那样，采用本发明的管夹紧机构，则设置在管外周上的夹紧部件握持并固定着作为被加工物的管的外周表面，从而能够防止其管轴向的移动。

此外，采用使用前述本发明的管夹紧机构的管端部加工装置，则由前述的夹紧机构握持着水平放置的管，并能一面约束着其管轴方向的移动一面作用着所需要的管轴方向的作用力，从而对于以往那样的不能直接实施加工的长管，也能进行管端部增厚的喇叭管加工。

Claims (2)

1.一种管夹紧机构，具有沿着作为被加工物的管外周周向设置的多个夹紧部件，驱动该夹紧部件的驱动部分，以及与夹紧部件及该驱动部分相连接的驱动力传递部分，上述部件及部分均设置在固定部件上，其特征在于：

所述的夹紧部件具有与所述的管外周表面相贴紧的接触面，

所述的驱动部分是，其一端部附近作为支点、相对所述固定部件可自由摆动地被支承，同时在其另一端部上具有自由伸缩驱动的驱动轴，

所述的驱动力传递部分具有：相对所述管的管轴可自由回转地被设置的回转部件；可自由滑动地嵌接到该回转部件的径向，同时可自由回转地连接所述驱动部分的所述驱动轴、并固定连接着所述夹紧部件的滑动部件；以及相对该滑动部件可自由摆动地被连接，同时可摆动地枢支到所述固定部件上的接合部件。

2.一种管的端部加工装置，其特征在于，它具有：

按照权利要求1所述的管夹紧机构；

夹持作为被加工物的管的加工侧端部附近的金属阴模；

对着所述管的加工侧端部设置的、一面围绕着此轴芯摇动回转，一面在所述管的加工侧端部内周上施加朝向径向外侧的扩开压力，并在其与所述金属阴模之间将所述管的加工侧端部挤压成型的金属阳模。

Images