станок для довертывания элементов замков на концах трубы

Формула изобретения

Станок для довертывания элементов замков на концах трубы, содержащий шпиндельную бабку, патрон зажима и вращения первого элемента замка, устройство зажима второго элемента замка, установленное подвижно вдоль оси вращения шпиндельной бабки, силоизмерительный датчик и систему управления, отличающийся тем, что он снабжен датчиком оборотов первого элемента замка, датчиком оборотов трубы, прижимным к трубе роликом , вторым силоизмерительным датчиком, патроном зажима первого элемента замка и поворотным валом с двуплечим рычагом, при этом датчик оборотов первого элемента замка расположен на шпиндельной бабке и кинематически связан с ее приводным валом, датчик оборотов трубы установлен с возможностью взаимодействия с прижимным к трубе роликом, патрон зажима второго элемента замка размещен в устройстве зажима второго элемента замка и жестко соединен с поворотным валом, двуплечий рычаг которого установлен с возможностью взаимодействия с силоизмерительными датчиками, закрепленными с противоположных сторон зажима второго элемента замка с возможностью измерения реактивных моментов довертывания резьбовых соединений и соединенными с системой управления, выполненной с возможностью графического отображения зависимости момента довертывания от величины оборотов трубы и первого элемента замка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для довертывания элементов замков на трубу, например, из алюминиевых сплавов, имеющую муфтовое и ниппельное соединения, и может быть использовано в качестве подготовительного этапа для сборки труб в трубную колонну.

Известно устройство для свинчивания резьбовых соединений (см. патент на полезную модель № 105344, Е21В 19/16, дата публикации 10.06.11.), включающее патрон для зажима муфты, привод вращения патрона, тормоз патрона, узел зажима трубы, установленный посредством роликов на направляющих, выполненных в виде планок, шарнирно установленных на раме, тензодатчики, расположенные на раме под направляющими, закрепленными с возможностью поворота и воздействия на тензодатчики посредством роликов узла зажима изделия.

Известное устройство позволяет повысить качество резьбового соединения за счет передачи усилия от крутящего момента свинчивания на соответствующие тензодатчики, путем воздействия на них направляющих при повороте под действием роликов. При этом определение и контроль момента свинчивания происходит по реактивному моменту на трубе, что исключает погрешность в определении крутящего момента.

Недостатком известного устройства является невозможность свинчивания трубы одновременно с двумя элементами замкового соединения, а именно с муфтой и ниппелем. Наиболее близким по технической сущности является станок для довертывания элементов замков на концы трубы (изготовитель Тбилисский станкостроительный завод им. С.М. Кирова, технический проект «Двухсторонний доверточный станок модели ТТ168» утвержден Главтяжстанкопром 1966 г.), содержащий патрон для зажима муфты и ее вращения, шпиндельную бабку для вращения патрона, устройство зажима ниппеля, выполненное в виде симметричного ползунно-рычажного механизма, установленного подвижно вдоль оси трубы, опоры для труб и силоизмерительный датчик, установленный на шпиндельной бабке с возможностью воздействия на него приводного вала шпинделя посредством косозубых зубчатых передач, установленных на приводном валу и на шпинделе.

Известный станок позволяет производить довертывание на трубу одновременно двух элементов замкового соединения, а именно муфты и ниппеля. Недостатком станка является то, что силоизмерительный датчик измеряет момент довертывания косвенно, а именно, отключает электродвигатель шпиндельной бабки при расчетной величине осевой нагрузки на приводном валу шпинделя. Однако при возрастании крутящих моментов в резьбовых соединениях происходит возрастание радиальных и осевых нагрузок в косозубой паре, а также изменяется величина силы трения, что накладывает погрешность на осевую нагрузку, а следовательно, и на момент довертывания.

Кроме того, станок не имеет датчиков оборотов элемента замка и трубы, что не позволяет установить зависимость возрастания момента довертывания от величины оборотов элемента замка и трубы, а следовательно, идентифицировать качество резьбовых соединений элементов замков и трубы.

Техническим результатом является повышение качества свинчивания замковых соединений с трубой.

Указанный технический результат достигается тем, что станок для довертывания элементов замков на концы трубы, содержащий шпиндельную бабку, патрон зажима элемента замка и его вращения, устройство зажима второго элемента замка, установленное подвижно вдоль оси трубы, силоизмерительный датчик, согласно изобретению он содержит датчик оборотов элемента замка, расположенный на шпиндельной бабке и кинематически связанный с приводным валом шпиндельной бабки, датчик оборотов трубы, взаимодействующий с прижимным к трубе роликом, два силоизмерительных датчика, воспринимающих реактивные моменты довертывания резьбовых соединений, установленные с противоположных сторон устройства зажима, снабженного патроном зажима элемента замка, жестко соединенным с поворотным валом и двуплечим рычагом, взаимодействующим с силоизмерительными датчиками, при этом датчики соединены с системой управления с возможностью графического отображения зависимости момента довертывания от величины оборотов трубы и элемента замка.

Наличие датчика оборотов элемента замка, расположенного на шпиндельной бабке, и датчика оборотов трубы, взаимодействующего с поджимным к трубе роликом, а также двух силоизмерительных датчиков, воспринимающих реактивные моменты довертывания резьбовых соединений, позволяет воспроизвести на экране дисплея системы управления графика реактивного момента довертывания, который равен активному моменту довертывания в зависимости от величины оборотов элемента замка и трубы, что позволяет судить о качестве свинчивания резьбовых соединений.

Наличие патрона зажима элемента замка, жестко соединенного с поворотным валом и двуплечим рычагом, взаимодействующим с силоизмерительными датчиками, расположенными с двух сторон устройства зажима и воспринимающими реактивные моменты для левой и правой резьбы, позволяет определить непосредственно момент довертывания, что также повышает качество свинчивания резьбовых соединений.

Соединение всех датчиков с системой управления станком позволяет по графику, построенному на экране дисплея, визуально в режиме реального времени, отслеживать качество свинчивания элементов замка и трубы.

Заявляемые существенные признаки устройства, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии его критерию патентоспособности «изобретательский уровень».

На фигуре 1 изображена схема кинематическая станка.

На фигуре 2 изображено сечение А-А фигуры 1.

Станок для довертывания элементов замков, а именно ниппеля 1 и муфты 2 на концах трубы 3, содержит шпиндельную бабку 4, патрон 5 для зажима ниппеля 1 и его вращения, датчик 6 оборотов ниппеля 1, расположенный на шпиндельной бабке 4 и кинематически связанный с приводным валом (не обозначен) шпиндельной бабки 4, датчик 7 оборотов трубы 3, взаимодействующий с прижимным роликом 8, устройство зажима 9 муфты 2, установленное подвижно вдоль оси трубы 3, силоизмерительные датчики 10, расположенные с противоположных сторон устройства зажима 9. Устройство зажима 9 муфты 2 снабжено патроном зажима 11, жестко соединенного с поворотным валом 12 и двуплечим рычагом 13, взаимодействующим с силоизмерительными датчиками 10. Труба 3 расположена на опорах 14 рамы 15. Система управления 16 станка снабжена монитором 17.

Станок работает следующим образом. Трубу 3 с ниппелем 1 и муфтой 2, навернутыми на нее с предварительным моментом, укладывают цеховым транспортом на опоры 14 станка. Устройство зажима 9 муфты 2 перемещают к трубе 3, и муфта 2 упирается во внутренний торец патрона зажима 11, который перемещается вместе с устройством зажима 9 и трубой 3. Ниппель 1 заходит в патрон шпиндельной бабки 4. После чего устройство зажима 9 и труба 3 останавливаются. Патроном зажима 11 зажимают муфту 2. К трубе 3 подводят прижимной ролик 8 с датчиком вращения трубы 3. Затем включают привод вращения патрона 5, который зажимает ниппель 1 и вращает его. При этом ниппель 1 через резьбовое соединение вращает трубу 3. Труба 3 нагружает муфту 2, которая поворачивает патрон 11 и жестко соединенный с ним поворотный вал 12 с двуплечим рычагом 13. Двуплечий рычаг 13 нагружает один из силоизмерительных датчиков 10 в зависимости от направления резьбы. Датчик 6 оборотов ниппеля 1, датчик 7 оборотов трубы 3 и один из силоизмерительных датчиков, например, для правой резьбы, направляют сигналы в систему управления 16 станка. На дисплее монитора 17 автоматически отображается график момента довертывания резьбовых соединений в зависимости от оборотов ниппеля 1 и трубы 3. При достижении требуемого момента довертывания отключают привод вращения патрона 5 шпиндельной бабки 4. Затем происходит разжим ниппеля 1 патроном 5, отвод прижимного ролика 8 и датчика 7 от трубы 3. Устройство зажима 9 муфты 2 перемещают с трубой в направлении от шпиндельной бабки 4 и отводят ниппель 1 от патрона 5. После чего устройство зажима 9 останавливают и производят разжим муфты 2. Устройство зажима 9 занимает исходное положение. Цикл довертывания закончен. Все операции довертывания элементов замка 1 и 2 на трубу 3 проводят в автоматическом режиме посредством системы управления 16.

Оператор станка по графику довертывания, отображенному на дисплее монитора 17, делает вывод о качестве резьбовых соединений и годности или браке трубы 3 с элементами замков 1 и 2. Затем цеховым транспортом удаляют трубу 3 по адресу, указанному оператором.