Пневмогидравлическое устройство для односторонней клепки - RU2249492C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к пневмогидравлическому устройству для односторонней клепки, содержащему тянущее устройство, расположенное в корпусе и имеющее корпус патрона, который соединен с гидравлическим тяговым поршнем и окружает зажимные кулачки, к которым прилегает нажимной втулочный узел, взаимодействующий с возвратным поршнем.

Устройство для односторонней клепки такого типа известно из DE 3153057 С2. Энергия, требуемая для работы устройства, обеспечивается сжатым воздухом, который имеется во многих технологических установках, со стандартным давлением 6 бар. Сжатый воздух перемещает пневматический поршень, жестко соединенный с гидравлическим поршнем, который имеет существенно меньшую рабочую поверхность. Поэтому гидравлический поршень создает относительно высокое давление гидравлической жидкости. Гидравлическая жидкость действует на тяговый поршень, соединенный с корпусом патрона с возможностью передачи тянущего усилия. Корпус патрона имеет на своей внутренней стороне коническую контактную поверхность для зажимных кулачков, которые в положении готовности устройства прилегают к насадке и поэтому сдвигаются внутрь корпуса патрона и раскрываются, так что может быть вставлен стержень односторонней заклепки. При движении корпуса патрона, вызванного тяговым поршнем, происходит следующее. Когда корпус патрона движется по зажимным кулачкам в направлении вытягивания, зажимные кулачки прижимаются радиально внутрь и фиксируют стержень заклепки. При дальнейшем движении корпуса патрона в направлении вытягивания зажимные кулачки увлекают за собой стержень заклепки, так что он вначале известным образом деформирует полую заклепку, а затем отрывается.

После отрывания пневматический цилиндр разгружается и действующее на тяговый поршень гидравлическое давление тоже падает. Теперь на возвратный поршень действует только давление, создаваемое, например, сжатым воздухом. Затем возвратный поршень перемещает тяговый поршень и вместе с ним корпус патрона назад в исходное положение. В средней части нажимного втулочного устройства имеется пружина сжатия, поэтому, когда зажимные кулачки прилегают к насадке корпуса, возвратный поршень может перемещать корпус патрона дальше на небольшое расстояние. Благодаря этому зажимные кулачки освобождаются от корпуса патрона и могут раскрываться. Затем оторванный стержень заклепки может быть извлечен или вытянут воздухом назад из устройства и в него может быть вставлен стержень новой односторонней заклепки. При раскрытии кулачков предварительно сжимается пружина, которая при последующем процессе постановки односторонней заклепки создает зажимную силу, с которой зажимные кулачки действуют на стержень заклепки.

Устройство для односторонней клепки такой конструкции в основном себя оправдало. Однако после установки некоторого числа односторонних заклепок оказывается, что зажимные кулачки уже не удерживают стержень заклепки с требуемой надежностью. С течением времени зажимные кулачки начинают проскальзывать по стержню заклепки и полученное заклепочное соединение уже не обладает требуемой надежностью. Это происходит, главным образом, тогда, когда зубья зажимных кулачков из-за износа слегка затупились. Вследствие этого захват стержня заклепки уже невозможен или, по меньшей мере, сильно затруднен, что может привести к отказу устройства. В этом случае зажимные кулачки нужно заменить.

В основе изобретения лежит задача обеспечить надежное управление процессом клепки с применением односторонних заклепок.

Для устройства для односторонней клепки указанного выше типа эта задача решается тем, что между возвратным и тяговым поршнями расположено пространство сжатия, в которое может подаваться давление, управляемое с помощью управляющего устройства.

В такой конструкции удается более целенаправленно влиять на зажимные силы, действующие на зажимные кулачки. Прежде всего при помощи управляемого давления становится возможным как осуществлять раскрытие зажимных кулачков при возврате тянущего устройства, так и прикладывать зажимную силу, которая, как правило, всегда значительно больше зажимной силы, создаваемой пружиной. Если в пространстве сжатия имеется давление, то оно перемещает тяговый поршень и вместе с ним корпус патрона в переднее положение, в котором зажимные кулачки освобождаются от корпуса патрона. Так как зажимные кулачки прилегают к насадке, они не могут перемещаться дальше вперед. Если же давление в пространстве сжатия падает и одновременно или вслед за этим тяговый поршень нагружается гидравлическим давлением, то корпус патрона перемещается "назад", т.е. от насадки, действуя на зажимные кулачки с силой, равной силе, удерживающей возвратный поршень в исходном положении. Тем самым на зажимные кулачки передаются существенно большие силы, что приводит к надежному захвату стержня заклепки и существенному повышению долговечности зажимных кулачков. Благодаря этому прежде всего уменьшается износ зажимных кулачков. Кроме того, увеличивается период времени, в течение которого постановка заклепок выполняется с требуемой надежностью.

Нажимное втулочное устройство предпочтительно выполнено жестким в направлении сжатия между возвратным поршнем и зажимными кулачками. Таким образом, между возвратным поршнем и зажимными кулачками пружина сжатия отсутствует и возвратный поршень может постоянно прижиматься сзади к нажимным кулачкам. Тем самым давление, с которым возвратный поршень давит через нажимное втулочное устройство на зажимные кулачки, является мерой зажимной силы, с которой корпус патрона может сжимать вместе зажимные кулачки. Таким образом, зажимная сила, которая раньше создавалась пружиной сжатия, заменяется зажимной силой, управляемой давлением.

Нажимное втулочное устройство предпочтительно имеет разделенную по его длине на части нажимную втулку, обращенный к зажимным кулачкам конец которой выполнен в виде полого цилиндра с гладкой наружной поверхностью. Эта часть является быстроизнашиваемой деталью, которая при необходимости может быть легко заменена. При смыкании зажимных кулачков на поверхностях контакта между нажимной втулкой и зажимными кулачками всегда происходит небольшое перемещение, вызывающее соответствующий износ, поскольку это перемещение происходит в результате относительно большого давления. Если обращенный к зажимным кулачкам конец втулки представляет собой быстроизнашиваемую деталь, то не нужно заменять все нажимное втулочное устройство.

Управляющее устройство предпочтительно снижает давление в пространстве сжатия при нагружении тягового поршня гидравлическим давлением в направлении вытягивания. Изменение обоих давлений может осуществляться одновременно или по меньшей мере в небольшом временном интервале. Благодаря этому управление обоими давлениями можно осуществлять одним движением руки или пальца оператора. Если давление в пространстве сжатия снижается, то движению тягового поршня непосредственного сопротивления не оказывается и это движение может непосредственно преобразовываться в движение смыкания с последующим движением вытягивания.

С обеих сторон возвратного поршня может устанавливаться предпочтительно одинаковое давление, причем возвратный поршень имеет на своей обращенной от тягового поршня стороне большую рабочую поверхность, чем на стороне, обращенной к тяговому поршню. Обеспечить одинаковое давление можно сравнительно просто. Нужен только один источник давления. Благодаря различной величине рабочих поверхностей на передней стороне (обращенной к тяговому поршню) и задней стороне возвратного поршня очень просто обеспечить приложение к нему сил разной величины. Эти силы направлены таким образом, что возвратный поршень нагружен всегда в направлении к насадке. Если зажимные кулачки прилегают к насадке, то на насадку действует только разность обеих сил, так что размеры корпуса не должны быть чрезмерно большими.

Особенно предпочтительно, чтобы возвратный поршень был соединен с возвратной трубой, которая проходит в соединительную трубу. С помощью трубы тягового поршня можно простым способом уменьшить величину рабочей поверхности.

Обращенная от тягового поршня сторона возвратного поршня предпочтительно нагружена постоянным давлением. При этом может использоваться давление, от которого работает устройство для односторонней клепки, например сжатый воздух давлением 6 бар. Так как на обращенной от тягового поршня стороне возвратного поршня не нужно регулировать давление, такой вариант выполнения оказывается очень простым. Это давление на обратной стороне возвратного поршня должно лишь быть в состоянии возвратить тянущее устройство в его исходное положение.

Возвратный поршень предпочтительно направляется по выбрасывающей трубе. Этот вариант выполнения имеет несколько преимуществ. Во-первых, со стороны возвратного поршня, обращенной от тягового поршня, может быть образовано пространство сжатия, которое закрыто в наружном направлении, и одновременно можно обеспечить путь для удаления оторванных стержней заклепок. Во-вторых, благодаря дополнительной направляющей возвратного поршня его боковое перемещение практически исключается и проблема уплотнения упрощается. Уплотнение возвратного поршня в корпусе может быть выполнено простыми средствами.

Особенно предпочтительно, когда выбрасывающая труба имеет задвижку, приводимую в действие при помощи сборника стержней, причем запорная поверхность задвижки так согласована с поперечным сечением выбрасывающей трубы, что остается зазор, который допускает эффективное прохождение воздуха, но предотвращает выбрасывание стержней односторонних заклепок. Эта задвижка является предохранительным средством. Во многих устройствах для односторонней клепки оторванные стержни заклепок отсасываются или выдуваются с помощью сжатого воздуха и попадают в сборник. Сборник не только собирает стержни заклепок в течение определенного времени, но и предохраняет обслуживающий персонал от попадания в него стержней заклепок, которые в буквальном смысле выстреливаются из тянущего устройства. Правда, можно предотвратить выстреливание заклепок назад из выбрасывающей трубы тем, что просто закрыть эту трубу. Однако в этом случае в ней возрастает давление, которое в конце концов приводит к тому, что стержни заклепок будут выстреливаться вперед, т.е. через насадку. Если выполнить задвижку так, что хотя воздух может проходить, но зазор между задвижкой и выбрасывающей трубой настолько мал, что стержень заклепки не может пройти через него, то обе возможности исключаются. Стержень заклепки остается в выбрасывающей трубе, пока задвижку не уберут. Подобная ситуация возникает, например, тогда, когда оператор отсоединил сборник, чтобы его опорожнить.

Особенно предпочтительно, чтобы задвижка была образована пальцем на пластине, которая может поворачиваться вокруг оси, параллельной оси выбрасывающей трубы. Тем самым существенно экономится монтажная длина. Для задвижки практически не нужно места в осевом направлении или направлении вытягивания, однако она может надежно закрывать путь через выбрасывающую трубу.

Это справедливо особенно тогда, когда палец может входить в выбрасывающую трубу по существу в радиальном направлении. В этом случае для движения задвижки также практически не нужно дополнительного пространства.

Зажимные кулачки предпочтительно направляются в пазах корпуса патрона, у которых дно на определенной длине имеет постоянные поперечные сечения, причем зажимные кулачки соответствуют этим поперечным сечениям. В этом случае зажимные кулачки удерживаются в корпусе патрона всегда определенной нажимной поверхностью независимо от их осевого положения, т.е. положения вдоль направления вытягивания. Тем самым давление на поверхность зажимных кулачков может сохраняться одинаковым независимо от их положения. Недопустимо высокие давления устраняются.

Изобретение описывается далее более подробно на примере предпочтительного варианта выполнения со ссылками на чертежи, на которых:

фиг.1 схематично изображает разрез устройства для односторонней клепки,

фиг.2 - часть устройства для односторонней клепки в увеличенном масштабе,

фиг.3 - задвижка в закрытом положении и

фиг.4 - задвижка в открытом положении.

На фиг.1 изображено пневмогидравлическое устройство 1 для односторонней клепки, содержащее ввод 2 сжатого воздуха, через который к устройству 1 подводится сжатый воздух с давлением, например, 6 бар. Подачей сжатого воздуха к отдельным элементам устройства 1 для односторонней клепки управляет известный золотник 3 при помощи кнопочного или нажимного выключателя 4, который расположен в области захвата 5 на рукоятке 6 устройства 1 так, что он может срабатывать от указательного пальца оператора.

Принцип работы устройства для односторонней клепки такого типа известен. При нажатии на нажимной выключатель 4 золотник 3 приводится в действие таким образом, что сжатый воздух поступает под пневматический поршень 7 и перемещает его вверх (относительно положения на фиг.1). С пневматическим поршнем 7 через шток 8 поршня жестко соединен гидравлический поршень 9, который при движении пневматического поршня 7 также движется вверх, создавая давление гидравлической жидкости в гидравлическом цилиндре 10, которое через канал 11 передается в рабочее пространство 12. Рабочее пространство 12 может заполняться гидравлической жидкостью через заглушки 13. Рабочее пространство 12 ограничено, помимо прочих элементов, подвижным тяговым поршнем 14, который перемещается под действием давления поступающей через канал 11 гидравлической жидкости. Если нажимной выключатель 4 отпущен и находится в положении, показанном на фиг.1, то золотник 3 реверсирует и разгружает пространство под пневматическим поршнем 7, в результате чего тяговый поршень 14 может возвратиться назад, вытеснив гидравлическую жидкость в гидравлический цилиндр 10.

Воздух известным образом через трубу 15 вытесняется в пространство над пневматическим поршнем 7 и может использоваться в дальнейшем для выдувания или отсасывания оторванного стержня заклепки.

Сжатый воздух, поступающий из ввода 2, в дальнейшем постоянно находится в пространстве 16 внутри корпуса и проходит оттуда через канал 17 в возвратное пространство 18, в котором также имеет место постоянное давление, соответствующее давлению, которым снабжается устройство 1 для односторонней клепки.

На фиг.2 изображена в несколько увеличенном масштабе головка 19 устройства для односторонней клепки. Эта головка 19 имеет корпус 20, в который ввинчена передняя часть 21 с насадкой 22. Насадка 22 имеет отверстие 23, через которое известным способом может быть вставлен стержень односторонней заклепки (не показана). Насадка 22 немного заходит своим коническим выступом 24 в корпус 20 или в его переднюю часть 21.

В корпусе 20 расположено тянущее устройство, которое имеет соединительную трубу 25, идущую от тягового поршня 14. На передний конец соединительной трубы 25 навинчен корпус 26 патрона, в котором расположены зажимные кулачки 27.

Корпус 26 патрона имеет для каждого зажимного кулачка 27 паз 28, в котором зажимной кулачок 27 может перемещаться параллельно направлению вытягивания, обозначенному стрелкой 29. Дно паза 28 имеет в основном полукруглую форму. Спинка зажимного кулачка 27 имеет соответствующее закругление. В целом стенки паза 28 проходят параллельно радиальным направлениям, так что зажимной кулачок 27 всегда направляется в своем пазу 28 параллельно направлению вытягивания 29 и одновременно, независимо от своего положения, всегда прилегает к корпусу 26 патрона с одинаковой поверхностью контакта.

Зажимные кулачки 27 прижимаются в направлении к насадке 22 нажимной втулкой, имеющей переднюю часть 30 и заднюю часть 31, которые прилегают друг к другу, но могут быть отделены друг от друга. При нажиме на заднюю часть 31 в направлении, противоположном направлению вытягивания 29, передняя часть 30 прижимается к зажимным кулачкам 27. Передняя часть 30 выполнена в виде простого отрезка трубы, т.е. в виде полого цилиндра. Она имеет конический торец 32, благодаря которому зажимные кулачки 27 могут немного расходиться друг относительно друга, если корпус патрона допускает это перемещение. Зажимные кулачки 27 соответственно скошены в противоположном направлении.

Задняя часть 31 входит в выбрасывающую трубу 33 и телескопически в ней направляется.

Возвратный поршень 34 направляется в корпусе 20 с уплотнением относительно него. Возвратный поршень 34 образует подвижную границу возвратного пространства 18. На него действует давление, имеющееся в возвратном пространстве 18.

Возвратный поршень 34 соединен через возвратную трубу 35 с задней частью 31, причем достаточно, чтобы это соединение могло передавать силы давления. Для этого задняя часть 31 имеет окружной выступ 36, к которому прилегает участок 37 с уменьшенным диаметром возвратной трубы 35. Разумеется, возвратная труба 35 может быть также привинчена к задней части 31 нажимной втулки. Соединительная труба 25 размещена в опорной трубе 38 так, что между ними остается зазор, образующий канал 39, соединяющий канал 40 с отверстием 41 в соединительной трубе 25. Отверстие 41, в свою очередь, сообщается с кольцевым пространством 42 между возвратной трубой 35 и соединительной трубой 25. Это кольцевое пространство 42 уплотнено спереди возвратной трубой 35, которая имеет для этого наружный окружной выступ 43. Сзади кольцевое пространство 42 сообщается с пространством 44 сжатия, ограниченным тяговым поршнем 14 и возвратным поршнем 34.

Устройство 1 для односторонней клепки работает следующим образом.

В представленном на фиг.2 положении покоя или готовности нажимной выключатель 4 не нажат и поэтому управляемый им вентиль 45 закрыт. В возвратном пространстве 18 существует давление питающего сжатого воздуха, например, 6 бар. Такое же давление поступает через золотник 3 и канал 56, канал 40, канал 39, отверстие 41 и кольцевое пространство 42 в пространство 44 сжатия. Рабочее пространство 12 не нагружено. Рабочая поверхность возвратного поршня 34, которая ограничивает пространство 44 сжатия меньше, чем рабочая поверхность, которая ограничивает возвратное пространство 18, так как возвратная труба 35 имеет больший диаметр, чем выбрасывающая труба 33. Поэтому возвратный поршень при равных давлениях предварительно нагружен в направлении к насадке 22 и прижимает зажимные кулачки 27 к насадке 22, точнее к ее выступу 24. Сила, которая при этом действует на зажимные кулачки 27, равна разности сил, действующих с обеих сторон возвратного поршня 34.

Давление в пространстве 44 сжатия действует также и на тяговый поршень 14 и тоже прижимает его в направлении к насадке 22. Так как зажимные кулачки 27 не могут двигаться дальше, то корпус 26 патрона движется по зажимным кулачкам 27 наружу, освобождаясь от зажимных кулачков 27, и они могут расходиться в радиальном направлении. В этом положении через отверстие 23 может быть беспрепятственно вставлен стержень односторонней заклепки.

Поверхности возвратного поршня 34 могут быть выбраны, например, так, что при давлении воздуха 6 бар в направлении к насадке 22 действует сила порядка 600 Н, а в противоположном направлении действует сила порядка 570 Н. Соответственно, на насадку действует только сила 30 Н.

Если нужно выполнить одностороннюю клепку, то после помещения заклепки в насадку 22 приводится в действие нажимной выключатель 4. Он выпускает воздух из пространства 44 сжатия через кольцевое пространство 42, отверстие 41 и каналы 39 и 40. В результате давление в пространстве 44 сжатия снижается более или менее мгновенно. Одновременно пневматический поршень 7 через золотник 3 нагружается давлением, так что быстро возрастающее гидравлическое давление поступает в рабочее пространство 12 и перемещает тяговый поршень 14 назад, т.е. на фиг.2 направо.

На возвратный поршень 34 теперь действуют силы в одну сторону, вызванные давлением в возвратном пространстве 18, а именно в направлении к насадке 22. В описанном варианте выполнения они составляют, например, 600 Н. С силой 600 Н зажимные кулачки 27 вдавливаются в корпус 26 патрона. Эта сила существенно выше, чем сила, которая может быть достигнута при помощи большинства пружин. Таким образом возникает очень высокая зажимная сила и стержень заклепки надежно захватывается зажимными кулачками 27. Когда из-за стержня заклепки дальнейшее вдвигание зажимных кулачков 27 становится уже невозможным, тяговый поршень 14 перемещает через корпус 26 патрона зафиксированный в зажимных кулачках 27 стержень заклепки дальше направо, вследствие чего формируется головка заклепки, а затем стержень заклепки отрывается. При этом тяговый поршень 14 должен работать навстречу давлению в возвратном пространстве 18, причем он передает соответствующую силу через корпус патрона и зажимные кулачки на возвратный поршень 34. Однако это давление в возвратном пространстве 18 относительно низкое и не препятствует существенно процессу клепки.

Когда процесс клепки закончен, о чем оператор узнает, когда слышит или ощущает, как отрывается стержень заклепки, оператор отпускает нажимной выключатель 4. Гидравлическое давление в рабочем пространстве 12 снижается, так как при помощи управляющего вентиля 3 снижается давление воздуха под пневматическим поршнем, и пневматический поршень 7 вместе с гидравлическим поршнем 9 возвращаются в исходное положение. Одновременно возникает давление в пространстве 44 сжатия. Так как давление в пространстве 44 сжатия такое же, как в возвратном пространстве 18, а поверхности возвратного поршня 34 имеют разную площадь, то давление в возвратном пространстве 18 будет перемещать возвратный поршень 34 снова в направлении к насадке 22 до тех пор, пока к ней не будут прилегать зажимные кулачки 27. Затем давление в пространстве 44 сжатия перемещает корпус 26 патрона еще несколько дальше в направлении к насадке 22, при этом зажимные кулачки 27 освобождаются и отпускают стержень заклепки.

Освобожденный стержень заклепки перемещается с помощью принципиально известного процесса отсасывания через переднюю часть 30 и заднюю часть 31, а также через выбрасывающую трубу 33 к показанному схематично сборнику 46, который закреплен сзади на головке 19. Этот сборник 46 имеет две функции. Во-первых, он собирает оторванные стержни заклепок и, во-вторых, он предотвращает вылетание стержней заклепок в окружающее пространство при выбрасывании из головки.

Чтобы не допустить такой опасности при снятом сборнике 46, предусмотрена задвижка 47, подробнее представленная на фиг.3 и 4, которая взаимодействует с выбрасывающей трубой 33. Задвижка имеет пластину 48 с пальцем 49, выполненную с возможностью поворота вокруг оси 50 вращения. Ось поворота пластины 48 параллельна оси выбрасывающей трубы 33. Выбрасывающая труба 33 имеет отверстие 51, через которое может проходить палец 49. Если сборник 46 не установлен, пружина 52 удерживает пластину 48 в показанном на фиг.3 положении. Сборник 46 может быть соединен с головкой при помощи байонетного соединения, т.е. для его закрепления достаточно поворота примерно на 45° . При этом повороте сборник зацепляет выступ 53 на пластине 48 и перемещает ее в положение, показанное на фиг.4.

В положении, показанном на фиг.3, палец 49 перекрывает свободное поперечное сечение отводящей трубы 33 неполностью. Между ними остается зазор 54, который выбирается таким, чтобы, с одной стороны, через него мог свободно проходить воздух, используемый для выбрасывания стержней заклепок, не создавая при этом давления в выбрасывающей трубе 33, и, с другой стороны, чтобы оторванные стержни заклепок не могли пройти мимо пальца 49.

Эта задвижка может также использоваться независимо от описанной конструкции тянущего устройства.

Реферат

Изобретение относится к области клепки. В корпусе пневмогидравлического устройства установлено тянущее устройство, выполненное в виде корпуса патрона, который соединен с тяговым поршнем и охватывает зажимные кулачки. Кулачки взаимодействуют с нажимным втулочным устройством, связанным с возвратным поршнем. Между возвратным и тяговым поршнями имеется пространство сжатия, в которое может подаваться давление, управляемое с помощью управляющего устройства. В результате обеспечивается более надежное управление процессом клепки. 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула