專利名稱:連接熱交換器管子和管板的工具機的制作方法
本發明涉及一個按權利要求
1的總概念所述的工具機。用于固定式設備的熱交換器大多由一束管子構成;通過多個篩狀的中間隔板使這些管子相互間保持一定距離。兩個最外端的管板通過焊接和/或滾壓與管端緊密相連接。焊接前必須先進行定位、銑削以及脹管等工作。焊接后還要滾壓焊在管板上的管端。管板和管子間必須保持密封可靠。這種用來滾壓和焊接管子的機器已達很高的工藝水平。若按照規定的工作條件來操作，這種工作方法本身已無可挑剔。
按上述工作方法操作時，單個管端與管板之間的連接，迄今為止基本上還是靠手工來實現的，而且從根本上講也已不再存在什么工藝上的困難。但這種熱交換器經常具有數百個管子，這使得單獨連接一個管端和兩個管板的勞動成本明顯增加。到目前為止，影響進行機械化加工的障礙是要能夠加工例如長10米的熱交換器的兩端，就得有很大尺寸的加工機器。而且，由于熱交換器型式的不同，加工熱交換器兩端的工作臺彼此之間的距離也各不相同。因此，象臥式鏜床那樣具有兩個固定工作臺的加工熱交換器的機器，是不可能或至少是不經濟的。此外，一種可供選擇的在兩個固定工作臺之間能作橫向運輸的工作方式，也不適用于那種需要熱交換器作軸向運輸的加工過程。
鑒于此，本發明的任務在于提供這樣一種工具機，它能用同一個工具機機架上的工具加工前、后管板。
此任務將通過權利要求
1中所述的技術特征來解決。其工作原理簡述如下管端與一個管板連接后，將刀架移到工作位置旁邊，讓熱交換器從刀架旁邊移開，接著再將刀架返回到位于移開的熱交換器后面的工作位置上。此時熱交換器將位于刀架的另一側。刀架也可選擇旋轉式或具有兩套工具，這樣使工具機能按順序加工熱交換器彼此相對的兩個端部。刀架具有多個工具，可用來銑削，脹管，焊接和滾壓，它們分別由控制系統控制并一個接一個地投入使用。
使用兩套工具的前提是管端和管板的定位具有足夠的精確度;若使用兩套工具則可同時加工第一個熱交換器的后管板和第二個熱交換器的前管板。
如刀架由計算機數字控制，則本發明解決方案的優越性更為突出;因為一塊管板的孔眼可一次自動存入計算機，而不必每次由手工方式來使工具對準管子。
按本發明權利要求
2的實施例是一個優選實施例。熱交換器和工具機架之間的相對運動是由熱交換器完成的。為了使熱交換器尚未焊牢的部分定位，一般總需要用一個固定裝置，例如用一個車架;熱交換器的各部件可在這個車架上預定位固定住。最好的辦法是把固定裝置裝在車架上。
權利要求
3給出了進一步限定本發明的另一個技術特征。雖然門型結構機架為了能讓它的刀架撤走而不可避免地導使刀具移動范圍較大，但這種實施例卻能使工具機結構穩定，且有可能使每個需與管板相焊的管子運送位置準確。使刀架最好是由下而上地撤走。這樣做能減少機器占地面積，并使帶有刀架的移動橫臂變短因而更加穩定。
在按本發明權利要求
4的實施例中，熱交換器在其整個加工過程中能連續地沿工作方向移動。加工時熱交換器象一輛火車一樣沿某個方向推進。
在按本發明權利要求
5的優選實施例中，使用一套工具加工兩個管板、以及插入管板的管端。為了加工熱交換器另一端而轉動這套工具所付出的設備額外費用，將小于使用兩套工具的額外費用，安裝兩套工具需要較大的空間和移動范圍。
權利要求
6進一步具體說明了本發明中上述機架的結構和安裝，即熱交換器能在縱向通過機架的門框。
在按權利要求
7的發明實施例中，即使加工兩塊管板也只需要一個夾緊裝置，使用夾緊裝置的目的，只在于把管子焊在第一塊被加工的管板上，因為在焊接第二塊管板時，不可能再出現管子轉動或軸向串動的現象。
夾緊裝置裝在熱交換器與加工工具相對的一側。在熱交換器的這一側，所有管子都能在管徑內部夾緊或在管子端部夾緊，也就是說夾緊裝置工作起來比較方便;而且，盡管夾緊裝置與加工工具一樣也夾住同樣的管子，但它都不會阻礙帶有機架的加工部分的移動。
為了使載有尚未焊牢或只有部分地方焊牢的熱交換器的車架在軸向方向通行無阻，權利要求
8給出了進一步限定本發明的技術特征。夾緊裝置本身有一立柱，當管端進入管板時，以及當熱交換器車架通道上撤除障礙物時，立柱的動作與刀架的動作一樣。因此立柱本身的控制費用可以忽略不計。立柱可在熱交換器車道旁邊的軌道上移動，它有一懸臂懸臂伸出在熱交換器的上方，懸臂上還有一個與懸臂相接的溜板經過帶有那些尚未焊牢的管端的管板后面，處在熱交換器另一端正待脹管的管子，可夾在溜板的端面上，最好是從管子內部或從管子端部夾緊。
由權利要求
9進一步限定的發明實施例的特點在于，它能加工長的工件，這種工件在其彼此相對的兩個窄面上的尺寸比較特殊。可用牽引裝置將熱交換器從立柱的一端拉到另一端，在加工熱交換器的兩個工作位置上均裝有止動裝置和一塊銜鐵。
在由權利要求
10進一步限定的發明實施例中，允許夾具承擔一種附加任務，即，使那些尚未焊牢的管子在軸向定位。首先，管子由管徑內或在管端夾緊，接著被推向熱交換器待加工端面的擋塊上并保持在這一位置不動，直到管子焊牢在熱交換器上為止。
本發明將由附圖詳細說明圖1工具機側視圖圖2機架的一個優先實施例(比例尺已縮小)圖3機架的另一個實施例(比例尺如圖2)圖4刀架的一個實施例，刀架上裝有兩套工具。
圖1所示的工具機1，具有一個機架9，一個夾緊裝置13和軌道6，軌道6之間是車架5，熱交換器4裝在車架5上。
機架9上有一橫臂29，橫臂29上接一溜板42。刀架7裝在溜板42上，可繞垂直軸線26旋轉，旋轉角度為180°。旋轉的兩個終端各構成一個工作位置3、10。工具8裝在刀架上，可沿箭頭56的方向移動。工具8既是脹管工具，可用來滾壓管板11，12上的管端，又是銑削工具，可用于焊接時切斷管子，也是焊槍，可用來將管子焊在管板上。刀架可借助橫臂按箭頭50所指垂直方向移動，也可借助溜板42移動，溜板42在橫臂29上可沿水平方向移動，刀架可在熱交換器4總的橫截面積上方移動，此外它還可以從熱交換器車道15上撤走。
熱交換器4由管子2、管板板11、12以及中隔板27構成。加工前插入管板11、12和中間隔板27中的管子2是松動的。在熱交換器4本身還未穩定的情況下，支座43、44和45能保證管子在焊接過程及其準備工作階段所必需的定位要求。支座緊固在車架5上，車架5可在走輪51、52和軌道6上移動。
熱交換器4在其長度方向的移動范圍可超過工具機1。
車架5在其長度方向兩端各有一塊銜鐵18、19、加工前后管板時，車架可借助這兩塊銜鐵進入工作位置，兩塊銜鐵彼此相同，各有兩個擋塊20、21，運送車架時驅動器40可相對擋塊21移動。
載有熱交換器4的車架5的定位，是通過夾緊機構22、23來實現的。兩個夾緊機構彼此相同，均有一固定的后支承塊31。銜鐵18、19可在后支承塊的上方移動，但它們與后支承塊之間的距離極小。定位器30裝在后支承塊31的前面，(靠近前管板一側)它的移動范圍可超出后支承塊。定位器30比銜鐵18、19稍高，能阻擋車架5在圖1所示的一個移動位置(此位置由汽缸36控制)上繼續往前移動。只要帶有銜鐵的車架5撞到定位器30上，夾緊杠桿32就會往上翻起(夾緊杠桿可繞點33轉動)，并朝著定位器所在的方向壓在銜鐵上，其結果能保證車架定位準確從而保證熱交換管子和管板的連接可靠。用汽缸34可控制夾緊杠桿的運動并使銜鐵的夾緊動作可靠。汽缸34固定在點35上。為了使車架5能繼續前移動，應使夾緊杠桿和定位器的位置降低，驅動器40能把車架5繼續往前拖動，直至重新與定位器30相撞，或者以一種圖中未表明的方式把車架5拖至工具機之外。
刀架7裝在熱交換器4端面的工作位置上。加工熱交換器4的第一個端面時，夾緊裝置13把加工的管子夾在熱交換器4的另一個端面上。夾具16裝在夾緊裝置13上與刀架7工作時所用工具相適應。夾具16應控制得與工具8平行。
夾緊裝置13由一立柱46構成，立柱上接一可在橫向移動的夾緊橫臂47，橫臂47上帶有一個可作縱向移動的夾緊溜板48，溜板48的下端部裝有夾具16。為了使工具機能適應不同長度的熱交換器，立柱46在箭頭58的方向可移動。
夾具16的移動情況與工具8相同;然而夾緊機構卻不能轉動，這里所說的轉動，是指象刀架7繞軸26所作的那種轉動，因為只有在加工前管板11時才用得著夾緊機構，加工后管板時，管子的夾緊和定位就沒有意義了。
如圖2和圖3所示，機架9可以有不同的實施例。圖2所示為門型結構，圖3所示則為單柱結構。門型結構具有較大的剛性，因此被優先考慮。但按本發明思想也可使單柱結構得到實施。關鍵在于，在所有情況下，帶有刀架7和54的橫臂29、53和59要能夠讓熱交換器4通過而不與它相撞。
圖4所示實施中表示了一種不能旋轉的刀架54，它除了有工具8之外還帶有另一套工具55。因此若將管子精確地定位，則可以同時加工兩個熱交換器。在這個實施例中，所有工具也能單獨、或按相同工具組的方式沿箭頭56和57所指示的軸向移動。
工具機的工作方式如下夾具16已從熱交換器4的運送通道15上撤出。熱交換器4由一個未標明的運輸設備送到工具機1的工作范圍內。牽引設備17牽引帶有熱交換器的車架5，并把它送到機架9和夾緊裝置13之間的工作位置上。車架5在這一工作位置上由夾緊機構23定位完畢后可調準工具8和夾具16，使之與管板11、12的孔眼對準。焊接時每次可同時只焊一個、或一小組管端。工具8和夾具16應控制在彼此平行。靠近前管板一側的管端被脹管時，其靠近后管板一側的管端應牢牢地夾在某一適當的位置上。各個管端的控制均可自動進行或由人工來調準。此過程不斷重復進行，直到將所有管端焊牢在第一個管板，也即前管板11上為止。接著將所有工具從熱交換器4和車架5的通道上撤走直到車架5和熱交換器能自由來去。隨后用驅動器40將車架送到機架9后面的位置上，如圖1中用虛線所示。帶有熱交換器4的車架，此時已開到帶有刀架7的機架9處。
夾緊機構22把吊架送到一個預先確定好的位置上。刀架7轉過180°后將位置降低。為了加工熱交換器的后端面，工具8又被送回到它的工作位置上，然后以前面已描述過的方式將管端脹大，再將管子與管板相焊。
在加工熱交換器4的后端面的同時，可將下一個待加工的熱交換器4送到機架9和立柱46之間已經騰空的位置上。在加工第一個熱交換器的后端面的同時，可調準夾具，使它和第二個熱交換器孔眼的位置相配。若加工過程是自動化的，且由計算器數字控制的，則孔眼及其位置均可存貯起來。
第一個熱交換器的后管板12加工完畢后，刀架7又重新轉回來，并按照事先存貯的下一個熱交換器管板孔眼的排列情況立即開始新的工作。
圖4所示為使用兩套工具8和55的情況。在這種情況下，必須保證孔眼的定位是恒定不變的，這樣才能在不調整刀架7和夾具16的條件下，也能偶爾對第二個熱交換器4的前管板和第一個熱交換器4的后管板同時進行加工。
權利要求
1.連接熱交換器(4)管子(2)和管板(3)的工具機(1)其特征如下a)固定熱交換器(4)的車架(5)。b)軌道(6)，車架(5)能在軌道(6)上移動。c)刀架(7)，它用來裝配脹管工具、焊接工具和其它工具(8)它接在機架(9)上，可以移動。d)刀架(7)和熱交換器(4)彼此之間能沿位于工作位置上的工具縱軸(14)的橫向相對移動。工具機(1)的特征如下e)帶有工具(8)的刀架(7)裝在橫向移動路線最外側，并靠近熱交換器(4)的側面。f)帶有工具(8)的刀架(7)和熱交換器(4)在熱交換器縱軸方向上能彼此相對移動。g)工具(8)具有兩個工作位置(3、10)，可加工前、后管板(11、12)，每個工作位置轉過180°即是另一個工作位置。
2.按權利要求
1的工具機，其特征在于h)機架(9)是固定的。
3.按權利要求
2的工具機，其特征在于i)機架(9)為門型結構，且具有一個高度可調的、帶有刀架(9)的橫臂(29)。
4.按權利要求
1或3的工具機，其特征在于k)熱交換器(4)的車架(5)的軌道走向是在車架的縱向上。
5.按權利要求
1的工具機，其特征在于l)刀架(7)在工具的縱向平面內可旋轉180°。
6.按權利要求
1的工具機，其特征在于m)門型機架(9)橫跨在軌道(6)和熱交換器(4)的車道(15)上。
7.按權利要求
1的工具機，其特征在于n)夾緊裝置(13)是用來夾緊加工過程中的管子(2)的。o)夾緊裝置(13)裝在與車架(5)和機架(9)相對的一端。
8.按權利要求
1的工具機，其特征在于p)與刀架(7)一樣，夾緊裝置(13)可作橫向移動。q)夾緊裝置(13)的夾具(16)能作軸向移動，但不能轉動。
9.按權利要求
1或5的工具機，其特征在于r)牽引裝置(17)可用來牽引載有熱交換器(4)的車架(5)。s)車架(5)有兩個帶有擋塊(20、21)的銜鐵(18、19)它們位于車架(5)的縱向兩端。t)用來夾緊銜鐵(18、19)的夾緊裝置(22、23)各具有兩個制動器(24、25)，它們位于橫向加工面的兩側，橫向加工面是與刀架(7)的旋轉軸(26)相交的。u)銜鐵(18、19)和夾緊裝置(22、23)上的兩個制動器(24、25)彼此之間能在熱交換器(4)的一個橫向平面內作相對運動。
10.按權利要求
1的工具機，其特征在于v)刀架(7)具有2-10個工具(8)，它們中的每一個工具或每一組相同的工具均分別由控制系統控制。
專利摘要
連接熱交換器管板和管端的工具機，具有一個機架和與機架相隔一段距離的立柱。熱交換器可在工具機內進行加工。熱交換器裝在小車上，小車可在軌道上移動。機架具有一個可移動的橫臂，裝在橫臂上的溜板帶有刀架。刀架可旋轉180°并可帶兩套刀具。在連接管子與管板時，可用夾緊裝置將管子的另一端固定。載有熱交換器的小車可從機架中穿過去，最后將后管板與管子相連。
文檔編號B21D53/08GK85106544SQ85106544
公開日1987年3月18日 申請日期1985年8月30日
發明者丹尼爾斯·曼弗里德, 特里姆伯恩·赫爾馬特 申請人:基瑟林格和阿爾貝特導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan