Устройство для механической обработки, в частности для резки, трубчатого тела или круглого сечения
Изобретение относится к устройству (100) для механической обработки детали трубчатого или круглого профиля, и может быть использовано для резки, нарезания и/или косой обточки деталей. Устройство включает рамный элемент (102), обрабатывающий узел (104) и прикрепленный к рамному элементу с возможностью поворота и неподвижно в осевом направлении нарезной вал (110), состоящий из первой части (110а) с правой резьбой и второй части (110b) с левой резьбой. Первая часть имеет, по меньшей мере, один первый опорный элемент (106а), а вторая часть - один второй опорный элемент (106b). Расстояние между опорными элементами может регулироваться вращением нарезного вала так, что опорные элементы, например колеса, приводятся в контакт с деталью, поддерживая и направляя устройство (100) в процессе механической обработки детали. По меньшей мере, один из опорных элементов, например колесо (106а, 106b), выполнен с возможностью вращения вокруг своей оси в процессе перемещения устройства по поверхности детали. Технический результат заключается в расширении технологических возможностей за счет механической обработки труб как малого, так и большого диаметра из различных материалов. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройству для механической обработки, в частности для резки, но также и для надрезания и/или косой обточки деталей трубчатого или круглого профиля.
Уровень техники
Известно множество традиционных инструментов для механической обработки, например для резки или фрезерования, трубчатых или круглых профилей - или косой обточки их торцев. Примером таких традиционных инструментов является угловая шлифмашинка, включающая вращающийся шлифовальный круг для отрезки деталей. Вращающийся круг может быть также использован для косой обточки торца детали.
Однако одна из проблем, связанных с таким инструментом, заключается, например, в том, чтобы получить ровный рез по всей трубе, т.е. в обеспечении точного совпадения конечной точки с начальной при обходе режущего инструмента по поверхности трубы, чтобы оператору не приходилось производить корректирующие действия, например, в самом конце обработки, создавая таким образом изгиб линии резания. Другая проблема, связанная с известными традиционными инструментами, заключается в отсутствии опоры, что делает и резку, и косую обточку особенно неудобными. Часто в результате резки или косой обточки образуется негладкая поверхность, что может привести к появлению места утечки, например, в трубопроводной системе из-за шероховатости или острых режущих кромок, повреждающих трубные уплотнения в процессе монтажа трубы.
Известны также традиционные инструменты, с помощью которых делались попытки решить некоторые из вышеуказанных проблем. Так, например, в собственном патентном документе заявителя FI 118076 В описано устройство, включающее зажимной механизм, приспособленный для закрепления на упомянутой детали с возможностью вращения вокруг нее. Этот зажимной механизм, в частности, включает рамный элемент с отходящими от него первым и вторым рычагами, причем эти рычаги шарнирно прикреплены на одном конце рамного элемента зажимного механизма, и на свободном конце каждого рычага имеется несущая ось, на которой сидит, по меньшей мере, одно поддерживающее колесо, предназначенное для контакта с поверхностью детали. Зажимной механизм может быть закреплен на детали круглого поперечного сечения с помощью упомянутых приспособлений.
Упомянутое устройство прекрасно работало с трубами малого и даже среднего размеров и, в особенности, при больших результирующих силах резания, под действием которых зажимной механизм удерживал обрабатывающий узел неподвижным в боковом направлении, позволяя тем самым, например, произвести ровный рез. Тем не менее, обнаружилась проблема при механической обработке труб больших размеров, так как в процессе обработки детали больших размеров шарниры, которыми крепятся к рамному элементу зажимного механизма рычаги, охватывающие деталь, должны быть разнесены друг от друга, по меньшей мере, на расстояние, равное диаметру детали. Это приводит к тому, что при обработке, например, детали диаметром 1000 мм рама зажимного механизма должна иметь длину, несколько превышающую 1000 мм, в результате чего устройство становится весьма громоздким и тяжелым, следовательно, неудобным в эксплуатации, а зачастую также и опасным, поскольку устройство уже не обеспечивает надежной ручной работы. В самом деле, традиционно для деталей разных диаметров альтернативно применялись приспособления разных размеров, что, разумеется, затратно, поскольку требует наличия, по меньшей мере, двух или трех приспособлений разных размеров.
С другой стороны, при механической обработке тонкостенных деталей, например, таких, как тонкостенные трубы, сваренные по спирали, закрепление зажимного механизма на детали может сжать деталь, изменив этим ее форму, в результате чего получение ровного реза становится затруднительным или даже невозможным.
Далее, при использовании традиционного оборудования регулировка на оптимальное значение глубины механической обработки или резки - это сложная процедура.
Раскрытие изобретения
Одна из задач изобретения заключается в том, чтобы преодолеть или, по крайней мере, ослабить влияние недостатков традиционного оборудования. В одном из вариантов осуществления изобретения попытка предлагается устройство для механической обработки деталей трубчатого или круглого профиля, которое позволяет производить механическую обработку, в частности резку и/или косую обточку, деталей трубчатого или круглого профиля всех размеров диаметра. Еще одна задача изобретения заключается в том, чтобы это устройство позволяло легко вырезать на поверхности детали канавку, например, для уплотнительного кольца круглого сечения или, например, для элементов внешних захватов. Следующая задача заключается в том, чтобы предложить компактный и легкий в обращении ручной инструмент. Дополнительная задача изобретения заключается в том, чтобы предложить конструктивно простое и функциональное устройство, позволяющее производить механическую обработку, например, труб, сваренных по спирали, и других тонкостенных металлических, а также полимерных труб, но не ограниченное только этими типами деталей.
Решение ряда задач изобретения достигается предложением устройства в соответствии с п. 1 формулы.
Устройство согласно изобретению характеризуется признаками п. 1 формулы.
В первом варианте осуществления изобретения устройство для механической обработки, например резки, деталей трубчатого или круглого профиля или косой обточки торца детали, включает рамный элемент, а также приспособления для крепления обрабатывающего узла к рамному элементу. Обрабатывающий узел может быть прикреплен к рамному элементу устройства, например, с помощью крепежных устройств, которые сами по себе известны, например, из уровня техники, например с помощью болтов или скользящих направляющих, и, предпочтительно, таким образом, чтобы положение обрабатывающего узла могло регулироваться относительно продольной оси рамного элемента для получения ровного реза. Далее, устройство снабжено регулируемыми элементами, например шарниром, скользящей направляющей или аналогичным соответствующим регулируемым элементом, для перемещения упомянутого инструментального компонента обрабатывающего узла относительно рамы по направлению к детали или от нее. Таким образом, в процессе, например, резки детали перемещается к детали обрабатывающий узел или, по меньшей мере, вращаемый им инструментальный компонент, например беззубая пила, отрезной круг и/или круг для косой обточки.
Согласно изобретению рамный элемент снабжен поворотным и неподвижным в осевом направлении нарезным валом с правой резьбой в его первой части и с левой резьбой - во второй части. Кроме того, упомянутая первая часть снабжена, по меньшей мере, одним первым опорным элементом, а упомянутая вторая часть снабжена, по меньшей мере, одним вторым опорным элементом, причем расстояние между этими опорными элементами может регулироваться вращением нарезного вала, которое осуществляется связанным с ним регулировочным устройством. Следует отметить, что опорные элементы, связанные с первой и второй частями нарезного вала, предпочтительно приспособлены перемещаться одновременно при вращении нарезного вала. Расстояние между опорными элементами предпочтительно регулируется соответственно диаметру детали круглого профиля, так что устройство может обращаться вдоль наружной поверхности, или периферии детали, продвигаясь в процессе механической обработки детали в ту же сторону, что и линия реза, однако предпочтительно так, чтобы рамный элемент устройства не касался детали и чтобы устройство не скользило в боковом относительно реза направлении.
Кроме того, расстояние между опорными элементами используется для регулировки расстояния подвода инструментального компонента, позволяя регулировать это расстояние так, чтобы в своей нижней точке инструментальный компонент точно осуществлял оптимальный контакт с объектом механической обработки, например прорезал деталь в случае, когда эта деталь должна подвергаться резке, или, альтернативно, только фрезеровал поверхность детали на нужную глубину, не прорезая ее насквозь, например, для установки уплотнительного кольца круглого сечения. Регулировка глубины резания позволяет также применять в обрабатывающем узле инструмент малого диаметра. Одно из преимуществ инструмента малого диаметра заключается в том, что этот инструмент не склонен деформироваться, например, под действием суммарных сил резания.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения опорные элементы приспособлены в процессе механической обработки касаться детали, поддерживая устройство и направляя его по прямой, в то время как деталь продолжает обрабатываться. По меньшей мере, один из опорных элементов выполнен с возможностью вращения вокруг своей оси в процессе перемещения устройства по поверхности детали. Наиболее предпочтительно, чтобы опорный элемент этого типа представлял собой колесо. В одном из вариантов осуществления колесо может быть снабжено храповым механизмом, благодаря чему колесо наиболее предпочтительно приспособлено для вращения в направлении обработки и блокировки вращения в других направлениях, таким образом этот механизм помогает оператору устройства вести инструментальный компонент в правильном направлении для получения оптимального результата резки или косой обточки.
В одном из вариантов осуществления опорный элемент, способный вращаться вокруг своей оси, включает, по меньшей мере, одно колесо, или набор колес, или ролик, вытянутый в направлении его оси вращения, наиболее предпочтительно эластичный, например, резиновый ролик. Далее, в одном из вариантов осуществления как первый опорный элемент, связанный с упомянутой первой частью, так и второй опорный элемент, связанный с упомянутой второй частью, включает, по меньшей мере, одно колесо, или набор колес, или ролик, вытянутый в направлении его оси вращения. В еще одном предпочтительном варианте осуществления, по меньшей мере, одна часть нарезного вала снабжена двумя разнесенными колесами, способными вращаться вокруг своих осей.
В одном из вариантов осуществления изобретения первый опорный элемент, связанный с упомянутой первой частью, включает, по меньшей мере, одно колесо, и второй опорный элемент, связанный с упомянутой второй частью, включает, по меньшей мере, одно колесо. В одном из вариантов осуществления между упомянутыми колесами помещен ролик или полосовой элемент, наиболее предпочтительно эластичный ролик или полосовой элемент, например резиновый ролик или полосовой элемент, приспособленный контактировать с поверхностью детали существенно на всем расстоянии между упомянутыми колесами.
В одном из вариантов осуществления, по меньшей мере, один из опорных элементов представляет собой лыжу, или ползун, или какой-то иной опорный элемент, способный скользить по поверхности детали.
Наиболее предпочтительна такая конфигурация опорного элемента, чтобы в его контакте с деталью трение смещения в боковом направлении было выше, чем в продольном направлении, т.е., например, в направлении линии реза трубы. Это достигается, например, использованием колеса, наиболее предпочтительно резинового колеса.
В одном из вариантов осуществления устройство, далее, включает также регулировочные элементы для регулировки угла, по меньшей мере, одного опорного элемента относительно продольной оси обрабатывающего узла, связанного с упомянутым рамным элементом. Таким образом, угол ориентировки обрабатывающего узла или, по меньшей мере, связанного с ним инструментального компонента относительно продольной оси рамного элемента устройства может регулироваться, например, для получения прямого реза.
Наиболее предпочтительно такое приспособление крепления обрабатывающего узла к рамному элементу устройства, чтобы в процессе операции механической обработки инструментальный компонент обрабатывающего узла контактировал с деталью вне опорной поверхности упомянутого рамного элемента; в этом случае нет необходимости делать в рамном элементе устройства отдельное отверстие для инструментального компонента, обеспечивающее доступ инструментального компонента к обрабатываемой детали.
Обрабатывающий узел может включать инструментальный компонент в виде пилы, отрезного диска или полотна, или в виде инструмента для косой обточки торца детали, или в виде комбинации вышеуказанных инструментов, в частности комбинацию беззубой пилы и инструмента для косой обточки торца, благодаря чему отрезка и обточка торца могут выполняться совместно. Следует отметить, что надлежащей регулировкой согласно изобретению расстояния между опорными элементами можно добиться оптимальной и постоянной глубины резания по всей периферии детали.
Изобретение обладает очевидными преимуществами перед известными решениями. Прежде всего, предлагаемое устройство малоразмерно, более того, одно и то же устройство может быть использовано для механической обработки, в частности, труб как малого, так и очень большого диаметра. Прямой рез получается легко даже на деталях большого диаметра, и, кроме того, влияния, связанные, в частности, с износом полотна и материала детали или усталостью оператора устройства, легко могут быть устранены, например, регулировкой угла между обрабатывающим узлом и продольной осью рамного элемента устройства. Помимо этого, механическая обработка труб, сваренных по спирали, также может быть произведена непосредственно, в особенности таким устройством согласно изобретению, в котором опорный элемент выполнен в виде колеса, и наиболее предпочтительно - таким устройством, в котором опорный элемент составлен из трех или четырех колес, причем, по меньшей мере, одно колесо стоит на гладкой поверхности, в то время как другое переходит через шов сваренной по спирали трубы. Обрабатываемая труба может также быть полимерной трубой, и она может быть подвергнута как резке, так и косой обточке устройством согласно изобретению в ходе одной операции с использованием соответствующего инструментального компонента.
Краткое описание графических материалов
Предпочтительные варианты осуществления изобретения описаны в нижеследующем разделе несколько более подробно со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых представлены:
на фиг.1 показан пример соответствующего изобретению устройства для механической обработки в одном из предпочтительных вариантов осуществления;
на фиг.2 показан пример соответствующего изобретению устройства в рабочем положении в одном из предпочтительных вариантов осуществления;
на фиг.3 показан на виде сверху пример соответствующего изобретению устройства в одном из предпочтительных вариантов осуществления;
на фиг.4 показан на виде снизу под углом пример соответствующего изобретению устройства в одном из предпочтительных вариантов осуществления;
на фиг.5 показан на виде сверху под углом пример соответствующего изобретению устройства в рабочем положении в одном из предпочтительных вариантов осуществления.
Осуществление изобретения
На фиг.1 и 5 проиллюстрирован пример устройства 100 в транспортном положении, в котором инструментальный компонент 104a закрыт откидным кожухом 104b, а на фиг.2 устройство 100 показано в рабочем положении, в котором откидной кожух 104b повернут так, что, по меньшей мере, часть инструментального компонента 104а выступает из-под кожуха 104b. Устройство 100 включает рамный элемент 102, а также обрабатывающий узел 104, вращающий инструментальный компонент 104а. Кроме того, показанное для примера устройство включает, по меньшей мере, один первый опорный элемент 106а и, по меньшей мере, один второй опорный элемент 106b для опирания устройства 100 на деталь 108 в процессе ее обработки. Устройство, далее, снабжено регулируемыми элементами, например, шарниром или скользящей направляющей для перемещения инструментального компонента 104а относительно рамного элемента 102 к детали 108 или от нее. Таким образом, в процессе, например, резки и/или косой обточки детали 108 инструментальный компонент 104а подается к детали 108, как показано на фиг.2. Разумеется, траектория инструментального компонента 104а может быть отрегулирована и/или ограничена с помощью известных приспособлений.
Боковое положение (α) обрабатывающего узла 104 может регулироваться относительно и соответственно продольной оси 102а рамного элемента 102 устройства 100, например, для получения ровного реза 108а при перемещении устройства по периферии трубчатой детали 108, как показано на фиг.3. Устройство может включать шкалу (α) для указания величины бокового угла. Устройство может также включать индикаторные элементы 113, например индикатор и шкалу для указания разнесения, а также диаметра опорных элементов, для которого указанная настройка оптимальна, например, для резки или надрезания. Кроме того, как видно, в частности, из фиг.3, крепление обрабатывающего узла 104 к рамному элементу 102 устройства приспособлено так, чтобы в процессе работы инструментальный компонент 104а обрабатывающего узла контактировал с деталью 108 вне опорной поверхности упомянутого рамного элемента, благодаря чему нет необходимости делать в рамном элементе 102 устройства отдельное отверстие для инструментального компонента.
На фиг.4 показан на виде снизу под углом пример устройства 100 и его рамного элемента 102, причем рамный элемент 102 снабжен поворотным и неподвижным в осевом направлении нарезным валом 110 с правой резьбой в его первой части 110а и с левой резьбой - во второй части 110b. В одном из предпочтительных вариантов осуществления первая часть 110а несет два опорных элемента 106а в форме колеса, и вторая часть несет два опорных элемента 106b в форме колеса. Опорные элементы 106а, 106b могут быть связаны с частями 110а, 110b нарезного вала через соответствующие промежуточные крепежные элементы 112а, 112b, например через промежуточные крепежные элементы балочного типа, показанные на фиг.4, причем эти крепежные элементы балочного типа предпочтительно снабжены резьбовыми частями с ответной для нарезного вала резьбой. Таким образом, расстояние 107 между опорными элементами 106а, 106b может регулироваться вращением нарезного вала 110с помощью связанного с ним регулировочного элемента 110с.
В одном из особенно предпочтительных вариантов осуществления изобретения рамный элемент 102 устройства 100 включает два отдельных крепежных элемента 112а, 112b, связанных с частями 110а, 110b нарезного вала, и каждый крепежный элемент включает два отдельных колеса (опорных элемента) 106а, 106b, причем угол этих колес предпочтительно отрегулирован или может быть отрегулирован таким образом, чтобы рамный элемент 102, а вместе с ним также обрабатывающий узел и инструментальный компонент 104а, перемещались по прямой линии. Это позволяет, например, добиться совпадения конечной точки реза с начальной при проходе устройства по периферии детали трубчатого или круглого профиля. В этом варианте осуществления расстояние между крепежными элементами 112а, 112b балочного типа, а тем самым также и расстояние 107 между колесами 106а, 106b, может регулироваться вращением нарезного вала 110.
Выше описаны лишь несколько вариантов осуществления устройства согласно изобретению. Разумеется, принцип изобретения может быть модифицирован в пределах защищаемого объема прилагаемой формулы изобретения, например, в отношении деталей и областей применения конкретного варианта осуществления. В особенности, количество опорных элементов, например колес, может быть больше или меньше показанных 4, хотя 4 как число колес особенно предпочтительно для получения прямой линии обработки на протяжении всей периферии детали.
1. Устройство (100) для механической обработки детали (108) преимущественно трубчатого или круглого профиля путем резки, надрезания и/или косой обточки, содержащее рамный элемент (102), обрабатывающий узел с инструментальным компонентом, приспособления для крепления обрабатывающего узла к рамному элементу с регулируемыми элементами для перемещения инструментального компонента обрабатывающего узла относительно рамного элемента (102) по направлению к детали (108) или от нее, отличающееся тем, что рамный элемент (102) снабжен поворотным и неподвижным в осевом направлении нарезным валом (110) с правой резьбой в его первой части (110а) и с левой резьбой в его второй части (110b), причем первая часть (110а) снабжена, по меньшей мере, одним первым опорным элементом (106а), а вторая часть (110b) снабжена, по меньшей мере, одним вторым опорным элементом (106b), при этом опорные элементы установлены на поворотном нарезном валу с возможностью регулирования расстояния (107) между ними одновременно с вращением нарезного вала (110) с обеспечением контакта опорных элементов (106а, 106b) с деталью (108) и для поддерживания и направления устройства в процессе механической обработки детали, причем, по меньшей мере, один из опорных элементов (106а, 106b) выполнен с возможностью вращения вокруг своей оси в процессе перемещения устройства по поверхности детали.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что опорный элемент (106а, 106b), выполненный с возможностью вращения вокруг своей оси, включает, по меньшей мере, одно колесо, или набор колес, или ролик, вытянутый в направлении его оси вращения, предпочтительно эластичный ролик.
3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что первый опорный элемент, связанный с первой частью, и второй опорный элемент, связанный со второй частью, включает, по меньшей мере, одно колесо, или набор колес, или ролик, вытянутый в направлении его оси вращения.
4. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что первый опорный элемент, связанный с первой частью, включает, по меньшей мере, одно колесо и второй опорный элемент, связанный со второй частью, включает, по меньшей мере, одно колесо, причем между колесами помещен ролик или полосовой элемент, предпочтительно эластичный ролик или полосовой элемент, для контакта с поверхностью детали, по существу, на всем расстоянии между колесами.
5. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один опорный элемент выполнен в виде лыжи, или ползуна, или в виде элемента, способного скользить по поверхности детали.
6. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что опорный элемент (106а, 106b) имеет конфигурацию, обеспечивающую в его контакте с деталью (108) большее трение смещения в боковом направлении, чем трение в продольном направлении (102а).
7. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что обрабатывающий узел (104) прикреплен к рамному элементу с возможностью обеспечения в процессе операции обработки контактирования инструментального компонента (104а) обрабатывающего узла с деталью (108) вне опорной поверхности рамного элемента (102).
8. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что оно снабжено регулировочными элементами для регулировки угла, по меньшей мере, одного опорного элемента относительно продольной оси обрабатывающего узла, соединенного с рамным элементом (102).
9. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что оно предназначено для ручной механической обработки.
10. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что инструментальный компонент обрабатывающего узла содержит беззубую пилу, или отрезной круг, или инструмент для косой обточки торца обработанной детали, или комбинацию указанных инструментов.
