RU2157761C2

RU2157761C2 - Device for manufacture of tubular articles

Info

Publication number: RU2157761C2
Application number: RU98117290A
Authority: RU
Inventors: Н.Ю. Дегтярев; Г.Г. Вилков; Ю.А. Москвичев; П.А. Шелкошвейн; Г.П. Филимоненков
Original assignee: Закрытое акционерное общество научно-производственный центр "ГЕЛИЭЯ"
Priority date: 1998-09-11
Filing date: 1998-09-11
Publication date: 2000-10-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: device is used for manufacture of tubular articles from tape material by winding. Device has mandrel for spiral winding of tape material. Mandrel is formed by at least two driven drums and at least two driving drums for each driven one. Drums are positioned in parallel. They are capable of rotation in one direction. Drums are rotated by drive, and their operating surface is formed by axially-movable segments. Segments are driven by formers coupled to each other kinematically and made in form of inclined flat plates. Slope angle of formers and consequently displacement of segments may be controlled manually or automatically. Since segments of driving drums are pressed to segments of driven drums with definite force through tape, which is source material, segments of driven drums also move through definite space. Given construction makes it possible to adjust material feed rate in process of operation by means of simple actuating mechanisms and formers. EFFECT: enhanced reliability. 3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для производства трубчатых изделий путем навивки по спирали и сварки. The invention relates to equipment for the production of tubular products by spiral winding and welding.

Известно устройство для изготовления трубчатых изделий (заявка ФРГ N 2310087, МКИ B 29 D 23/12, 1976), содержащее оправку для спиральной намотки ленточного материала. Оправка образована параллельно установленными с возможностью вращения в одном направлении по меньшей мере двумя барабанами. Рабочая поверхность барабанов образована аксиально подвижными сегментами с приводом от копиров посредством толкателей, связанных с сегментами. A device for the manufacture of tubular products (application Germany N 2310087, MKI B 29 D 23/12, 1976) containing a mandrel for spiral winding of tape material. The mandrel is formed in parallel with at least two drums mounted rotatably in one direction. The working surface of the drums is formed by axially movable segments driven by copiers by means of pushers associated with the segments.

Недостатком этого устройства является низкие технологические возможности, заключающиеся в невозможности регулировать в процессе работы шаг спиральной навивки при изменении ширины ленты. The disadvantage of this device is the low technological capabilities, consisting in the inability to adjust in the process the pitch of the spiral winding when changing the width of the tape.

Известно также устройство для изготовления трубчатых изделий ( а.с. СССР N 1691131, МКИ B 29 D 23/22, 1991) (прототип), содержащее оправку для спиральной намотки ленточного материала, образованную параллельно установленными с вращением в одном направлении по меньшей мере двумя барабанами, рабочая поверхность которых образована аксиально подвижными сегментами, привод вращения барабанов и копиры для аксиального перемещения толкателей сегментов. Устройство дополнительно содержит в полости барабанов приводные профильные кулачки, а толкатели сегментов барабанов установлены с возможностью аксиального и радиального перемещения и снабжены роликами для взаимодействия с кулачками. Копиры для аксиального перемещения толкателей выполнены с обращенными к торцам барабанов коническими рабочими поверхностями. Also known is a device for the manufacture of tubular products (AS USSR N 1691131, MKI B 29 D 23/22, 1991) (prototype), comprising a mandrel for spiral winding of tape material formed in parallel with at least two rotationally installed in one direction rotation drums, the working surface of which is formed by axially movable segments, a drum rotation drive and copiers for axial movement of the pushers of the segments. The device further comprises drive profile cams in the cavity of the drums, and the pushers of the drum segments are mounted with axial and radial movement and equipped with rollers for interacting with the cams. Copiers for axial movement of the pushers are made with conical working surfaces facing the ends of the drums.

Недостатком данного устройства является сложность конструкции и как следствие низкая надежность работы устройства, в частности регулировка шага подачи материала в процессе работы. Технической задачей изобретения является повышение надежности работы устройства. The disadvantage of this device is the design complexity and, as a consequence, the low reliability of the device, in particular the adjustment of the pitch of the material in the process. An object of the invention is to increase the reliability of the device.

Поставленная техническая задача решается тем, что устройство для изготовления трубчатых изделий содержит дополнительно по меньшей мере по два ведущих барабана на один ведомый. Рабочая поверхность ведущих барабанов образована подвижными сегментами по конструкции такими же, как и ведомых, различие в размерах и количестве, где их по меньшей мере в два раза больше, чем в ведомых барабанах. Привод вращения барабанов может осуществляться от двигателя, например, через цепную передачу на все барабаны, а также или ведущие, или ведомые. Привод перемещения сегментов ведущих барабанов осуществляется от копиров, выполненных в виде плоских планок посредством толкателей, установленных непосредственно на сегментах. Ведущие барабаны имеют возможность прижиматься с необходимым усилием к ведомым через ленту как исходный материал. Поэтому перемещение сегментов ведомых барабанов и ленты происходит от сегментов ведущих барабанов на определенное расстояние, которое может изменяться в процессе работы, изменяя угол наклона копиров. The stated technical problem is solved in that the device for the manufacture of tubular products additionally contains at least two leading drums on one driven. The working surface of the driving drums is formed by the movable segments in the design of the same as the driven ones, the difference in size and quantity, where they are at least twice as many as in the driven drums. The drive rotation of the drums can be carried out from the engine, for example, through a chain drive to all the drums, as well as leading or driven. The drive for moving the segments of the driving drums is carried out from copiers made in the form of flat strips by means of pushers mounted directly on the segments. Leading drums have the ability to press with the necessary force to the driven through the tape as the source material. Therefore, the movement of the segments of the driven drums and the tape occurs from the segments of the driving drums at a certain distance, which can change during operation, changing the angle of inclination of the copiers.

Сущность изобретения поясняется графически, где на фиг. 1 показан общий вид; на фиг. 2 - вид сверху; на фиг. 3 - разрез по А-А фиг. 1; на фиг. 4 - вид Б фиг. 3; на фиг. 5 - графики зависимости перемещения сегментов от угла поворота барабана. The invention is illustrated graphically, where in FIG. 1 shows a general view; in FIG. 2 - top view; in FIG. 3 is a section along AA of FIG. 1; in FIG. 4 is a view B of FIG. 3; in FIG. 5 - graphs of the dependence of the movement of segments on the angle of rotation of the drum.

Устройство для изготовления трубчатых изделий содержит оправку 1 для спиральной намотки ленточного материала. Оправка 1 образована параллельно установленными с возможностью вращения в одном направлении по меньшей мере двумя ведомыми барабанами 2, смонтированными с возможностью вращения в станине 3. Оправка 1 содержит также дополнительно ведущие барабаны 4, по меньшей мере, по два на ведомый барабан 2. В примере показано три барабана 2 и три пары барабанов 4. Вращение барабанов 2 и 4 осуществляется от привода 5 при помощи, например, цепной передачи 6. Каждая пара ведущих барабанов 4 смонтирована шарнирно на штангах 7. Штанги 7 при помощи шарниров 8, установленных на станине 3, соединены друг с другом и приводятся в движение от винтового механизма. Винтовой механизм содержит винт 9, жестко соединенный с маховиком 10 и двух шарнирных гаек 11 и 12 с разным направлением резьбы и установленных на штангах 7. Маховик 10 установлен с возможностью только поворота на станине 3. Рабочая поверхность каждого барабана 2 и 4 образована аксиально подвижными, например, в шариковых направляющих сегментами 13 и 14 соответственно. Конструктивно сегменты 13 и 14 выполнены одинаковыми, различие состоит в размерах и их количестве. На ведущих барабанах 4 их по крайней мере в два раза больше, чем ведомых барабанах 2. Между ведомыми барабанами 2 и ведущими барабанами 4 заправляется лента 15 как исходный материал для получения, например, спирально-шовной трубы. Между подаваемой лентой 15 и этой же лентой, только намотанной на барабанах 2, установлен нагревательный элемент (условно не показан) для разогрева кромок ленты перед прикаткой и сваркой. Ведущие барабаны 4 выполняют роль и прикаточных роликов для получения качественного шва. Сегменты 13 и 14 являются приводом для осевого перемещения ленты 15 и сварной трубы. Поэтому закон перемещения сегментов 13 и 14 для ее равномерного перемещения (сползания трубы с оправки 1) должен быть линейным. Зависимость перемещения t сегментов 14, а следовательно, и сегментов 13 от угла поворота φ барабана 4 представлена на диаграмме фиг. 5, где траектории 1 и 2 соответствуют перемещению t_n двух сегментов 14 или одному 13 за угол поворота φ_th барабана 4 на максимальном шаге подачи, соответствующем наибольшему углу α наклона копиров, а траектории 1' и 2' соответствуют перемещению тех же сегментов на минимальном шаге подачи. Приводом для сегментов 14 служат копиры 16, 17 и 18, выполненные в виде наклонных под углом α (см. фиг. 2, 3) плоских планок. Угол α можно изменять в определенном диапазоне в процессе работы. Приводом для сегментов 13 служат сегменты 14 после прижатия барабанов 4 к барабанам 2. Повышенное число сегментов 14 по отношению к сегментам 13 обусловлено тем, что плоский наклонный копир обеспечивает синусоидальный закон перемещения при взаимодействии сегмента с копиром при полном обороте барабана. Для получения линейного или близко к линейному конструкция разработана таким образом, что сегменты взаимодействуют с плоскими копирами 16, 17 и 18 только на ограниченном определенном секторе поворота барабанов 4 (это выполняется за счет ширины "a" планки, см. фиг. 3), где закон перемещения сегментов близок к линейному, а так как число сегментов 14 значительно, то их незначительные разовые, перекрываемые в конце хода перемещения (фиг. 5) дают требуемый ход сегментам 13 и перемещению сварной трубы по линейному закону. Копиры 16, 17 и 18 установлены на станине 3 как коромысла с помощью осей 19, 20 и 21 соответственно и кинематически связаны между собой для упрощения управления ими от единого привода, который может быть ручным или следящим автоматическим. В данной конструкции показано ручное управление копирами 16, 17 и 18. Копиры 16 и 17 одним своим концом связаны сферическими шарнирами 22. Другим концом копиры 16 связаны с помощью шарнира 23 с копирами 18, а копиры 17 шарнирно связаны с ползуном 24, посаженном на резьбе на валу 25. Вал 25 жестко связан с маховиком 26, установленным на станине 3 только с возможностью поворота. Такая кинематическая связь дает синхронное перемещение всех копиров на определенный угол от единого привода. Копиры 16, 17 и 18 передают движение на сегменты 14 через толкатели 27. Возврат в исходное положение толкателей 27, а следовательно, сегментов 14, а также сегментов 13 происходит при помощи пружин 28 (см. 4). Этот возврат может осуществляться и принудительно установкой таких же копиров как 16, 17 и 18 только с обратной стороны барабанов 4.A device for the manufacture of tubular products contains a mandrel 1 for spiral winding of tape material. The mandrel 1 is formed in parallel with at least two driven drums 2 mounted rotatably in one direction, mounted rotatably in the bed 3. The mandrel 1 also includes additional driving drums 4, at least two on the driven drum 2. The example shows three drums 2 and three pairs of drums 4. The rotation of the drums 2 and 4 is carried out from the drive 5 using, for example, a chain gear 6. Each pair of driving drums 4 is pivotally mounted on the rods 7. The rods 7 using the hinges 8, installed nnyh on the frame 3 are connected with each other and are driven by a screw mechanism. The screw mechanism comprises a screw 9, rigidly connected to the flywheel 10 and two hinged nuts 11 and 12 with different thread directions and mounted on the rods 7. The flywheel 10 is mounted with only rotation on the bed 3. The working surface of each drum 2 and 4 is formed axially movable for example, in ball guides by segments 13 and 14, respectively. Structurally, segments 13 and 14 are made identical, the difference is in size and quantity. At the leading drums 4, there are at least two times more of them than the driven drums 2. Between the driven drums 2 and the driving drums 4, the tape 15 is fed as a starting material for producing, for example, a spiral-seam pipe. Between the feed tape 15 and the same tape, only wound on the drums 2, a heating element (not shown conventionally) is installed to heat the edges of the tape before rolling and welding. Leading drums 4 play the role of presser rollers to obtain a high-quality seam. Segments 13 and 14 are the drive for axial movement of the tape 15 and the welded pipe. Therefore, the law of movement of segments 13 and 14 for its uniform movement (sliding of the pipe from the mandrel 1) should be linear. The dependence of the displacement t of the segments 14 and, consequently, of the segments 13 on the rotation angle φ of the drum 4 is shown in the diagram of FIG. 5, where trajectories 1 and 2 correspond to the movement t _{n of} two segments 14 or one 13 beyond the angle of rotation φ _{th of the} drum 4 at the maximum feed step corresponding to the largest angle α of inclination of the copiers, and trajectories 1 'and 2' correspond to the movement of the same segments at the minimum feed step. The drive for the segments 14 are copiers 16, 17 and 18, made in the form of slats flat at an angle α (see Fig. 2, 3). The angle α can be changed in a certain range during operation. The segments 14 are driven by segments 14 after the drums 4 are pressed against the drums 2. The increased number of segments 14 with respect to segments 13 is due to the fact that the flat inclined copier provides a sinusoidal law of movement when the segment interacts with the copier at full rotation of the drum. To obtain a linear or close to linear design is designed so that the segments interact with flat copiers 16, 17 and 18 only on a limited certain sector of rotation of the drums 4 (this is done due to the width "a" of the bar, see Fig. 3), where the law of movement of the segments is close to linear, and since the number of segments 14 is significant, their insignificant one-time, overlapping at the end of the movement stroke (Fig. 5) give the required stroke to the segments 13 and the movement of the welded pipe according to a linear law. The copiers 16, 17 and 18 are mounted on the frame 3 as rocker arms using the axes 19, 20 and 21, respectively, and are kinematically connected to each other to simplify their control from a single drive, which can be manual or automatic tracking. In this design, manual control of the copiers 16, 17 and 18 is shown. The copiers 16 and 17 are connected at one end by spherical hinges 22. The other end of the copiers 16 are connected by means of a hinge 23 to the copiers 18, and the copiers 17 are pivotally connected to the slide 24 mounted on the thread on the shaft 25. The shaft 25 is rigidly connected with the flywheel 26 mounted on the frame 3 only with the possibility of rotation. Such a kinematic connection gives synchronous movement of all copiers to a certain angle from a single drive. The copiers 16, 17 and 18 transmit the movement to the segments 14 through the pushers 27. The pushers 27, and therefore the segments 14, as well as the segments 13 are returned to their initial position by means of springs 28 (see 4). This return can also be carried out by forcibly installing the same copiers as 16, 17 and 18 only from the back of the drums 4.

Работает устройство следующим образом. Вначале заправляется лента 15, как исходный материал, между барабанами 2 и 4. Для этого вращением маховиков 10 барабаны 4 отводятся от барабанов 2. Заправляется лента 15 и барабаны обратным вращением маховиков 10 перемещаются и прижимаются с определенным усилием через ленту 15 к барабанам 2. В частности, сегменты 14 прижимаются к сегментам 13 через ленту 15. Затем, например, когда ручной вариант управления копирами, маховиком 26 копиры 16, 17 и 18 настраиваются на определенный угол α, который определяет расстояние перемещения сегментов 14, а следовательно, шаг t_n= t₁•n осевой подачи ленты 15 и уже сваренной трубы за один оборот барабанов 2, где t₁ - величина подачи одним сегментом 14, n - число сегментов 14, которые были во взаимодействии с барабаном 2 за один его оборот. Затем включается привод 5 и посредством, например, цепной передачи 6 все барабаны вращаются в одну сторону. Толкатели 27 барабанов 4 взаимодействуют с копирами 16, 17 и 18, перемещая соответствующие сегменты на определенное расчетное расстояние, а так как сегменты 14 барабанов 4 прижаты с необходимым усилием через ленту 15 к сегментам 13 барабанов 2, то происходит перемещение и сегментов 13 вместе с лентой 15 на шаг t_n. Если ширина ленты B в процессе сварки изменилась на ±ΔB, то копиры 16, 17 и 18 в процессе работы можно настроить на соответствующий шаг t_n± Δt маховиком 26 вручную или следящим приводом автоматически на изменяемую ширину ленты B.The device operates as follows. First, the tape 15, as the starting material, is filled between the reels 2 and 4. To do this, by rotating the flywheels 10, the drums 4 are diverted from the drums 2. The tape 15 is fed and the drums by reverse rotation of the flywheels 10 are moved and pressed with a certain force through the tape 15 to the drums 2. В in particular, the segments 14 are pressed against the segments 13 through the tape 15. Then, for example, when the manual option for controlling the copiers, the flywheel 26, the copiers 16, 17 and 18 are adjusted to a certain angle α, which determines the distance of movement of the segments 14, and therefore ar t _n = t ₁ • n axis feed belt 15 and the already welded tube during a single rotation drum 2, where t ₁ - feed quantity one segment 14, n - the number of segments 14 which have been in interaction with the drum 2 by one of its circulation. Then the drive 5 is turned on and, for example, by means of a chain transmission 6, all the drums rotate in one direction. The pushers 27 of the reels 4 interact with the copiers 16, 17 and 18, moving the corresponding segments by a certain calculated distance, and since the segments 14 of the reels 4 are pressed with the necessary force through the tape 15 to the segments 13 of the reels 2, the segments 13 are moved together with the tape 15 per step t _n . If the width of the tape B during the welding process changed by ± ΔB, then the copiers 16, 17 and 18 during operation can be set to the corresponding step t _n ± Δt by the handwheel 26 manually or by a follower drive automatically to change the width of the tape B.

Данная конструкция позволяет просто и надежно производить регулировку шага подачи материал в процессе работы за счет простых исполнительных механизмов (барабанов с сегментами) и простых копиров, выполненных в виде плоских наклонных планок. This design allows you to simply and reliably adjust the pitch of the material during operation due to simple actuators (drums with segments) and simple copiers made in the form of flat inclined slats.

Claims

1. A device for the manufacture of tubular products containing a mandrel for the spiral winding of tape material, formed in parallel with rotationally installed at least two driven drums, the working surface of which is formed by axially movable segments, a drum rotation drive and copiers for axial movement of the pushers, characterized in that the device further comprises at least one driven at least two driving drums, the working surface of which images axially movable segments, the pushers are made on the segments of the driving drums, and copiers are in the form of flat inclined slats with the ability to adjust the inclination, while the segments of the driving rams interact with the segments of the driven drums.

2. The device according to claim 1, characterized in that the number of segments of the drive drum is at least two times greater than the follower.

3. The device according to claim 1, characterized in that the copiers are kinematically connected.