專利名稱：多輥大口徑冷軋管機(jī)的管坯送進(jìn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及管坯送進(jìn)系統(tǒng)，屬于冶金行業(yè)無縫鋼管制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是多輥大 口徑冷軋管機(jī)上的管坯送進(jìn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
冷軋管機(jī)是國內(nèi)外普遍用于生產(chǎn)精密無縫管材的主要機(jī)械設(shè)備，而送進(jìn)機(jī)構(gòu)則是 冷軋機(jī)中最重要的部件之一。在軋制過程中，它將管坯間歇地向軋制區(qū)域送進(jìn)，要求它在工 作中只有當(dāng)軋輥脫離套在芯棒外面的管坯接觸的瞬間，來完成管坯的送進(jìn)。管坯的送進(jìn)量 按需要可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，還要求當(dāng)管坯即將軋完時(shí)，將管坯卡盤快速地返回原處，即能 進(jìn)行快進(jìn)快退工作。目前冷軋管機(jī)的送進(jìn)機(jī)構(gòu)種類很多，下面僅以光電——機(jī)械式回轉(zhuǎn)送進(jìn)機(jī)構(gòu)為例 來說明傳統(tǒng)冷軋管機(jī)回轉(zhuǎn)送進(jìn)機(jī)構(gòu)存在的不足和缺陷。如圖1所示，用兩臺(tái)直流電機(jī)1、2 分別與回轉(zhuǎn)送進(jìn)箱3的輸入軸相連，通過箱內(nèi)十個(gè)齒輪將扭矩傳遞給床身上送進(jìn)絲杠，來 帶動(dòng)管坯頂盤移動(dòng)和箱體外部的三爪卡盤，使芯桿回轉(zhuǎn)?？刂苾膳_(tái)電機(jī)的間歇運(yùn)動(dòng)是由主 傳動(dòng)系統(tǒng)中的電刷和光電管發(fā)出的信號實(shí)現(xiàn)的。這種回轉(zhuǎn)送進(jìn)機(jī)構(gòu)存在著很普遍的一個(gè)缺 點(diǎn)，就是送進(jìn)的不均勻性。管坯的不均勻送進(jìn)是一種變相的管坯猛進(jìn)，表現(xiàn)為送進(jìn)量忽而過 大忽而過小，從而，在鋼管表面上產(chǎn)生折疊、凹陷、過大的波紋和縱向壁厚不均等缺陷。在軋 制過程中，送進(jìn)量的控制對冷軋鋼管的質(zhì)量和冷軋管機(jī)的生產(chǎn)率有很大的影響，因此，要控 制好送進(jìn)量以及保證每一個(gè)軋制周期送進(jìn)量的均勻性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種管坯送進(jìn)均勻的多輥大口徑 冷軋管機(jī)的管坯送進(jìn)系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的多輥大口徑冷軋管機(jī)的管坯送進(jìn)系統(tǒng)，包括床身，所 述床身包括設(shè)置在前端的兩個(gè)絲杠前支座和設(shè)置在后端的兩個(gè)底座，所述兩個(gè)底座上還分 別固定連接絲杠后支座，同一側(cè)的絲杠前支座和絲杠后支座內(nèi)設(shè)置絲杠，每根絲杠的后端 分別通過減速機(jī)連接直流電機(jī)，每個(gè)減速機(jī)分別固定在底座上，每個(gè)直流電機(jī)上分別設(shè)置 編碼器；各絲杠上分別連接至少三個(gè)第一絲杠螺母，所述第一絲杠螺母成對布置在兩根絲 杠上，在每對絲杠上的第一絲杠螺母之間固定管坯托架；在所述床身的后端設(shè)置管坯卡盤， 管坯卡盤包括卡盤體，卡盤體的左右兩端分別固定第二絲杠螺母，兩個(gè)第二絲杠螺母分別 連接在對應(yīng)的絲杠上，卡盤體內(nèi)設(shè)置堵頭，管坯卡盤的下方前端設(shè)置堵頭裝卸機(jī)構(gòu)，在床身 的中部下方設(shè)置可升降的芯桿托架。本發(fā)明通過以上設(shè)計(jì)，具有以下優(yōu)點(diǎn)第一，從冷軋管機(jī)的總體布置出發(fā)，較合理 地把送進(jìn)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)分成兩個(gè)獨(dú)立的部分送進(jìn)系統(tǒng)和回轉(zhuǎn)系統(tǒng)；第二，為了控制好送進(jìn)量 以及保證每一個(gè)軋制周期送進(jìn)量的均勻性，在送進(jìn)系統(tǒng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，兩臺(tái)電機(jī)均配裝編 碼器，其中一只編碼器用于直流傳動(dòng)單元的速度控制，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)起動(dòng)、加速，另一只向PLC的計(jì)數(shù)模塊提供信號，實(shí)現(xiàn)送進(jìn)量的自動(dòng)控制，從而可以有效地控制送進(jìn)的同 步性和均勻性。在軋制過程中，要求的送進(jìn)量可由人機(jī)界面設(shè)定和修改，當(dāng)實(shí)際送機(jī)量等于 設(shè)定值時(shí)，PLC發(fā)出停止送進(jìn)信號；同時(shí)，PLC對送進(jìn)時(shí)間進(jìn)行檢測，實(shí)行定時(shí)輔助控制，即 當(dāng)送進(jìn)回轉(zhuǎn)時(shí)間達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，無論送進(jìn)量是否達(dá)到設(shè)定值，PLC也發(fā)出停止送進(jìn)信號， 此定時(shí)輔助控制功能用于在堵轉(zhuǎn)條件下確保系統(tǒng)安全。第三，為了操作方便、減少輔助時(shí) 間、提高生產(chǎn)效率，發(fā)明了動(dòng)態(tài)平穩(wěn)的大口徑多輥冷軋管機(jī)用管坯卡盤，由于裝料機(jī)構(gòu)采用 了尾部上料機(jī)構(gòu)形式，故管坯卡盤中部開孔，允許最大直徑的管坯穿過。管坯卡盤由卡盤體 和堵頭組成，卡盤體由絲杠傳動(dòng)，在床身上滑動(dòng)，堵頭安放在卡盤體內(nèi)，可更換，是推動(dòng)管坯 前進(jìn)的承載件，堵頭由“堵頭裝卸機(jī)構(gòu)”進(jìn)行裝卸。裝入管坯后，堵頭由堵頭裝卸機(jī)構(gòu)提升 到軋制中心線上的管坯卡盤前端，堵頭裝卸機(jī)構(gòu)上安裝的液壓缸和推頭油缸把堵頭推入管 坯卡盤；在生產(chǎn)過程中，管坯卡盤通過堵頭把管坯推動(dòng)向前，實(shí)現(xiàn)送進(jìn)運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明設(shè)計(jì)操作方便，結(jié)構(gòu)緊湊，控制效果佳，達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用價(jià)值。作為本發(fā)明的改進(jìn)，在卡盤體與堵頭之間設(shè)置球面墊，球面墊與卡盤體固定連接， 球面墊用于傳遞送進(jìn)力并對堵頭和管坯尾端的接觸狀態(tài)進(jìn)行微調(diào)。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在卡盤體內(nèi)的左右兩側(cè)分別固定導(dǎo)向鍵，導(dǎo)向鍵設(shè)置 在卡盤體與堵頭之間并且在球面墊的外端，導(dǎo)向鍵用于對堵頭實(shí)施徑向定位。為了可送進(jìn)不同規(guī)格的管坯，所述堵頭上連接五個(gè)夾頭，根據(jù)送進(jìn)不同規(guī)格的管 坯可以調(diào)整夾頭。為了支撐兩根絲杠，所述兩根絲杠的后端設(shè)置兩組絲杠托架。本發(fā)明的堵頭裝卸機(jī)構(gòu)包括支撐架、一個(gè)可上下伸縮的液壓缸和一個(gè)可前后伸縮 的推頭油缸，所述推頭油缸設(shè)置在液壓缸的上方，推頭油缸和液壓缸分別支撐在支撐架上。本發(fā)明的床身還包括左橫梁和右橫梁，左橫梁和右橫梁的兩端分別與對應(yīng)的絲杠 前支座和底座固定連接。為了更穩(wěn)固的支撐左橫梁和右橫梁，所述左橫梁和右橫梁的下方固定連接橫梁支座。


圖1是傳統(tǒng)的光電——機(jī)械式回轉(zhuǎn)送進(jìn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的俯視圖。圖4為圖2中A-A向視圖。圖5為本發(fā)明的局部結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為圖5中B-B向視圖。圖7為圖5中C-C向視圖。圖8為圖5中D-D向視圖。圖中1、2是直流電機(jī)，3是回轉(zhuǎn)送進(jìn)箱，4是床身，5是絲杠前支座，6是絲杠，7是右 橫梁，8是左橫梁，9是第一絲杠螺母，10是推頭油缸，11是橫梁支座，12是管坯托架，13是 芯桿托架，14是堵頭裝卸機(jī)構(gòu)，15是支撐架，16是編碼器，17是管坯卡盤，18是絲杠托架，19是絲杠后支座，20是底座，21是減速機(jī)，22是直流電機(jī)，23是球面墊，24是堵頭，25是導(dǎo)向 鍵，31是液壓缸，32是卡盤體，33是夾頭，34是芯桿，35是鋼管，36是第二絲杠螺母。
具體實(shí)施方式
如圖2、3、4、5、6、7、8所示，為多輥大口徑冷軋管機(jī)的管坯送進(jìn)系統(tǒng)，包括床身4， 床身4包括設(shè)置在前端的兩個(gè)絲杠前支座5和設(shè)置在后端的兩個(gè)底座20，兩個(gè)底座20上還 分別固定連接絲杠后支座19。床身4還包括左橫梁8和右橫梁7，左橫梁8和右橫梁7的 兩端分別與對應(yīng)的絲杠前支座5和底座20固定連接。左橫梁8和右橫梁7的下方固定連 接橫梁支座11。同一側(cè)的絲杠前支座5和絲杠后支座19內(nèi)設(shè)置絲杠6，兩根絲杠6的后端設(shè)置兩 組絲杠托架18，每根絲杠6的后端分別通過減速機(jī)21連接直流電機(jī)22，減速機(jī)21和絲杠 6用花鍵連接，每個(gè)減速機(jī)21分別固定在底座20上，每個(gè)直流電機(jī)22上分別設(shè)置編碼器 16。各絲杠6上分別連接三個(gè)第一絲杠螺母9，第一絲杠螺母9成對布置在兩根絲杠6上， 在每對絲杠6上的第一絲杠螺母9之間固定管坯托架12。在床身4的后端設(shè)置管坯卡盤17，管坯卡盤17包括卡盤體32，卡盤體32的左右 兩端分別固定第二絲杠螺母36，兩個(gè)第二絲杠螺母36分別連接在對應(yīng)的絲杠6上?？ūP 體32內(nèi)設(shè)置堵頭24，管坯卡盤17的下方前端設(shè)置堵頭裝卸機(jī)構(gòu)14，在卡盤體32與堵頭14 之間設(shè)置球面墊23，球面墊23與卡盤體32固定連接。在卡盤體32內(nèi)的左右兩側(cè)分別固 定導(dǎo)向鍵25，導(dǎo)向鍵25設(shè)置在卡盤體32與堵頭24之間并且在球面墊24的外端。堵頭24 上連接五個(gè)夾頭33。在床身4的中部下方設(shè)置可升降的芯桿托架13。堵頭裝卸機(jī)構(gòu)14包括支撐架15、一個(gè)可上下伸縮的液壓缸31和一個(gè)可前后伸縮 的推頭油缸10，推頭油缸10設(shè)置在液壓缸31的上方，推頭油缸10和液壓缸31分別支撐在 支撐架15上。送進(jìn)系統(tǒng)由床身4、管坯卡盤17和傳動(dòng)裝置組成，床身4是送進(jìn)機(jī)構(gòu)和管坯共同 的支承體，送進(jìn)機(jī)構(gòu)由兩臺(tái)直流電機(jī)22經(jīng)減速機(jī)21并列傳動(dòng)兩組絲杠6，驅(qū)動(dòng)管坯卡盤17 在床身4上運(yùn)動(dòng)，并由此推動(dòng)管坯的送進(jìn)運(yùn)動(dòng)。手動(dòng)操作上料裝置上的上料小車“推料”，把上料床身4上的管坯向前推進(jìn)，當(dāng)管 坯頭部接近管坯卡盤17時(shí)，改為慢速推進(jìn)；在管坯向前運(yùn)動(dòng)過程中，管坯頭部將管坯卡盤 17內(nèi)的堵頭24推出到堵頭裝卸機(jī)構(gòu)14上并壓碰檢測開關(guān)，檢測信號使上料小車自動(dòng)停止； 然后，手動(dòng)操作堵頭裝卸機(jī)構(gòu)14下降，再次操作上料小車推料，直到管坯到達(dá)軋制工作位 置，即可使上料小車返回原位。上料小車前進(jìn)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)鎖條件是堵頭裝卸機(jī)構(gòu)14在下降 位置或堵頭裝卸機(jī)構(gòu)14在上位同時(shí)堵頭裝卸機(jī)構(gòu)14的檢測開關(guān)未被壓合。上料小車退回后，手動(dòng)操作堵頭裝卸機(jī)構(gòu)14上升，把堵頭24運(yùn)回到軋制中心線 上，再手動(dòng)操作堵頭裝卸機(jī)構(gòu)14上的推頭油缸10，把堵頭24推入管坯卡盤17的托座內(nèi)，再 根據(jù)送進(jìn)管坯的規(guī)格調(diào)整夾頭33，這樣即是完成了軋制前準(zhǔn)備。然后，當(dāng)送進(jìn)系統(tǒng)發(fā)出“送 進(jìn)”信號時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)以斷續(xù)方式工作，即是兩臺(tái)直流電機(jī)22經(jīng)減速機(jī)21并列傳動(dòng)兩組絲 杠6，驅(qū)動(dòng)管坯卡盤17在床身4上運(yùn)動(dòng)，并由此推動(dòng)管坯，使管坯到達(dá)設(shè)定好的送進(jìn)量。在 送進(jìn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，管坯卡盤17僅在工作機(jī)架到達(dá)后極限的區(qū)間內(nèi)進(jìn)行一次送進(jìn)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，兩 臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)22同時(shí)起動(dòng)、加速并完成設(shè)定的送進(jìn)量，然后停止。“送進(jìn)”工作模式是以斷續(xù)方式工作，即在軋制過程中，它將管坯間歇地向軋制區(qū)域送進(jìn)。當(dāng)送進(jìn)系統(tǒng)發(fā)出“快速”信號時(shí)，兩臺(tái)電機(jī)則是連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)管坯卡盤17的快速前進(jìn)和快速返回運(yùn)動(dòng)，故該工作模 式稱為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)模式。在管坯卡盤17前端的管坯托架12用于支撐管坯和絲杠6，托架上裝有游動(dòng)輥，游 動(dòng)輥的安裝高度可調(diào)，以適應(yīng)不同直徑的管坯；在管坯卡盤17后端的絲杠托架18用于支撐 絲杠6 ；在床身4中段，設(shè)有一組可升降的芯桿托架13，管坯卡盤17越過該托架之前，托架 保持在最低位，當(dāng)管坯卡盤越過托架之后，托架升起到最高位，起支撐芯桿34的作用。在送 進(jìn)床身4的相應(yīng)位置，設(shè)有管坯卡盤行程開關(guān)，當(dāng)管坯卡盤17在正行程到達(dá)設(shè)定位置時(shí)，芯 桿托架13自動(dòng)升起；當(dāng)管坯卡盤17在返回行程離開設(shè)定位置時(shí)，芯桿托架13自動(dòng)下降。送進(jìn)系統(tǒng)的兩臺(tái)直流電機(jī)用一臺(tái)傳動(dòng)控制單元驅(qū)動(dòng)。送進(jìn)系統(tǒng)控制單元有兩種工 作模式“送進(jìn)”工作模式和“快速”工作模式。在“送進(jìn)”工作模式下，當(dāng)軋制位置檢測開關(guān) 發(fā)出“送進(jìn)”信號時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)以斷續(xù)方式工作，電機(jī)迅速啟動(dòng)并在短時(shí)間內(nèi)使管坯卡盤17 達(dá)到要求的送進(jìn)量。而在軋制過程的其他時(shí)間，傳動(dòng)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。“送進(jìn)”工作模式 的電流設(shè)定值可達(dá)額定值的1. 5倍而電機(jī)轉(zhuǎn)速限定在額定轉(zhuǎn)速之內(nèi)?！翱焖佟惫ぷ髂Ｊ接糜?裝料過程中管坯卡盤17快速返回操作，該模式為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)模式。“快速”工作模式下，電機(jī) 的運(yùn)轉(zhuǎn)電流限制在運(yùn)轉(zhuǎn)需要的范圍內(nèi)，而轉(zhuǎn)速升高到電機(jī)允許的最高弱磁速度。為了控制好送進(jìn)量以及保證每一個(gè)軋制周期送進(jìn)量的均勻性，在軋制過程中，可 通過人機(jī)界面對軋制速度、送進(jìn)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，即在送進(jìn)系統(tǒng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，兩臺(tái)電機(jī)20均 配裝編碼器16，其中一只編碼器用于直流傳動(dòng)單元的速度控制，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)起動(dòng)、 加速，另一只向PLC的計(jì)數(shù)模塊提供信號，實(shí)現(xiàn)送進(jìn)量的自動(dòng)控制。在軋制過程中，要求的 送進(jìn)量可由人機(jī)界面設(shè)定和修改，當(dāng)實(shí)際送機(jī)量等于設(shè)定值時(shí)，PLC發(fā)出停止送進(jìn)信號；同 時(shí)，PLC對送進(jìn)時(shí)間進(jìn)行檢測，實(shí)行定時(shí)輔助控制，即當(dāng)送進(jìn)回轉(zhuǎn)時(shí)間達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，無論 送進(jìn)量是否達(dá)到設(shè)定值，PLC也發(fā)出停止送進(jìn)信號，此定時(shí)輔助控制功能用于在堵轉(zhuǎn)條件下 確保系統(tǒng)安全。
權(quán)利要求
多輥大口徑冷軋管機(jī)的管坯送進(jìn)系統(tǒng)，包括床身，其特征在于所述床身包括設(shè)置在前端的兩個(gè)絲杠前支座和設(shè)置在后端的兩個(gè)底座，所述兩個(gè)底座上還分別固定連接絲杠后支座，同一側(cè)的絲杠前支座和絲杠后支座內(nèi)設(shè)置絲杠，每根絲杠的后端分別通過減速機(jī)連接直流電機(jī)，每個(gè)減速機(jī)分別固定在底座上，每個(gè)直流電機(jī)上分別設(shè)置編碼器；各絲杠上分別連接至少三個(gè)第一絲杠螺母，所述第一絲杠螺母成對布置在兩根絲杠上，在每對絲杠上的第一絲杠螺母之間固定管坯托架；在所述床身的后端設(shè)置管坯卡盤，管坯卡盤包括卡盤體，卡盤體的左右兩端分別固定第二絲杠螺母，兩個(gè)第二絲杠螺母分別連接在對應(yīng)的絲杠上，卡盤體內(nèi)設(shè)置堵頭，管坯卡盤的下方前端設(shè)置堵頭裝卸機(jī)構(gòu)，在床身的中部下方設(shè)置可升降的芯桿托架。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多輥大口徑冷軋管機(jī)的管坯送進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于在卡盤 體與堵頭之間設(shè)置球面墊，球面墊與卡盤體固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的多輥大口徑冷軋管機(jī)的管坯送進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于在卡 盤體內(nèi)的左右兩側(cè)分別固定導(dǎo)向鍵，導(dǎo)向鍵設(shè)置在卡盤體與堵頭之間并且在球面墊的外端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多輥大口徑冷軋管機(jī)的管坯送進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于所述堵 頭上連接五個(gè)夾頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多輥大口徑冷軋管機(jī)的管坯送進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于所述兩 根絲杠的后端設(shè)置兩組絲杠托架。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多輥大口徑冷軋管機(jī)的管坯送進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于所述堵 頭裝卸機(jī)構(gòu)包括支撐架、一個(gè)可上下伸縮的液壓缸和一個(gè)可前后伸縮的推頭油缸，所述推 頭油缸設(shè)置在液壓缸的上方，推頭油缸和液壓缸分別支撐在支撐架上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多輥大口徑冷軋管機(jī)的管坯送進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于所述床 身還包括左橫梁和右橫梁，左橫梁和右橫梁的兩端分別與對應(yīng)的絲杠前支座和底座固定連 接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多輥大口徑冷軋管機(jī)的管坯送進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于所述左 橫梁和右橫梁的下方固定連接橫梁支座。
全文摘要
多輥大口徑冷軋管機(jī)的管坯送進(jìn)系統(tǒng)，屬于冶金行業(yè)無縫鋼管制造領(lǐng)域，包括床身，床身包括兩個(gè)絲杠前支座和兩個(gè)底座，兩個(gè)底座上還分別固定連接絲杠后支座，同一側(cè)的絲杠前支座和絲杠后支座內(nèi)設(shè)置絲杠，每根絲杠的后端分別通過減速機(jī)連接直流電機(jī)，每個(gè)直流電機(jī)上分別設(shè)置編碼器；各絲杠上分別連接至少三個(gè)第一絲杠螺母，在每對絲杠上的第一絲杠螺母之間固定管坯托架；在床身的后端設(shè)置管坯卡盤，管坯卡盤包括卡盤體，卡盤體的左右兩端分別固定第二絲杠螺母，兩個(gè)第二絲杠螺母分別連接在對應(yīng)的絲杠上，卡盤體內(nèi)設(shè)置堵頭，管坯卡盤的下方前端設(shè)置堵頭裝卸機(jī)構(gòu)，在床身的中部下方設(shè)置可升降的芯桿托架。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、送進(jìn)均勻、控制效果佳。
文檔編號B21B39/06GK101862759SQ201010190860
公開日2010年10月20日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者劉海春, 張學(xué)穩(wěn), 王如軍 申請人:揚(yáng)州誠德鋼管有限公司