устройство для безотходной термической резки заготовок из труб

Формула изобретения

Устройство для безотходной термической резки заготовок из труб, содержащее смонтированные на раме узел осевой подачи трубы, плазмотрон, узел подвижного упора, включающий закрепленный на раме прижимной рычаг с механизмом его поворота, закрепленный на рычаге прижимной ролик и закрепленные на раме приводные роликоопоры с контактными ребордами, отличающееся тем, что оно оснащено установленным на раме между узлом осевой подачи трубы и узлом вращения трубы дополнительным прижимным рычагом с механизмом его поворота и прижимным роликом, дополнительными неприводными роликоопорами с контактными ребордами, сварочной горелкой, закрепленной на дополнительном прижимном рычаге, ось которой расположена между контактными ребордами дополнительных роликов, остановом торца трубы по оси сварочной головки, включающим конечные выключатели, размещенные на раме и включенные в цепь управления работы установки, и двуплечий рычаг-упор с рабочим торцем на одном плече, выполненным по радиусу с центром по оси вращения рычага, с противовесом, закрепленным на другом плече с возможностью взаимодействия с конечными выключателями, и узлом осевой подачи трубы, включающим закрепленный на прижимном рычаге узла вращения трубы кронштейн с приводными роликами и холостой ролик, установленный на раме.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству штучных трубных заготовок заданной длины из трубы с достаточной жесткостью с последующим их использованием в конструкциях различных машин при помощи термической резки на высокопроизводительном оборудовании с автоматизацией вспомогательных операций по безотходной технологии.

Известные технологии сварки труб обеспечиваются оборудованием, на котором производится сборка концов труб, их центровка, прихватка в определенных случаях, вращение труб с одновременным наложением сварного шва.

Перечисленные операции могут выполняться на отдельных рабочих местах и могут быть совмещены.

Например, центратор для сборки труб используется в соответствии с названием с последующей прихваткой (Сварка в машиностроении. Справочник, т.3. М. Машиностроение, 1979, 291, рис. 23). После съема центратора прихваченные трубы устанавливаются на вращатель выбранного типа, где производится сварка стыка.

Известны стенды, где операции центровки, вращения и сварки совмещены (Сварка и резка в промышленном строительстве. Справочник монтажника. М. Стройиздат, 1980, 523, рис. ХХ. 10. Стенд с внешним центратором-вращателем).

Отметим, что при использовании центраторов-вращателей известных конструкций сварной стык расположен между центрирующими элементами (роликами, жимками, упругими упорами), связанными непосредственно с приводом поророта.

Известны вращатели роликового типа, манипуляторы (вращатели) торцевого типа и манипуляторы (вращатели) фрикционного типа (Сварка и резка в промышленном строительстве, 520, рис. ХХ.8).

На вращателях роликового (открытого) типа производится сварка заранее собранных труб. Роликовые стенды широко используются в машиностроении и обычно состоят из отдельных секций и привода, смонтированного на одной из них.

В каждую секцию входят рама, приводная и холостая, роликоопоры. Приводные роликоопоры соединены между собой посредством жестких муфт и промежуточных валов.

При сварке труб на вращателях фрикционного типа, имеющих приводные роликоопоры и прижимные ролики (ролик), сварной стык должен быть или заранее собран, если он расположен вне роликоопор, или размещен между приводными роликоопорами и прижимными роликами. В этом случае сборка, центровка и поворот со сваркой могут быть осуществлены на одном рабочем месте при определенной установке сварочного инструмента.

Известен способ дуговой сварки поворотных кольцевых стыков, производящийся на горизонтальном роликовом стенде по а.с. N 732106, B 23 K 31/2, B 23 K 101/06, при котором сварной стык располагается между приводными роликами, обеспечивающими вращение изделия, причем свариваемые элементы перед началом сварки предварительно соединены технологическими швами (прихватами).

Известен станок для резки труб, где рабочий инструмент (плазмотрон) размещен на прижимном элементе (а.с. N 780995, B 23 K 7/10).

Известна поточная линия для безотходной заготовки мерных цилиндрических деталей (а.с. N 740436, B 23 K 11/04, B 23 K 37/04) с шарнирно установленным в ней упором, включенным в цепь управления, который действует совместно с центрирующим механизмом, имеющим систему перемещения и фиксации трубы. Механизм приводится в действие при упирании торца трубы в упор, перемещаясь на заданное расстояние и захватывая трубу. При поднятии упора труба перемещается до линии стыка, досылая до этой линии предыдущую трубу.

Недостаток этого решения связан с возможной инерционностью движущейся трубы и, как следствие, с возможностью образования зазора разной величины между стыками двух труб, что весьма существенно при стыковой сварке.

Известна установка для воздушно-плазменной резки труб на заготовки на установке по авт. св. N 941108, B 23 K 31/10, взятая за прототип. Оборудование для резки содержит раму, привод и механизм осевой подачи трубы, узел подвижного упора, обеспечивающий необходимый размер отрезаемых заготовок, узел вращения трубы, включающий закрепленный на раме прижимной рычаг с механизмом его поворота, закрепленный на рычаге прижимной ролик и закрепленные на раме приводные роликоопоры с контактными ребордами.

К недостаткам известной конструкции можно отнести наличие значительных отходов при резке исходной трубы на мерные заготовки отсутствие узла сварки в реализующем его устройстве для стыковки труб в процессе резки.

Для обеспечения непрерывного процесса термической безотходной резки заготовок из труб путем приварки немерного остатка трубы к началу следующей трубы заявленное устройство, содержащее смонтированные на раме узел осевой подачи трубы, плазмотрон, узел подвижного упора, включающий закрепленный на раме прижимной рычаг с механизмом его повороте, закрепленный на рычаге прижимной ролик и закрепленные на раме приводные роликоопоры с контактными ребордами, оснащено установленным на раме между узлом осевой подачи трубы и узлом вращения трубы дополнительным прижимным рычагом с механизмом его поворота и прижимным роликом, дополнительными неприводными роликоопорами с контактными ребрами, сварочной горелкой, закрепленной на дополнительном прижимном рычаге, ось которой расположена между контактными ребордами дополнительных роликоопор, остановом торца трубы по оси сварочной головки, включающим конечные выключатели, размещенные на раме и включенные в цепь управления работы установки, и двуплечий рычаг-упор, с рабочим торцом на одном плече, выполненным по радиусу с центром по оси вращения рычага, с противовесом, закрепленным на другом плече с возможностью взаимодействия с конечными выключателями, и узлом осевой подачи трубы, включающим закрепленный на прижимном рычаге узла вращения трубы кронштейн с приводными роликами и холостой ролик, установленный на раме.

На фиг.1 представлен общий вид заявляемого устройства, фиг.2 вид А, фиг. 1, фиг.3 сечение Б-Б фиг.1.

Устройство для резки труб 1 и 2 состоит из узла резки, включающего привод 3 с передачей 4 и приводными роликоопорами 5, прижимной ролик 6 и плазмотрон 7.

Привод с приводными роликоопорами установлен на раме 8, а прижимной ролик и плазмотрон на прижимном рычаге 9 (привод его, аналогичный приводу прижимного рычага сварочного узла, не показан).

К прижимному рычагу 9 жестко закреплен кронштейн 10, на нижней площадке которого установлены приводные ролики 11 узла осевой подачи трубы 1 в процессе резки до подвижного упора 12; положение последнего регулируется винтом 13. К раме 3 жестко закреплен холостой ролик 14. Приводные роликоопоры 5 с приводом 3 и передачей 4 и прижимной ролик 6, установленный на прижимном рычаге 9, представляют собой узел вращения трубы 1 в процессе резки, и труб 1 и 2 в процессе сварки (указанное на фиг.1 положение).

Узел осевой подачи трубы (приводной рольганг) 2 в сварочный узел выполнен в виде приводных роликов 15, установленных в кронштейнах на подвижной площадке 16, жестко связанной со штоком приводного пневмоцилиндра 17. Между роликами 15 на основании 18 установлены два ролика 19 для опирания трубы 2 при ее вращении в процессе сварки и резки.

На раме 20, установленной между роликами 15 и 11, закреплены неприводные роликоопоры 21 с контактными ребордами 22, на прижимном рычаге 23 установлено сварочное оборудование 24 (например, полуавтомат для сварки проволокой в среде углекислого газа), сварочная горелка 25 и прижимные ролики 26. Ось сварочной горелки расположена между контактными ребордами 22.

Прижимной рычаг 23 установлен на оси 27 на кронштейне 28, жестко связаннoм с рамой 20, на которой на шарнире установлен пневмоцилиндр 29, шток 30 которого шарнирно связан с прижимным рычагом 23.

Узел останова торца трубы представляет следующую конструкцию: по оси сварного шва установлен рабочий торец двуплечего рычага-упора 31, выполненный по радиусу с центром 32 по оси вращения рычага; на втором плече рычага-упора 31 закреплен противовес 33. Рычаг на кронштейне 34 закреплен на электрически изолированном основании (вариант задействования бесконтактных конечных выключателей 35 типа БТП). Возможна также установка клемм выключателя непосредственно на рычаге 31 и опорной поверхности кронштейна 34 ребре 36. Средства механизации и система управления устройством не показаны. Конечные выключатели размещены на раме и включены в цепь управления работы установки.

Работа на предлагаемом устройстве осуществляется следующим образом. Вначале труба 1 подается из накопителя на продольный рольганг ролики 15, при этом ролики 15 и 11 находятся в верхнем положении выше уровня контактной поверхности роликов 19, роликоопор 21 и 5, а прижимные рычаги 23 и 9 вместе с прижимными роликами 26 и 6 и сварочной горелкой 25 отведены от возможного контакта с поверхностью трубы вверх. При включении последовательно приводов вращения роликов 15 и 11 труба 1 проходит через сварочный узел и узел вращения узла резки до упора 12, после этого выключаются приводы вращения роликов 15 и 11, включается привод прижимного рычага 9, при этом ролики 11 опускаются вниз и выводятся из контакта с трубой. Холостой ролик 14 контактирует с трубой при верхнем положении рычага 9 (кронштейна 10), образуя трехроликовую систему, обеспечивающую прямолинейное продольное движение трубы между операциями.

Если конец трубы 1 вначале резки располагается левее роликов 19, срабатывает пневмоцилиндр 17, ролики 15 опускаются вниз и труба в процессе вращения опирается на ролики 19. Если конец трубы 1 расположен правее правого ролика 15, ролики 15 могут находиться в верхнем рабочем положении, принимать и перемещать в продольном направлении следующую трубу 2, причем эта операция может совмещаться по времени с операцией резки.

При проходе конца трубы за рабочий торец рычага-упора 31 последний под действием противовеса 33 поднимается вверх (фиг.2) и задействует нижний конечный выключатель БТП (35). По команде этого конечника блокируется оборудование для резки, включается реверсивный ход привода вращения роликов 11 и труба 1 движется в обратную сторону до упора в рабочий торец рычага 31, который может фиксироваться, в частности, электроконтактным способом. После этого труба 1 зажимается в трубоотрезном станке прижимным роликом 6, труба 2 подается роликами 15, поднятыми пневмоцилиндром 17 в рабочее положение при верхнем положении рычага 23.

На фиг.2 штрих-пунктиром показан разрыв между трубами 1 и 2. Труба 2 при своем продольном перемещении доходит до упора в торец (конец) трубы 1, зафиксированной в трубоотрезном станке, выводя рабочий торец рычага 31 из контакта с трубой 1, при этом включается верхний конечный выключатель БТП-35: опускаются и отключаются ролики 15, опускается прижимной рычаг 23 сварочная горелка 25 устанавливается в рабочее положение, а сварной стык фиксируется и центрируется между контактными ребордами 22 неприводных роликоопор 21 и прижимными роликами 26, установленными на прижимном рычаге 23.

Так как рабочий торец рычага 31 выполнен по радиусу, то не происходит его заклинивания при выталкивании рычага трубой 2.

После фиксации концов обеих труб в сварочном узле включается привод 3 приводных роликоопор 5, которые через трубу 1, контактные реборды 22 неприводных роликоопор 21, прижимные ролики 26 (тонкие линии на фиг.2) производят синхронное вращение трубы 1 с заданной для сварки скоростью.

После сварки концов труб 1 и 2 происходит дальнейший, описанный выше цикл резки заготовок, попадающих на конвейер 37 плазмотроном 7 при попеременном включении узла вращения узла резки и узлов осевой подачи трубы.

При установке сварочного узла с вращателем предлагаемой конструкции и оборудовании линии системой управления годовая экономия только трубы этого типоразмера составляет около 1,5 тн.

При использовании безотходной технологии на предлагаемом оборудовании можно отметить следующие преимущества:

1) экономия труб, повышение производительности процесса за счет сокращения вспомогательного времени на штучную загрузку исходных заготовок;

2) отсутствие отдельного привода вращателя сварочного узла и возможность использования стандартного сварочного оборудования;

3) возможность автоматизации всего цикла безотходного производства мерной трубной заготовки.