FI93620B - Menetelmä ja laitteisto suorakulmaisen kauluksen muodostamiseksi putken päähän - Google Patents

Description

93620

MENETELMÄ JA LAITTEISTO SUORAKULMAISEN KAULUKSEN MUODOSTAMISEKSI PUTKEN PÄÄHÄN

Keksinnön kohteena on menetelmä ja laitteisto suorakulmaisen kauluksen muodostamiseksi putken päähän patenttivaatimuksen 1 5 ja vastaavasti patenttivaatimuksen 4 johdanto-osan mukaisesti

Keksintö koskee lähinnä kauluksen tekemistä teräs- ja muiden metalliputkien päähän, jotka putket ovat halkaisijaltaan useasti satoja millimetrejä ja joiden putkien seinämän vahvuus on useita myös useita millimetrejä. Tehtäessä putkiliitoksia eräs 10 vaihtoehto on muodostaa liitettävien putkien päihin kohtisuorat laipat, jotka yhdistetään toisiinsa. Plastisesti muokattaviin putkiin voidaan laippa muodostaa putken päätä sopivasti muokkaamalla. Kun putken halkaisija ja putken seinämän paksuus on suuri, kasvaa muokkaamiseen tarvittava voima huomattavaksi.

15 Kauluksen muodostaminen halkaisijaltaan 200 - 400 mm:n putkeen vaatii helposti useiden tuhansien kilopondien voiman. Tällöin voimaa välittävät tukielimet muodostavat tärkeän osan toimivaa kokonaisuutta.

Aikaisemmin tunnetaan (patenttihakemus FI A 870799) ratkaisu, 20 jossa putkeen muodostetaan ensin muovauskartiolla n. 35-40°:n kaulus, jonka jälkeen muovauskartio vaihdetaan tai sen päälle asetetaan lisäkärki ja muodostetaan lopullinen suorakulmainen kaulus. Kartio on kiinnitetty akselinsa välityksellä runkoon pyörivästi tuettuun istukkaan. Tunnetaan myös laite, jossa is-25 tukkaan on järjestetty useita asennuskohtia erikokoisten putkien kaulustamiseksi. Tunnetuissa ratkaisuissa ensimmäisen ja toisen vaiheen välillä on suoritettava muovauskartion uusi asennus ja kartio on tuettu vain toisesta päästään. Edelleen jokaiselle putkikoolle on oltava oma sovitteensa.

30 On myös olemassa toinen aikaisempi ratkaisu (FI-hakemus nro 921627), jossa kartiomaisen kauluksen muodostamisen jälkeen muovauselintä siirretään putken akselin suunnassa poispäin putkesta ja muovauselintä käännetään siten, että sen muovaus-pinta on olennaisesti kohtisuorassa putken pituusakseliin näh-35 den, jonka jälkeen muodostetaan suorakulmainen kaulus sinänsä tunnetulla tavalla siirtämällä muovauselintä putken akselin 2 93620 suuntaisesti kohti putkea ja kiertämällä muovauselintä putken reunapintaa pitkin. Kyseiseen laitteistoon on järjestetty kääntöelimet muovauselimen kääntämiseksi tukipisteen ympäri ensimmäiseen asentoon, jolloin muovauselimen pinta muodostaa 5 terävän kulman putken pituusakselin suunnan kanssa ja muovaus-elin tukeutuu ensimmäiseen tukipintaan, ja toiseen asentoon, jolloin muovauselimen pinta muodostaa olennaisesti suoran kulman putken pituusakselin suunnan kanssa ja muovauselin tukeutuu toiseen tukipintaan. Tässä ratkaisussa tarvitaan ihminen 10 kääntämään muovauskartio kahteen eri asentoon.

Vielä tunnetaan suomalaisen patenttijulkaisun nro 73152 esittämä ratkaisu, jossa putki kaulustetaan 90°:en kulmaan painin-tuurnaa apuna käyttäen. Tässä ratkaisussa painintuurnaa painetaan radiaalisesti putken pään sisäreunaa vasten, jolloin 15 muovauksessa tarvitaan suurta voimaa ja laitteelta vaaditaan vahvaa rakennetta, joka nostaa laitteen hintaan.

Lisäksi tunnetaan vielä ruotsalaisen patenttijulkaisun nro 355733 esittämä ratkaisu kauluksen muodostamiseksi ympyrämäisen tai ellipsin muotoisen metallilevyn reunaan. Laitteen 20 rakenteesta johtuen laitetta ei voida kuitenkaan käyttää putken pään kaulustamiseen.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada uusi menetelmä ja laite, joka on nopea ja yksinkertainen käyttää ja jossa tunnettujen ratkaisujen epäkohdat on korjattu. Tämän toteuttami-25 seksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa on sanottu.

Keksinnön mukaiselle laitteistolle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 4 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön muille sovellutusmuodoille on tunnusomaista se, mitä on 30 esitetty muissa patenttivaatimuksissa.

Keksinnön etuna on yksinkertaisuus ja automaattisuus putken pään kauluksen tekemiseksi. Lisäksi muovauselin voidaan siirtää ja edelleen lukituselimien avulla lukita putkihalkaisijaa 93620 3 vastaavalle etäisyydelle putken akselista, jolloin samalla laitteella voidaan kaulustaa erikokoisia putkia.

Keksinnön mukaisella laitteistolla putken kaulus muodostetaan yksinkertaisesti ja tehokkaasti ilman muokkausvaiheiden välis-5 tä asennusta. Käytettävät työkalut ovat yleensä suuria ja painavia muokattavien materiaalien aineesta ja mitoista johtuen ja niiden vaihtaminen ja asentaminen vaatisivat huomattavaa fyysistä voimaa. Keksinnön mukaisella yhden muovauselimen käytöllä helpotetaan työvaiheita olennaisesti. Lisäksi laitteis-10 tolia aksiaalinen voima kohdistuu hyvin tuettujen osien välityksellä muokattavaan kohteeseen.

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisesti sen erään suoritusmuodon avulla viitaten piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää sivulta keksinnön mukaista laitteistoa ensim-15 mäisessä asennossa ja osittain leikattuna, kuvio 2 esittää sivulta keksinnön mukaista laitteistoa toisessa asennossa ja osittain leikattuna, kuvio 3 esittää keksinnön mukaista laitteistoa putken suunnasta katsottuna ja osittain leikattuna ja 20 kuvio 4 esittää alhaalta päin keksinnön mukaista laitteistoa osittain leikattuna.

Kuviot 1 ja 2 esittävät sivulta osittaista leikkauskuvantoa keksinnön mukaisesta laitteistosta. Laitteiston pääosat ovat pakka 30, pakan johteissa edestakaisin liikutettava luisti 21, 25 luistiin kiinnitetty voimayksikkö 45 ja luistissa oleva kään-tökappale 40 muovauskartioineen 1.

Laitteisto on tuettu karan 31 välityksellä käyttökoneistoon (ei esitetty), jolla karaa kierretään katkoviivalla kuvatun keskiakselin ympäri, joka on yhdensuuntainen kaulustettavan 30 putken 34 pituusakselin kanssa. Putki 34 on kiinnitetty kau-lustuksen ajaksi kiinnitysleualla 35 paikalleen. Kiinnitysleu-an muovauskartiota vastaan oleva pinta ei ole aivan tasomainen, vaan pinnan taso poikkeaa putken pituussuuntaa vastaan kohtisuorasta tasosta siten, että pinta muodostaa tavallaan 4 93620 katkaistun kartiopinnan. Kuvion 1 mukaisessa tasoleikkauksessa poikkeamakulma a pystytasosta on siihen suuntaan, että kiinni-tysleuan sisäkehä on hieman kauempana pakan etureunasta kuin kiinnitysleuan ulkokehä. Eräs sopiva poikkeamakulma on esi-5 merkiksi noin 3°.

Käyttökoneisto myös siirtää karaa 31 keskiakselin suuntaisesti. Karan 31 käyttökoneistosta poispäin olevaan päähän on kiinnitetty pulteilla 33 laitteiston runkona oleva pakka 30. Vääntömomenttia vastaanottamaan on pakan 30 ja karan 31 yhty-10 mäkohtaan sovitettu kiila 32. Pakkaan 30 on asennettu luisti 21, joka on liikuteltavissa putken 34 pituusakselin normaalin ja siis katkoviivalla kuvatun laitteen kiertoakselin normaalin suunnassa, eli siis käytännössä kohtisuorassa suunnassa putken pituusakseliin nähden. Luistiin 21 on kiinnitetty ruuveilla 25 15 siirtoruuvin mutteri 24 ja luistia liikutetaan putken halkaisijan mukaan siirtoruuvilla 23 pakkaan 30 sitä varten tehdyssä johteessa 22.

Luistiin 21 on muodostettu kaulustettavan putken reunan puoleiselle sivulle syvennys 19, joka on sivulta katsottuna olen-20 naisesti puoliympyrän muotoinen siten, että suora sivu jää kaulustettavan putken puolelle ja kaareva sivu jää karan 31 puolelle. Kuten leikkauskuvannosta 4 nähdään syvennyksen pohjalla on syvennyksen kummallakin sivulla sivullepäin ulottuvat kaarimaiset syvennykset, jotka muodostavat liukupinnat 20 sy-25 vennykseen asennetulle kääntökappaleelle 40, joka on sivulta katsottuna myös olennaisesti puoliympyrän muotoinen ja jonka kummassakin sivussa on liukupintoja vastaavat kaarimaiset ulokkeet. Liukupintojen 20 ja kääntökappaleessa olevien kaari-maisten ulokkeiden kaarevuussäde on oleellisesti sama. Puo-30 liympyrän muotoista syvennystä, johon kääntökappale on asennettu kutsutaan myöhemmin kääntökappaleen pesäksi 19.

Kääntökappaleen toisessa kaarimaisessa ulokkeessa on ulokkeen mukaan kaareutuva kääntöliikkeen rajoitinura, jonka päät 6 ovat puoliympyrän muotoiset. Kuviossa 1 kyseisen rajoitinuran 35 vapaata päätä on merkitty viitenumerolla 6. Vastaavasti uran toinen pää on kiinni kääntöliikkeen rajoitintapissa 5, jolloin 93620 5 kääntökappale on uloimmassa asennossaan, eikä voi enää liikkua tähän suuntaan ulospäin. Rajoitinuran kaarevuussäteen keskipiste osuu samaan kohtaan kuin kääntökappaleen liukupintojen 20 kaarevuussäteen keskipiste, eli muovauskartion 1 sille kar-5 tiopinnan osalle, joka on kosketuksissa muovattavaan putkeen. Rajoitinuran päätepisteiden 6 välinen kulma β on 45°, joka sallii kauluksen muovauksen 45°:sta 90°:n kaulukseksi.

Kääntökappaleessa 40 on edelleen itse muovauskartion pesä 4, 10 johon on asennettu muovauselimenä toimiva muovauskartio 1. Muovauskartio 1 on katkaistu kartio, jonka kartiopinta muodostaa putkea 34 vasten tulevan muovauspinnan. Muovauspinnan muodostava osa on pyörivästi laakeroitu muovauskartion runkona toimivalle tukiakselille 2. Kartion tukiakseli 2 on lukittu 15 kartion leveämmästä päästä lukitusakselilla 3 kääntökappalee-seen 40. Kartion tukiakseli muodostaa kartion kapeammassa päässä kartiosta ulkonevan sylinterimäisen ulokkeen, jonka ul-kosäde on kartion kapeamman pään sädettä pienempi.

Muovauskartion leveämmän pään puoleiseen kääntökappaleen pää-20 hän on kiinnitetty nivelellisesti ketjun 11 ensimmäinen pää liitostapin 12 avulla. Kääntölaitteen takareunassa on ketjua varten kaarimainen ura, jota pitkin ketju on johdettu kulkemaan kohti laitteiston keskiakselia. Ketjun toinen pää on kiinnitetty männän 7 varteen 10 siten, että ketju liikkuu 25 urassaan männän 7 liikkeen mukana kohti laitteiston keskiakselia samalla kääntäen kääntökappaletta kohti kuvion 1 mukaista ulkoasentoa. Mäntä 7 liikkuu voimayksikössä 45 olevassa sylinterissä 9, jonka pituusakseli on luistin 21 liikkeen suuntainen.

30 Laitteiston keskiakselin puoleisessa luistin päässä olevassa voimayksikössä on vielä toinenkin mäntä- sylinteriyhdistelmä, johon kuuluu luistin 21 pituusakselin suuntainen sylinteri 43 ja siinä pituussuuntaan liikkuva mäntä 44, jossa on männänvar-si 8. Sylinterin 43 sisällä on männänvarren ympärillä oleva 35 kierrejousi 16, joka on sijoitettu männän 44 takaosan ja sylinterin päätylaipan 17 väliin. Sylinterin päätylaipassa on keskireikä, josta männänvarsi 8 tulee päätylaipan läpi männän 6 93620 noustessa kohti päätylaippaa ja jousen puristuessa männän ja päätylaipan väliin. Päätylaippa 17 on kiinnitetty voimayksik-köön ruuveilla 18. Männän 7 se pinta-ala, johon paineväliai-neena olevan öljyn paine kohdistuu on oleellisesti pienempi 5 kuin männän 44 vastaava pinta-ala. Lisäksi sylinterissä 9 öljyn tilavuutta rajoittaa männänvarsi 10, joten männän 7 kulkiessa tietyn matkan mäntä 44 kulkee paljon lyhyemmän matkan, jolloin tarvittava jousi voi olla lyhyt. Tällä suhteella aikaansaadaan myös tarvittava voiman välitys.

10 Sylinterien 9 ja 43 välissä on voimayksikössä oleva paineenra-joitusventtiili 13 ja vastaventtiili 14, joiden kautta öljy virtaa sylinteristä toiseen. Sylinterissä 43 on öljyntäyttö-reikä 15, jonka kautta voimayksikkö täytetään hydrauliöljyllä.

Kuviossa 1 muovauskartio 1 on ensimmäisessä asennossaan, jol-15 loin muovauspinta muodostaa olennaisesti 45°:n kulman putken 34 pituusakselin kanssa kääntökappaleen 40 ollessa ulkoasen-nossaan rajoitintapin 5 tukemana. Samoin mäntä 7 on yläasen-nossaan ja vastaavasti mäntä 44 on ala-asennossaan jousen 16 painamana. Kuviossa 2 muovauskartio 1 on muovauksen loppuasen-20 nossa 45° alkuasennostaan kääntyneenä ja taaskin rajoitintapin 5 tukemana, jolloin mäntä 7 on vastaavasti ala-asennossaan ja paineenrajoitusventtiilin 13 kautta siirtynyt öljy on nostanut männän 44 yläasentoonsa jousen 16 jousivoimaa vasten.

Kuvio 3 kuvaa laitteistoa putken suunnasta kuvattuna osittain 25 leikattuna. Siirtoruuvi 23 on laakeroitu toisesta päästään vastakkaiselle puolelle pakkaa 30 kuin luisti 21. Siirtoruuvin laakeripesä on kiinnitetty kiinnitysruuveilla 29 pakkaan 30 ja siirtoruuvi on säteis- 27 ja aksiaalipainelaakereiden 26 avulla kiinnitetty laakeripesään. Laakeripakka on lukittu mutte-30 rilla 28.

Luistin 21 kiinnittämiseksi tiukasti pakkaan 30 on luistin toiselle reunalle muodostettu lukituspalan pesä 36, johon on sovitettu kiilamainen lukituspala 37. Kuten kuviosta 4 selvemmin näkyy lukituspala 37 kiristetään luistia ja sen pakassa 35 olevaa johteen seinämää vasten ruuveilla 38, jolloin luisti 93620 7 painautuu tiiviisti johteen vastakkaista seinämää vasten. Näillä lukituselimillä luisti ja siihen kiinnitetty muovaus-kartio pysyy säädetyllä kohdalla, joka vastaa kaulustettavan putken halkaisijaa. Luistiin ja vastaavasti pakkaan on edulli-5 sesti merkitty valmiiksi kohdat 48 ja 47, jotka vastaavat putkien vakiohalkaisijoita, jolloin kartion asettelu kyseessä olevalle putkikoolle helpottuu. Kuviossa 3 pakkaan merkityt halkaisijakohtia 47 ei ole esitetty todellisessa suhteessa toisiinsa nähden, eivätkä muutamat esitetyt halkaisijaluvut 10 ole välttämättä todellisia, eivätkä oikeassa suhteessa toisiinsa nähden.

Keksinnön mukaisesti menetellään seuraavasti. Aluksi muo-vauskartio 1 on kuvion 1 mukaisessa alkuasennossaan voimayksi-kön 45 ohjaamana. Tällöin muovauskartion kartiopinta on sivul-15 ta eli kuvion 1 suunnassa katsottuna 45°:n kulmassa putken pituusakseliin nähden. Kiinnitetään kaulustettava putki 34 kiin-nitysleuoilla 35 paikalleen. Mikäli muovauskartio l ei ole putken halkaisijaa vastaavalla paikalla, siirretään luistia 21 vaaditulle paikalle liikuttamalla luistia laitteiston keskiak-20 selin suhteen siirtoruuvia 23 kääntämällä. Lukitaan luisti 21 paikalleen lukituspalalla 37 kiristämällä lukitusruuvit 38 kiinni. Säädetään tarvittaessa paineenrajoitusventtiilin 13 arvo putkikoon mukaan. Putken halkaisijan kasvaessa kasvaa myös yleensä putken seinämän paksuus, jolloin muovausvastuskin 25 kasvaa ja paineenrajoitusventtiilin arvoa on säädettävä suuremmaksi. Seuraavaksi siirretään käyttökoneistolla karaa 31 ja siihen kiinnitettyä muovauskartiota 1 kohti putkea putken akselin suunnassa. Samalla muovauskartiota pyöritetään käyttölaitteen avulla putken pituusakselin ympäri siten, että muova-30 uskartion kartiopinta vierii pitkin putken pään sisäpintaa 46. Tällöin siis koko pakka 30 pyörii. Aluksi kartiopinnan ja putken pään sisäpinnan kosketus on hyvin ohut; vain putken pään sisänurkka osuu kartioon, mutta muovauksen edetessä kosketuspinta-ala suurenee tasaisesti, kunnes muovauskartio vastaa 35 stopparina toimivaan putken kiinnittimen 35 leukaan (kuvio 1) siten, että kiinnitysleuan nurkkapisteen 39 ja kartion väliin jää vain putken seinämänvahvuuden suuruinen etäisyys. Tällöin on kartiokauluksen ensimmäinen (45°) vaihe muodostunut.

3 93620 Käyttölaitteella siirretään karaa 31 ja sen yhteydessä olevaa muovauskartiota 1 edelleen kohti kiinnitysleukaa 35. Kiinni-tysleuan nurkkapisteen 39 ja muovauskartion kääntöpisteen 41 välinen putken halkaisijatason suuntainen vipuvarsi 42 sekä 5 myös nurkkapisteen 39 ja kääntöpisteen 41 välinen putken pituussuuntainen vipuvarsi aiheuttavat muodonmuutosmomentin, jota jäljempänä kutsutaan yksinkertaisesti taivutusmomentiksi. Kyseinen taivutusmomentti pyrkii kääntämään muovauskartiota. Kun taivutusmomentti on riittävän suuri, paineenrajoitusvent-10 tiili 13 laskee männän 7 työntämän öljyn sylinteriin 43, jossa kierrejousi 16 painuu kasaan männän 44 noustessa kohti sylinterin päätyä. Samanaikaisesti kääntölaite 40 ja sen mukana oleva muovauskartio 1 kääntyvät kääntölaitteen kaarevuuskeski-pisteen suhteen, jolloin muovauskartio muovaa vähitellen ja 15 portaattomasti 90°:n kauluksen putken päähän. Kääntöliike jatkuu noin 45°, kunnes rajoitintappi 5 osuu kääntöliikkeen ra-joitinuran toiseen päähän 6. Tällöin muovauskartio 1 on kuvion 2 mukaisessa loppuasennossaan, jolloin muovauskartion kartio-pinta on sivulta eli kuvion 2 suunnassa katsottuna 90°:n kul-20 massa putken pituusakseliin nähden.

Kun 90°:n kaulus on tehty, siirretään karaa 31 takaisin, poispäin putkesta, jolloin sylinterin 43 jousi 16 painaa männän 44 välityksellä öljyn sylinteristä 43 vastaventtiilin 14 kautta sylinteriin 9, jonka mäntä liikkuu poispäin luistista 21 vetä-25 en perässään ketjua 11, joka on kiinnitetty männän 7 varren 10 päähän. Tällöin ketju 11 kääntää kääntökappaleen 40 ja muovauskartion 1 takaisin alkuasentoon 45°:n kulmaan.

Edellä keksintöä on kuvattu sen erään edullisen suoritusmuodon avulla. Esitystä ei ole kuitenkaan katsottava rajoittavaksi, 30 vaan keksinnön eri sovellutusmuodot voivat vapaasti vaihdella jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten määrittämissä rajoissa. Niinpä esimerkiksi taivutusmomentin vastaanottava elin voimayksikössä voi paineenrajoitusventtiilin 13 sijasta olla myös säädettävä jousi tai jokin vastaava, jolloin myös 35 sylinterit ja männät voitadaan korvata vastaavilla koneenelimillä. Samoin kääntölaitteen liukujohteet voidaan korvata esimerkiksi vierintävastuksen aiheuttavilla johteilla.

Claims (5)

9 93620

1. Menetelmä olennaisesti suorakulmaisen kauluksen tekemiseksi putken (34) päähän siten, että putken päätä vasten asetetaan muovauselin (1), jota liikutetaan putken akselin suuntaisesti 5 kohti putkea (34) ja jota kierretään putken pään sisäpintaa (46) pitkin putken pituusakselin ympäri, tunnettu siitä, että muovauselintä (1) liikutetaan putken akselin suunnassa kohti putkea siten, että liikkuessaan kohti putkea muovauselin (1) kääntyy liikkuttamisen aikaansaavan työntövoiman vaikutuksesta 10 automaattisesti alkuasennostaan loppuasentoonsa muovaten samalla putken päähän olennaisesti suorakulmaisen kauluksen putken pituusakselin suuntaan nähden.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muovauselimen (1) etäisyys putken (34) pituusakselista 15 säädetään ennen kauluksen muodostamista putken halkaisijaa vastaavaksi.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muovauselin (1) lukitaan säädetylle etäisyydelle.

4. Laitteisto olennaisesti suorakulmaisen kauluksen tekemisek-20 si putken päähän, johon laitteistoon kuuluu muovauselin (1), joka on pyörivästi tuettu tukiakselilleen (2) , sekä pakka (30), johon muovauselin (1) on suoraan tai välillisesti tuettu, joka pakka on liikutettavissa putken (34) suhteen putken pituusakselin suuntaisesti muovauselimen (1) pinnan saattami-25 seksi putken pään yhteyteen ja sen muokkaamiseksi, tunnettu siitä, että laitteistoon on järjestetty kääntölaite (40) , johon muovauselin (1) on sijoitettu ja joka kääntölaite on sovitettu kääntymään muovausvoimasta riippuen alkuasennon ja loppuasennon välillä muovausvaiheen aikana.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kääntölaite (40) on järjestetty kääntymään muovausvai-heessa ympyräkaaren muotoista rataa pitkin olennaisesti 45° alkuasennosta loppuasentoonsa. 93620