способ и устройство для изготовления трубчатых деталей из предварительно снабженного отверстием полого блока

Формула изобретения

1. Способ изготовления трубчатых длинных изделий из полого блока (1) с предварительно выполненным внутренним отверстием, при котором полый блок (1) захватывают с помощью манипулятора (2) блока и переносят в рабочую зону ковочной машины (3), при этом перед ковкой полого блока (1) в ковочной машине (3) расположенную на штанге (4) оправку (5) вводят в осевом направлении через центральное отверстие (6) в манипуляторе (2) блока и далее во внутреннее отверстие (7) полого блока (1), отличающийся тем, что штанга (4) оправки имеет по меньшей мере один центрирующий элемент (8), при этом наружный диаметр (D_Z) центрирующего элемента (8) незначительно меньше или равен внутреннему диаметру (D _I) центрального отверстия (6) манипулятора (2) блока, а наружный диаметр (D_A) штанги (4) оправки меньше наружного диаметра (D_Z) центрирующего элемента (8), причем штангу (4) оправки проводят через центральное отверстие (6) манипулятора (2) блока с обеспечением контакта между наружным периметром центрирующего элемента (8) и центральным отверстием (6) манипулятора (2) блока, и без контакта между штангой (4) оправки и центральным отверстием (6) манипулятора (2) блока.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что центрирующий элемент (8) удерживают во время всего процесса ковки в ковочной машине (3) в осевом направлении снаружи полого блока (1) и внутри центрального отверстия (6).

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что внутреннее отверстие (7) полого блока (1) и/или оправку (5) перед введением оправки (5) во внутреннее отверстие (7) полого блока (1) снабжают смазочным или соответственно разделительным средством.

4. Устройство для изготовления трубчатых длинных изделий из полого блока (1) с предварительно выполненным внутренним отверстием, содержащее манипулятор (2) блока с центральным отверстием (6), который предназначен для захвата и сдвига в осевом направлении полого блока (1), ковочную машину (3) и штангу (4) оправки с расположенной на ней оправкой (5) для прохождения в осевом направлении через центральное отверстие (6) в манипуляторе (2) блока и для ввода в осевом направлении во внутреннее отверстие (7) полого блока (1), в частности, для выполнения способа по любому из пп.1-3, характеризующееся тем, что штанга (4) оправки имеет по меньшей мере один центрирующий элемент (8), при этом наружный диаметр (D_Z) центрирующего элемента (8) незначительно меньше или равен внутреннему диаметру (D_I) центрального отверстия (6) манипулятора (2) блока, а наружный диаметр (D_A) штанги (4) оправки меньше наружного диаметра (D_Z) центрирующего элемента (8).

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что центрирующий элемент (8) выполнен по меньшей мере из двух частей, при этом указанные по меньшей мере две части расположены концентрично относительно друг друга.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что лежащая внутри часть (8') имеет в радиальном сечении выполненный выпукло наружный периметр (9), который прилегает к лежащей снаружи части (8''), которая в радиальном сечении имеет соответствующий выполненный вогнуто внутренний периметр.

7. Устройство по любому из пп.4-6, отличающееся тем, что центрирующий элемент (8) снабжен на своем наружном периметре по меньшей мере одной фаской (10).

8. Устройство по любому из пп.4-6, отличающееся тем, что центрирующий элемент (8) зафиксирован на штанге (4) с обеих сторон в осевом направлении с помощью крепежных элементов (11, 12).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу изготовления трубчатых длинных изделий из предварительно снабженного отверстием полого блока, в котором полый блок захватывают с помощью манипулятора блока и переносят в рабочую зону ковочной машины, при этом перед ковкой полого блока в ковочной машине расположенную на штанге оправку вводят в осевом направлении через центральное отверстие в манипуляторе блока и далее во внутреннее отверстие полого блока. Кроме того, изобретение относится к устройству для изготовления трубчатых длинных изделий из предварительно снабженного отверстием полого блока.

Такой способ, а также соответствующее устройство известны из уровня техники. Трубчатое изделие (заготовку) можно изготавливать посредством ковки из полого блока путем расположения предварительно снабженного отверстием полого блока с помощью манипулятора блока в ковочной машине, при этом полый блок подвергается в ковочной машине ковке на оправке, которая расположена или, соответственно, закреплена на осевом конце штанги оправки.

Ковочная машина имеет несколько воздействующих в радиальном направлении на полый блок инструментов или, соответственно, кузнечных башмаков. Подаваемый или, соответственно, загружаемый со стороны загрузки, т.е. перед ковочной машиной, например, посредством поворота полый блок захватывается и удерживается манипулятором блока, например, с помощью клещевых захватов, таких как известные из DE 4016534 А1 клещевые захваты. В удерживаемый для кузнечной обработки манипулятором блока полый блок вводят штангу оправки с расположенной на стороне конца оправкой, предназначенной для нагрузки в осевом направлении сервоприводом через полый вал (центральное отверстие) манипулятора блока.

При этом центрированное введение оправки в полый блок создает проблемы, тем более что большая длина штанги оправки способствует прогибанию.

Из DE 20007682 U1 известно направление штанги оправки в предусмотренном для опоры и вращения детали, установленном с возможностью поворота и сдвига в осевом направлении в корпусе зажимной головки приемном устройстве. Для этого приемное устройство имеет направляющую гильзу, в которой расположена без возможности проворачивания втулка для приема направляющего участка штанги оправки. Недостатком этого решения является то, что направляющая штанги оправки выполнена слишком сложной, что приводит к соответствующей стоимости.

Поэтому в основу изобретения положена задача создания устройства и способа, которые простым образом обеспечивают возможность центрированного введения оправки в полый блок и при этом максимально исключают прогибание штанги оправки.

Эта задача решена, согласно изобретению, в отношении способа тем, что штанга оправки имеет, по меньшей мере, один центрирующий элемент, при этом наружный диаметр центрирующего элемента незначительно меньше или равен внутреннему диаметру центрального отверстия манипулятора блока, а этом наружный диаметр штанги оправки меньше наружного диаметра центрирующего элемента, при этом штангу оправки проводят через центральное отверстие манипулятора блока так, что имеется контакт между наружным периметром центрирующего элемента и центральным отверстием манипулятора блока, а контакт между штангой оправки и центральным отверстием манипулятора блока отсутствует.

При этом центрирующий элемент предпочтительно удерживают во время всего процесса ковки в ковочной машине в осевом направлении снаружи полого блока и внутри полого вала.

Внутреннее отверстие полого блока и/или оправку предпочтительно перед введением оправки во внутреннее отверстие полого блока снабжают смазочным или, соответственно, разделительным средством.

Внутреннее отверстие полого блока и оправка выполнены относительно их диаметра так, что при осевом вдвигании оправки во внутреннее отверстие полого блока и перед процессом смазки не происходит соприкосновения между оправкой и внутренним отверстием полого блока.

Устройство для изготовления трубчатых длинных изделий из предварительно снабженного отверстием полого блока содержит: манипулятор блока с центральным отверстием, который предназначен для захвата и сдвига в осевом направлении полого блока, ковочную машину и штангу оправки с расположенной на ней оправкой для прохождения в осевом направлении через центральное отверстие в манипуляторе блока и для ввода в осевом направлении во внутреннее отверстие полого блока. Устройство, согласно изобретению, характеризуется тем, что штанга оправки имеет, по меньшей мере, один центрирующий элемент, при этом наружный диаметр центрирующего элемента незначительно меньше или равен внутреннему диаметру центрального отверстия манипулятора блока, и при этом наружный диаметр штанги оправки меньше наружного диаметра центрирующего элемента.

Согласно одному предпочтительному варианту выполнения центрирующий элемент выполнен, по меньшей мере, из двух частей, при этом указанные, по меньшей мере, две части расположены концентрично относительно друг друга. В частности, может быть предусмотрено, что лежащая внутри часть имеет в радиальном сечении выполненный выпукло наружный периметр, который прилегает к лежащей снаружи части, которая в радиальном сечении имеет соответствующий выполненный вогнуто внутренний периметр. Центрирующий элемент может быть снабжен на своем наружном периметре, по меньшей мере, одной фаской.

Центрирующий элемент может быть зафиксирован с обеих сторон в осевом направлении с помощью крепежных элементов.

Диаметр внутреннего отверстия полого блока перед его кузнечной обработкой предпочтительно больше наружного диаметра оправки.

Штанга оправки с оправкой в соответствии с предлагаемым решением предпочтительно центрируется в полом валу манипулятора блока и тем самым непосредственно в месте действия и направляется в нем во время установочного движения манипулятора и/или во время сервопривода штанги оправки с центрированной опорой по всей длине полого вала.

Для этого штанга оправки снабжена центрирующим элементом или, соответственно, центрированием, наружный диаметр которого примерно соответствует внутреннему диаметру полого вала манипулятора блока.

В частности, предлагаемые способ и устройство предпочтительно используются при ковке трубы. Функциональное центрирование комбинации из оправки и штанги оправки происходит внутри манипулятора блока.

Прогибание относительно длинной штанги оправки можно эффективно предотвращать или во всяком случае значительно минимизировать за счет использования центрирующего элемента. Оправку можно центрированно вводить в полый блок.

На чертежах схематично показан пример выполнения изобретения, а именно:

фиг.1 - устройство для изготовления трубчатых изделий из предварительно снабженного отверстием полого блока во время первого состояния способа;

фиг.2 - устройство, согласно фиг.1, во время второго, более позднего состояния способа;

фиг.3 - устройство, согласно фиг.1, во время третьего, еще более позднего состояния способа;

фиг.4 - устройство, согласно фиг.1, во время четвертого, еще более позднего состояния способа;

фиг.5 - устройство, согласно фиг.1, во время пятого, еще более позднего состояния способа;

фиг.6 - устройство, согласно фиг.1, во время шестого, еще более позднего состояния способа; и

фиг.7 - радиальный разрез устройства, согласно изобретению, в более детальном изображении.

На фиг.1-6 показано устройство для изготовления трубчатых деталей, при этом показаны различные стадии способа во временной последовательности.

Устройство содержит манипулятор 2 блока, который имеет два или четыре клещевых захвата 14 для захвата и удерживания полого блока 1 (смотри фиг.5 и 6). Манипулятор 2 блока обращен своей стороной загрузки к ковочной машине 3, в которой полый блок можно подвергать ковке с помощью воздействующих на него в радиальном направлении снаружи кузнечных инструментов 18. Ковка выполняется с помощью кузнечных инструментов 18, когда во внутреннем отверстии 7 (смотри фиг.7) полого блока 1 расположена оправка 5. Оправка 5 расположена на осевом конце штанги 4 оправки. Само по себе известным образом штанга 4 оправки вместе с оправкой 5 вводится через центральное отверстие 6 (полый вал) в манипуляторе 2 блока и при удерживании полого блока 1 клещевыми захватами 13, 14 вдвигается в его внутреннее отверстие 7.

Для управления штангой 4 оправки сбоку рядом с манипулятором 2 блока штанга 4 оправки укладывается на опоры 15 или, соответственно, на расположенную вблизи манипулятора 2 блока дополнительную опору 15', что соответствует исходному состоянию, показанному на фиг.1. Кроме того, сбоку рядом со штангой 4 оправки расположен манипулятор 16 оправки, на котором расположена тележка 17 для поворотного привода штанги 4 оправки. Как показано на фиг.1, оправка 5 вместе со штангой 4 оправки уложена на опоры 15.

Затем, как показано на фиг.2, штангу 4 оправки закрепляют на манипуляторе 16 оправки, в соответствии с чем оправку 5 вместе со штангой 4 оправки можно сдвигать теперь не только в осевом направлении, но при необходимости также поворачивать вокруг продольной оси.

Как показано на фиг.4, затем манипулятор 2 блока отодвигается назад, т.е. к манипулятору 16 оправки, и вводит оправку 5 вместе со штангой 4 оправки в центральное отверстие 6 манипулятора 2 блока (центральное отверстие 6 выполнено в полом валу, который является составной частью манипулятора 2 блока). В качестве альтернативного решения, манипулятор 16 оправки может сам иметь привод и осуществлять введение.

Затем, как показано на фиг.4, манипулятор 16 оправки вдвигает оправку 5 вместе со штангой 4 оправки через центральное отверстие 6 (полый вал) манипулятора 2 блока.

Затем, как показано на фиг.5, следует поворот полого блока 1. Полый блок 1 захватывается и удерживается клещевыми захватами 13, 14, т.е. манипулятор 2 блока зажимает полый блок 1 при подготовке ковки.

Сама ковка происходит как показано на фиг.6, т.е. манипулятор 2 блока и манипулятор 16 оправки перемещаются в положение ковки. При этом оправка 5 располагается в полом блоке в осевом направлении так, что на ней можно осуществлять процесс ковки с помощью кузнечных инструментов 18.

На фиг.1-6 показана также последовательность изготовления трубчатого изделия из полого блока 1 во времени от укладывания штанги 4 оправки предпочтительно на опоры блока и дополнительную опору, которыми снабжена станина 19 машины, до введения штанги 4 оправки с поясняемым ниже центрирующим элементом 8 в центральное отверстие (полый вал) манипулятора 2 блока и в конечном итоге центрированного направления штанги оправки с помощью центрирующей части при осевом движении манипулятора и/или сервопривода штанги оправки, выполненного в виде тележки манипулятора оправки.

При этом существенным является то, что штанга 4 оправки имеет, по меньшей мере, один центрирующий элемент 8 (в примере выполнения предусмотрен точно один центрирующий элемент). Для пояснения на фиг.7 показаны подробно наиболее важные части устройства.

Наружный диаметр D_Z центрирующего элемента 7 немного меньше внутреннего диаметра D_I центрального отверстия 6 манипулятора 2 блока; в крайнем случае, они равны. В то же время, наружный диаметр D_A штанги 4 оправки меньше наружного диаметра D _Z центрирующей части 8.

Тем самым достигается, что штангу 4 оправки можно направлять через центральное отверстие 6 манипулятора 2 блока так, что имеется контакт между наружной окружностью центрирующей части 8 и центральным отверстием 6 манипулятора 2 блока, в то время как между штангой 4 оправки и центральным отверстием 6 манипулятора 2 блока не может происходить контакт.

Очень предпочтительно конструкция опорной центрирующей части 8 соответствует показанной на фиг.7 конструкции. Центрирующий элемент 8 состоит по существу из двух частей, а именно из радиально внутренней части 8' и концентрично расположенной радиально наружной части 8'' (следует отметить, что из соображений монтажа наружная часть 8'' в свою очередь должна быть выполнена раздельной, для обеспечения возможности монтажа над внутренней частью 8').

Внутренняя часть 8' имеет выпуклую наружную окружность 9, как показано в радиальном разрезе на фиг.7. В соответствии с этим, часть 8'' выполнена вогнутой. Такое выполнение в виде шарового свода имеет то преимущество, что имеется всегда центрированная нагрузка в центральном отверстии 6 (полом валу) манипулятора 2 блока. Внутренняя часть 8' фиксируется на штанге 4 оправки в обоих осевых направлениях с помощью крепежных элементов 11 и 12. Сдвиг и, в частности, введение штанги 4 оправки и тем самым центрирующего элемента 8 в центральное отверстие 6 облегчается с помощью фаски 10, которая образована в наружной части 8''.

При введении оправки 5 во внутреннее отверстие 7 полого блока 1 за счет точного центрированного направления оправки 5 и штанги 4 оправки, возможно, предотвращается соприкосновение оправки 5 с внутренней стенкой внутреннего отверстия 7. Стенка внутреннего отверстия 7, как правило, покрывается, соответственно, снабжается смазочным или, соответственно, разделительным средством. В соответствии с этим, при введении оправки во внутреннее отверстие 7 остается воздушный зазор между оправкой и внутренним отверстием, как показано на фиг.7.

Таким образом, за счет центрирующего элемента 8 на штанге 4 оправки значительно уменьшается прогибание штанги 4 оправки внутри полого блока 1.

Перечень позиций

1 Полый блок

2 Манипулятор блока

3 Ковочная машина

4 Штанга оправки

5 Оправка

6 Центральное отверстие в манипуляторе блока

7 Внутреннее отверстие в полом блоке

8 Центрирующий элемент

8' Внутренняя часть центрирующего элемента

8'' Наружная часть центрирующего элемента

9 Выпуклый наружный периметр

10 Фаска

11 Крепежной элемент

12 Крепежной элемент

13 Клещевой захват манипулятора блока

14 Клещевой захват манипулятора блока

15 Опора

15' Дополнительная опора

16 Манипулятор оправки

17 Тележка

18 Кузнечный инструмент

19 Станина машины

D_Z Наружный диаметр центрирующего элемента

D_I Внутренний диаметр центрального отверстия

D_A Наружный диаметр штанги оправки