FR2540014A1

FR2540014A1 - Device for conical-type deforming and drawing of metal tubes without joints

Info

Publication number: FR2540014A1
Application number: FR8301232A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-01-27
Filing date: 1983-01-27
Publication date: 1984-08-03

Abstract

The present invention relates to a device for conically deforming and drawing metal tubes without joints, the blank consisting of a tube without joints of round cross section. The device comprises two deformation cylinders 14, 14a fastened on shafts 11, 11a mounted on an upper and lower plate of a support frame 4 and whose ends are equipped with meshing toothed wheels (gears) 12 or 12a, a toothed wheel (gear) 13a meshing with the pinion of an exchangeable gear train 13 whose large toothed wheel (gear) meshes, on its side, with a rack 3, the support frame 4 comprising two hydraulic work cylinders 9, 6 and the device also comprising a gripping device 17 intended for the workpiece 16. The assembly of these elements interacts in order to conically deform the tube. Application to the production of conical tubes.

Description

La présente invention concerne un dispositif permettant la déformation de type conique et l'étirage de tubes métalliques sans jointures. Les procédés et dispositifs connus pour fabriquer des tubes coniques sans jointures à partir d'ébauches constituées par des tubes conventionnels sans jointures à section transversale annulaire circulaire pourraient être répartis comme suit en deux groupes principaux :
la fabrication de tubes sans jointures du type conique à partir de tubes traditionnels sans jointures circulaires a lieu par laminage, les cylindres munis d'une gorge conique et servant d'éléments-de déformation présentant alors une périphérie qui correspond exactement à la longueur du tube sans jointures déformé fini.The present invention relates to a device allowing the conical type deformation and the drawing of metal tubes without joints. The known methods and devices for manufacturing seamless conical tubes from blanks formed by conventional seamless tubes with circular annular cross-section could be divided into two main groups as follows:
the manufacture of conical type seamless tubes from traditional tubes without circular joints takes place by rolling, the cylinders provided with a conical groove and serving as deformation elements then having a periphery which corresponds exactly to the length of the tube without deformed joints finished.

La fabrication de tubes sans jointures du type conique à partir de tubes ronds sans jointures par forgeage nécessite des forces d'impact relativement importantes qui se répètent à des intervalles périodiques, le tube à déformer étant soumis simultanément à un avancement dans le sens axial ainsi qu'à une rotation autour de son axe propre. The manufacture of conical type seamless tubes from round seamless tubes by forging requires relatively large impact forces which are repeated at periodic intervals, the tube to be deformed being simultaneously subjected to advancement in the axial direction as well as 'to a rotation around its own axis.

Appartient à ce groupe de telles machines, la machine pour fabriquer des tubes coniques à partir de tubes ronds sans jointures de la firme italienne IBP, et précisément le type Nuova IARISTON 35. Cette forme de réalisation connue est constituée par un moteur électrique transmettant le mouvement de rotation avec des courroies trapézoldales à une roue d'inertie qui est clavetée directement sur l'arbre qui entraîne les matrices et les marteaux ainsi que des rouleaux à marteaux. L'arbre comporte une fente longitudinale qui est en communication de façon symétrique avec un alésage axial.Derrière la fente, on dispose une paire de matrices dont la partie interne représente une image négative de la forme à donner aux tubes, ainsi qu'une paire de marteaux qui reposent sur le côté externe des matrices et supportent les rouleaux à marteaux sur leur propre côté externe dans un alésage particulier. Dans le même axe, tout comme pour le groupe décrit ci-dessus constitué par un arbre, des matrices et des marteaux ainsi que des rouleaux à marteaux, est montée une grande structure en forme de boîtier à l'int4- rieur de laquelle est disposé un jeu de rouleaux de la même manière que dans un grand palier- à rouleaux. Ceuxci sont maintenus par une cage. Lors de la rotation de l'arbre, les matrices et les marteaux ainsi que les rouleaux à marteaux sont entraînés et sont précipités vers l'extérieur à cause de la force centrifuge.Les rouleaux à marteaux doivent rouler en passant, pendant leur mouvement de circulation, devant une couronne fixe de rouleaux et sont repoussés à nouveau en direction de l'axe de rotation, en compagnie des marteaux, lorsqu'ils passent le rouleau respectif, pour être aussitôt repoussés vers l'extérieur à nouveau en raison de la force centrifuge. Ce mouvement dirigé vers l'extérieur et vers l'intérieur des marteaux et de leurs rouleaux à marteaux est transmis sur les matrices, car les marteaux reposent sur les côtés externes des matrices, et provoque l'effet de marteau que les matrices exercent sur le tube.L'inconvénient du dispositif décrit en premier ci-dessus est que ce dispositif connu1 pour déformer coniquement des tubes sans jointures, qui est muni des rouleaux, comportant la rainure de déformation, et qui ne sont appropriés que pour une certaine longueur du tube fini de type conique, doit comporter différents jeux de rouleaux correspondant à la longueur désirée respective du tube fini de type conique. Ceci revient relativement cher d'une part et d'autre part,prend également du temps car l'échange dés rouleaux de travail qui doivent être fixés sur les arbres de façon particulièrement sûre et ferme nécessite beaucoup de temps.L'inconvénient du type décrit ci-dessus en deuxième place des dispositifs de déformation de type conique de tubes sans jointures est constitué par le fait qu'ils nécessitent la présence d'un volant d'inertie ainsi que d'une construction relativement résistante pour produire des chocs puissants qui doivent être dirigés sur le tube à déformer, ce qui fait que le poids et également les investissements s'accroissent de façon importante. Un autre inconvénient de tels dispositifs est également que leur structure est compliquée et présente un grand nombre d'éléments fabriqués avec une grande précision. Belongs to this group of such machines, the machine for manufacturing conical tubes from round tubes without joints from the Italian firm IBP, and precisely the type Nuova IARISTON 35. This known embodiment consists of an electric motor transmitting the movement rotation with V-belts to a flywheel which is keyed directly onto the shaft which drives the dies and hammers as well as hammer rollers. The shaft has a longitudinal slot which is in symmetrical communication with an axial bore. Behind the slot, there is a pair of dies whose internal part represents a negative image of the shape to be given to the tubes, as well as a pair hammers which rest on the outer side of the dies and support the hammer rollers on their own outer side in a particular bore. In the same axis, as for the group described above consisting of a shaft, dies and hammers as well as hammer rollers, a large box-shaped structure is mounted inside which is arranged a set of rollers in the same way as in a large roller bearing. These are held by a cage. When the shaft rotates, the dies and hammers as well as the hammer rollers are driven and are precipitated outward due to centrifugal force.The hammer rollers must roll in passing, during their movement of circulation , in front of a fixed ring of rollers and are pushed again towards the axis of rotation, along with the hammers, when they pass the respective roller, to be immediately pushed out again again due to the centrifugal force . This outward and inward movement of the hammers and their hammer rollers is transmitted to the dies, since the hammers rest on the outer sides of the dies, and causes the hammer effect that the dies exert on the The disadvantage of the device described first above is that this known device1 for conically deforming seamless tubes, which is provided with rollers, comprising the deformation groove, and which are only suitable for a certain length of the tube conical type finish, must have different sets of rollers corresponding to the respective desired length of the conical type finished tube. This is relatively expensive on the one hand and on the other hand, also takes time because the exchange of working rollers which must be fixed on the trees in a particularly secure and firm manner requires a lot of time. The disadvantage of the type described above in second place deformation devices of conical type of seamless tubes consists of the fact that they require the presence of a flywheel as well as a relatively resistant construction to produce powerful shocks which must be directed on the tube to be deformed, which means that the weight and also the investments increase significantly. Another drawback of such devices is also that their structure is complicated and has a large number of elements manufactured with great precision.

Le but de la présent e invention est donc de produire un dispositif-de déformation de type conique et d'étirage de tubes métalliques sans jointures qui n'implique aucun des désavantages des dispositifs connus décrits cidessus tout en étant simple et donc d'un faible prix de revient dans sa structure. The object of the present invention is therefore to produce a deformation device of conical type and drawing of metal tubes without joints which does not involve any of the disadvantages of the known devices described above while being simple and therefore of low cost price in its structure.

Le but poursuivi est atteint par le dispositif selon la présente invention de déformation de type conique de tubes métalliques sans jointures. The object pursued is achieved by the device according to the present invention of conical type deformation of metal tubes without joints.

D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre d'un exemple non limitatif de forme de réalisation, qui est faite en référence aux destins annexés, sur lesquels
- la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de déformation de type conique et d'étirage de tubes métalliques sans jointures
- la figure 2 est une coupe selon la ligne Il-Il de la figure 1 ; et
- la figure 3 représente en vue latérale et en coupe un cylindre de déformation.Other advantages and characteristics of the present invention will emerge from the description which follows of a nonlimiting example of embodiment, which is given with reference to the appended destinies, on which
- Figure 1 is a perspective view of a conical type deformation device and drawing of metal tubes without joints
- Figure 2 is a section along the line II-II of Figure 1; and
- Figure 3 shows in side view and in section a deformation cylinder.

Comme le montrent les figures 1 et 2, le dispositif selon la présente invention est constitué par une cage porteuse la qui présente à la partie supérieure deux supports-en U 1 ayant des brides tournées vers l'extérieur, les extrémités des -deux supports en U étant reliées respectivement à une plaque transversale (la plaque transversale frontale ainsi qu'une partie du support en U de droite sont enlevées à la figure 2 pour mieux montrer le mécanisme d'engrenage du dispositif) Pour obtenir la hauteur de travail nécessaire, les deux supports en U supérieurs peuvent être transformés vers le bas en des pieds d'appui ou peuvent être alors directement fixés sur une base en béton surélevée, mais ceci n'est cependant pas représenté à la figure 1. As shown in FIGS. 1 and 2, the device according to the present invention is constituted by a carrier cage 1a which has at the upper part two U-shaped supports 1 having flanges facing outwards, the ends of the two supports in U being connected respectively to a transverse plate (the frontal transverse plate as well as a part of the U-shaped support on the right are removed in Figure 2 to better show the gear mechanism of the device) To obtain the necessary working height, the two upper U-shaped supports can be transformed downwards into support legs or can then be directly fixed to a raised concrete base, but this is not however shown in FIG. 1.

Sur chacune des faces internes des deux éléments verticaux des supports en U est fixé un guide longitudinal respects 2, 2a de section transversale ronde circulaire qui est prévue pour recevoir les deux traverses 5 qui supportent les cylindres hydrauliques de travail 6, 9 du dispositif, ainsi que pour recevoir le bati de support 4 du mécanisme de déformation 4a. Les traverses 5 et le bati porteur 4 sont disposés de manière à coulisser et à pouvoir se déplacer en longueur sur des guides 2, 2a. On each of the internal faces of the two vertical elements of the U-shaped supports is fixed a respective longitudinal guide 2, 2a of circular round cross section which is intended to receive the two cross-members 5 which support the hydraulic working cylinders 6, 9 of the device, as well that to receive the support frame 4 of the deformation mechanism 4a. The crosspieces 5 and the supporting frame 4 are arranged so as to slide and to be able to move lengthwise on guides 2, 2a.

Dans le bati porteur 4, sont montés deux arbres verticaux 11, 11a sur lesquels les cylindres de déformation 14, 1a sont disposés de façon fixe, ces deux cylindres 14, 14a étant-alors disposés entre les deux plaques-horizontales du bati support et étant munis (figure 2, 3), dans la ligne de symétrie de la largeur du cylindre de déformation de la face périphérique, d'une gorge du type semicirculaire qui se réduit linéairement le long de la péri- phérie du rayon initial rmax jusqu'au rayon terminal rmin
Llarbre lia et l'arbre il dépassent par leurs extrémités supérieures de la plaque horizontale supérieure du bâti support 4 et comportent, fixée X ces extrémités, une roue dentée respective 12 ou 12a, ces roues dentées présentant le meme nombre de dents et étant en communica- tion les unes avec les autres de manière à produire une rotation contraire des deux cylindres de déformation 14, 14a.In the support frame 4, two vertical shafts 11, 11a are mounted on which the deformation cylinders 14, 1a are fixedly arranged, these two cylinders 14, 14a being then disposed between the two horizontal plates of the support frame and being provided (FIG. 2, 3), in the line of symmetry of the width of the deformation cylinder of the peripheral face, with a groove of the semicircular type which reduces linearly along the periphery of the initial radius rmax up to terminal radius rmin
The shaft 11a and the shaft there protrude by their upper ends from the upper horizontal plate of the support frame 4 and comprise, fixed at these ends, a respective toothed wheel 12 or 12a, these toothed wheels having the same number of teeth and being in communica - tion with each other so as to produce a counter rotation of the two deformation cylinders 14, 14a.

Dans ce but, l'arbre il est conformé de façon à dépasser de la plaque inférieure du bati support, et sur cette extrémité dépassante de l'arbre 11, on a fixé une roue dentée 13 qui, de son côté, est en prise avec un train d'engrenages échangeable 13 constitué par une grande roue dentée et un pignon. Le pignon du train d'engrenages engrène avec la roue dentée 13a fixée sur l'arbre 11, tandis que la grande roue dentée du train d'engrenages 13a attaque -une crémaillère 3 qui est fixée sur le côté interne du corps de l'un des deux supports en U 1 sous le guide 2.Pour le déplacement longitudinal du bâti support 4 portant le mécanisme de déformation 4a, on prévoit les deux cylindres de travail hydrauliques 6, 9 qui, comme indiqué ci-dessus, sont disposés de manière à pouvoir se déplacer comme une unité sur les guides 2 en étant portés par les deux traverses 5. La tige de piston 9' des cylindres de travail 9-hydrauliques travaillant des deux côtés est fixée sur le bâti support 4. La tige de piston 7 du cylindre de travail hydraulique 6 est fixée sur la plaque postérieure reliant les deux support s en U 1 au moyen d'une bride 8.For this purpose, the shaft is shaped so as to protrude from the lower plate of the support frame, and on this protruding end of the shaft 11, a toothed wheel 13 is fixed which, for its part, is engaged with an exchangeable gear train 13 constituted by a large toothed wheel and a pinion. The pinion of the gear train meshes with the toothed wheel 13a fixed on the shaft 11, while the big gear wheel of the gear train 13a attacks a rack 3 which is fixed on the internal side of the body of one of the two U-shaped supports 1 under the guide 2.For the longitudinal displacement of the support frame 4 carrying the deformation mechanism 4a, two hydraulic working cylinders 6, 9 are provided which, as indicated above, are arranged so as to be able to move as a unit on the guides 2 while being carried by the two crosspieces 5. The piston rod 9 'of the 9-hydraulic working cylinders working on both sides is fixed on the support frame 4. The piston rod 7 of the hydraulic working cylinder 6 is fixed to the rear plate connecting the two U-shaped supports 1 by means of a flange 8.

Pour serrer la pièce à travailler 16 sous forme de tube sans jointures à section transversale ronde circulaire sur la plaque transversale postérieure de la cage support la, on prévoit un dispositif de serrage 17. To clamp the workpiece 16 in the form of a seamless tube with a circular round cross section on the rear transverse plate of the support cage 1a, a clamping device 17 is provided.

Le dispositif selon la présente invention pour la déformation de type conique et l'étirage de tubes sans jointures travaille comme suit
une extrémité de la pièce à travailler 16 est introduite dans la bouche d'entrée Dmax circulaire qui s'étend de façon convergente dans la direction longitudinale, entre les deux cylindres de déformation 14, 14a du mécanisme de déformation 4a se trouvant dans sa position de départ et elle est passée jusque dans le dispositif de serrage 17 où elle est enserrée.The device according to the present invention for the conical type deformation and the drawing of seamless tubes works as follows
one end of the workpiece 16 is introduced into the circular inlet Dmax which extends convergently in the longitudinal direction, between the two deformation cylinders 14, 14a of the deformation mechanism 4a being in its position departure and it has passed into the clamping device 17 where it is enclosed.

La déformation de la partie plus longue de la pièce 16 dépassant des cylindres de déformation 14, 14a a lieu alors en au mentant par du liquide sous pression les cylindres de travail hydrauliques 6, 9, le bâti porteur 4 du mécanisme de déformation 4a étant alors déplacé en direction de la flèche V (figure 1). Par ce mouvement d'avancement du mécanisme de déformation 4a par rapport à la pièce 16 serrée dans la cage porteuse 1 au moyen du dispositif de serrage 17, les deux cylindres de déformation 14, 14a sont mis en rotation par l'engrènement de la grande roue dentée du train d'engrenages 13 avec la crémaillère 3 au moyen de son pignon et au moyen des roues dentées 13a, 12, 12a. The deformation of the longer part of the part 16 projecting from the deformation cylinders 14, 14a then takes place by lying to it with pressurized liquid the hydraulic working cylinders 6, 9, the supporting frame 4 of the deformation mechanism 4a then being moved in the direction of arrow V (figure 1). By this movement of advance of the deformation mechanism 4a relative to the part 16 clamped in the carrier cage 1 by means of the clamping device 17, the two deformation cylinders 14, 14a are rotated by the engagement of the large cogwheel of the gear train 13 with the rack 3 by means of its pinion and by means of the cogwheels 13a, 12, 12a.

Cette rotation des deux cylindres de déformation 14, 14a dans le sens contraire provoque une réduction constante des interstices conformés coniquement comme un orifice de matrice entre les deux cylindres de déformer tion 14, 14a à travers lesquels la pièce serrée 16 est relativement "étirée" et ainsi subit une déformation conique constante par étirage simultané. Toute la déformation de la pièce 16 pour donner un tube conique sur une longueur déterminée a lieu en une passe; les interstices entre les deux cylindres de déformation 14, 14a étant modifiés de façon continue depuis la dimension la plus grande jusqu'à la dimension la plus petite. Cette variation continue de l'interstice est obtenue pour différentes longueurs Lk, c'est-d-dire les longueurs désirées, de l'étendue conique du produit fini par échange correspondant du train d'engrenages 13 et éventuellement de la roue dentée 13a. This rotation of the two deformation cylinders 14, 14a in the opposite direction causes a constant reduction of the interstices conically shaped like a matrix orifice between the two deformation cylinders 14, 14a through which the clamped part 16 is relatively "stretched" and thus undergoes constant conical deformation by simultaneous stretching. All the deformation of the part 16 to give a conical tube over a determined length takes place in one pass; the interstices between the two deformation cylinders 14, 14a being continuously modified from the largest dimension to the smallest dimension. This continuous variation of the gap is obtained for different lengths Lk, that is to say the desired lengths, of the conical extent of the finished product by corresponding exchange of the gear train 13 and possibly of the toothed wheel 13a.

Claims

1. Device for performing the conical type deformation and drawing of metal tubes without joints, characterized in that it consists of a pair of deformation cylinders (14, 14a) which are fixed on shafts (11, 11a) mounted in an upper plate and a lower plate of the support frame (4) and provided on upper ends of shafts projecting from the support frame (4) with toothed wheels (12) or (12a) meshing with one another; by a toothed wheel (13a) which is arranged on the projecting end of the lower plate of the support bay (4) and. meshes with the pinion of the train -d1gears (13) exchangeable with which the big toothed wheel meshes on its side on a rack (3) fixed on the internal side of the body of a U-shaped support (1), the support frame (4) being arranged so that it can move longitudinally on two guides (2, 2a) which are fixed on the side internal of the body of the two U-shaped supports (1) above the rack (3), and by two hydraulic working cylinders (9, 6) which are carried by two crosspieces (5-) which, on their side, are guided so as to move on lateral guides (2, 2a) 1 the piston rod (91) of the hydraulic working cylinder t9) being fixed on the support frame (4) of the deformation mechanism (4a) while the rod piston (7) of the hydraulic working cylinder (6) is connected by means of a flange (8) to the rear transverse wall of the support cage ( la) as well as by a clamping device (17) intended for the workpiece (16) and which is arranged on the rear transverse wall of the support cage (la)

2. Device according to claim 1, characterized in that each of the deformation cylinders (14, 14a) is provided, in the line of symmetry of the width of the deformation cylinder of the peripheral face, with a semi-circular groove ( 15, 15a) which is reduced linearly along the periphery from the initial radius (rmax) to the terminal radius (rmin).