專利名稱：應(yīng)用動態(tài)壓力靴定位的連續(xù)擠壓機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)擠壓機以及一種連續(xù)擠壓非鐵金屬例如鋁和銅的操作方法。
通常，連續(xù)擠壓機包括機架、擠壓輪和工具。工具主要由壓力靴和模具構(gòu)成。機架支撐擠壓輪，擠壓輪由電機轉(zhuǎn)動。一環(huán)槽形成在擠壓輪的圓周上，原料輸送進環(huán)槽，原料一般是非鐵金屬棒材諸如鋁或銅棒，但可以包括金屬顆?；蛉廴诮饘佟D壓輪的部分圓周由壓力靴密封，從而環(huán)槽和壓力靴一起形成一個通道，當(dāng)擠壓輪轉(zhuǎn)動時，輸送進環(huán)槽的原料在一排氣口端進入通道。用一擋塊堵住通道的另一端，擋塊安裝在壓力靴上并擠入通道中。由于原料被限制在通道內(nèi)且擠壓輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動，原料通過與環(huán)槽的摩擦而受熱。一模具安裝在緊接擋塊上游形成在壓力靴中的腔室中。最后，施加在原料上的熱和其它應(yīng)力致使原料擠壓到模具中。
只要將原料輸送到環(huán)槽，連續(xù)擠壓機就能夠連續(xù)地擠壓寬范圍的非鐵金屬型材。
為了連續(xù)地運行，在擠壓輪的圓周和壓力靴之間必須存在一個小的間隙。該間隙允許少量的稱做毛刺的原料從通道擠出到擠壓輪的圓周上，并進入間隙。就機器所產(chǎn)生的擠壓速度、質(zhì)量和類型而言，間隙尺寸對機器的性能有顯著的影響。按常規(guī)，在啟動機器前設(shè)定間隙。然而，當(dāng)機器在運行時，熱量使機器零件產(chǎn)生熱膨脹，擠壓輪和機架上的壓力使零件產(chǎn)生彈性變形，從而使間隙尺寸產(chǎn)生變化。一般地，熱膨脹使間隙變化高達0.7mm，同時彈性變形使間隙變化在0.3-0.5mm之間。熱膨脹和擠壓壓力的影響是不均勻的，在啟動期間會發(fā)生變化，在運行期間也可能發(fā)生變化，并且一般不能精確地測量到。
當(dāng)原料停止進入機器時，如停機時，彈性變形消除，壓力靴一定會撞在擠壓輪上，或者發(fā)生嚴重的損壞。因此不可能預(yù)設(shè)機器以小于彈性變形的間隙運行。而且，為了測試在擠壓生產(chǎn)中的不同間隙的性能，在機器運行期間，不能改變和精確地測量間隙也是沒有好處的。
因此，本發(fā)明提供了一種連續(xù)擠壓機，該擠壓機具有一機架，該機架支撐轉(zhuǎn)動擠壓輪和壓力靴，壓力靴密封擠壓輪的部分圓周并與形成在擠壓輪圓周中的槽一起形成一個通道；一支承機構(gòu)，在使用期間，該機構(gòu)支承所述壓力靴和/或擠壓輪在垂直于擠壓輪的轉(zhuǎn)動軸的方向相對移動；一間隙傳感器裝置，當(dāng)機器運行時，該裝置能檢測在擠壓輪圓周和壓力靴之間的間隙尺寸；一控制裝置，該裝置響應(yīng)間隙傳感器調(diào)節(jié)支承機構(gòu)，從而相對于擠壓輪移動壓力靴。
間隙傳感器裝置還可以檢測間隙的形狀。
在實際生產(chǎn)中，最好通過支承機構(gòu)支承壓力靴。然而，主要目的是能精確地控制間隙尺寸和形狀，這樣，相對于機架移動擠壓輪就在本發(fā)明的主要思想中。相對于機架移動壓力靴和擠壓輪、特別是適于在一個軸上移動壓力靴和在另一個軸上移動擠壓輪也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
優(yōu)選的支承機構(gòu)包括一液壓楔塊組件，該組件具有一靠在互補斜臺上縱向可移動的楔塊。斜臺與壓力靴接合并支承壓力靴，并被迫朝擠壓輪移動或離開擠壓輪。通過在擠壓輪的切線方向安裝這樣一種支承機構(gòu)，使壓力靴徑向移動，從而可以控制間隙尺寸。然而，由于調(diào)整用于徑向和切向擠壓成形的不同類型的壓力靴的困難性，以及除了尺寸外還期望控制間隙的形狀的原因，單向致動壓力靴定位裝置至少在某些方面不能令人完全滿意。為了完全控制間隙的尺寸和形狀，作為單獨地變化，最好提供具有第一和第二楔塊組件的支承機構(gòu)。第一楔塊組件設(shè)置成使其在垂直于擠壓輪的轉(zhuǎn)動軸的第一方向移動壓力靴，第二楔塊組件設(shè)置成使其在垂直擠壓輪的轉(zhuǎn)動軸和第一楔塊組件的方向移動壓力靴。所述方向通常是豎直和水平方向。
最好每個楔塊組件包括一液壓活塞，以在縱向移動楔塊。
盡管在這里認為楔塊、斜臺和活塞是執(zhí)行支承機構(gòu)的最好方式，可以設(shè)想單獨使用液壓活塞或滾珠絲杠(ball screw)驅(qū)動活塞也能提供支承機構(gòu)。
可以采取如聚四氟乙烯(PTFE)表面之類的措施，以減少楔塊和楔塊支座之間的摩擦。
最好地，在此設(shè)置兩個楔塊組件來輔助雙向動態(tài)或致動壓力靴定位過程，最好提供一具有三個間隙傳感器的間隙傳感器裝置，每個傳感器在圓周上相互間隔，用來檢測間隙的尺寸和形狀。
另一種布置方式是，利用一樞軸在機架中支撐壓力靴，并將其轉(zhuǎn)到調(diào)節(jié)間隙尺寸的位置。通過支撐樞軸，通過操作諸如液壓活塞的第一致動器使該樞軸可徑向移動，并配置諸如第二液壓活塞的第二致動器，該致動器能繞樞軸擺動壓力靴，則在機器運行期間，根據(jù)間隙傳感器檢測的間隙的尺寸和形狀，可以動態(tài)調(diào)節(jié)間隙的尺寸和形狀。
為了檢測間隙的尺寸和形狀，間隙傳感器裝置最好包括多個間隙傳感器，所述傳感器用來在繞擠壓輪圓周間隔的位置檢測間隙尺寸。
間隙傳感器裝置最好包括間隙傳感器，所述傳感器直接檢測間隙尺寸，從而避免了如果不能直接檢測間隙的尺寸和形狀所需要的修正。為此，當(dāng)以0.1mm數(shù)量級的精確度連續(xù)測量時，每個間隙傳感器必須能耐受在擠壓輪和壓力靴之間界面的惡劣環(huán)境，從而能精確調(diào)節(jié)0.2mm的間隙。傳感器范圍最好超過0.5mm，以便于啟動機器，最理想的是超過1mm。傳感器最好是聲波間隙傳感器。
聲波間隙傳感器依據(jù)下述原理，當(dāng)孔上游的流體壓力達到標(biāo)準(zhǔn)壓力時通過孔的流體將被堵住，此時通過孔的氣流是聲波。在這種情況下，孔下游的流體狀態(tài)不影響孔上游的狀態(tài)。當(dāng)孔被堵住時，孔上游的流體狀態(tài)與孔的尺寸有關(guān)。通過使間隙成為孔，能夠測量間隙的尺寸。這樣，本發(fā)明的間隙傳感器由至少一個排氣口和一個輸氣管組成，所述排氣口靠近間隙位于壓力靴中，所述輸氣管以標(biāo)準(zhǔn)壓力或超過標(biāo)準(zhǔn)值的壓力將壓縮氣體輸送到排氣口。壓力轉(zhuǎn)換器配置在輸氣管中，用來測量管中的氣壓。經(jīng)過校準(zhǔn)，檢測到的氣壓的變化能用來確定靠近排氣口的間隙的尺寸。因此，通過將壓力轉(zhuǎn)換器連接到控制設(shè)備的計算機或其它專用處理器，能夠確定間隙的尺寸。
除了聲波間隙傳感器外，在機器的實際生產(chǎn)中，目前的傳感器可能不能耐受間隙環(huán)境足夠的時間。提高這種傳感器或者即使是完全新型的傳感器的環(huán)境耐受性，顯然需要重新考慮傳感器應(yīng)用到直接檢測間隙尺寸的本發(fā)明的適用性。
已經(jīng)設(shè)想到間接檢測間隙尺寸(即由遠端測量值計算間隙尺寸)，因為這可以避免將傳感器安放在間隙中的惡劣環(huán)境中的許多固有的難題。已考慮到的可能適于間接檢測的傳感器包括渦流傳感器、近鄰傳感器(proximity sensors)、光學(xué)傳感器和霍爾效應(yīng)傳感器。間接檢測間隙尺寸的裝置均被考慮在本發(fā)明最寬的范圍內(nèi)。上面列出的傳感器通過檢測壓力靴、擠壓輪或許還有機架的相對位置可以用來檢測間隙。這樣一個裝置需要在作用在擠壓輪、壓力靴和機架上的熱和機械應(yīng)力方面對來自傳感器的數(shù)據(jù)作出修正。然而可以確信修正所帶來的困難比直接檢測間隙尺寸所帶來的困難更為不利。
間隙中的大部分材料局限在擠壓輪靠近槽的區(qū)域。當(dāng)使用間隙傳感器時，要使用比通常更寬的50mm的擠壓輪，并且在清除了毛刺的外側(cè)25mm處操作傳感器。最好在靠近工具的起始排氣口處設(shè)置一個間隙傳感器，在工具的中間設(shè)置一個，在緊接擋塊的下游設(shè)置一個。因此，所述間隙是間隙傳感器中唯一明顯的縮口，每個傳感器的排氣口的直徑大約是最大間隙尺寸的四倍。每個間隙傳感器最好包括一個放在擠壓輪邊緣上面并與狹長的輸氣管相通的排氣口?？梢跃o挨排氣口上游(例如約0.05m)測量排氣口壓力(P)和遠離排氣口上游(例如，約0.750m)測量傳送壓力(Po)。排氣口壓力和傳送壓力的比率近似地與間隙尺寸成比例。
通常，在機器運行期間，為了防止毛刺在再次進入壓力靴時阻塞間隙，需要用刮刀從擠壓輪邊緣除去多余的毛刺。然而，由于在運行期間熱膨脹和刀尖磨損改變了刮刀和擠壓輪的相對位置，因此在相對于擠壓輪調(diào)節(jié)刮刀位置時出現(xiàn)了問題。為了解決這個問題，提供了一種可徑向朝輪緣移動或離開輪緣的刮刀架，并在其靠近輪緣的末端裝有一刮刀。在機器運行期間，通過一諸如偏心軸的裝置和設(shè)置一將軸轉(zhuǎn)動到控制裝置確定的某一角度的電機，使刮刀架變成徑向可以移動?？刂蒲b置響應(yīng)于安裝在刮刀架末端用來確定刮刀尖和輪緣之間的間隔的間隙傳感器。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供了一種操作連續(xù)擠壓機的方法，其中原料被輸送到形成在機架中轉(zhuǎn)動的擠壓輪圓周中的凹槽中，并被吸入在凹槽和壓力靴之間形成的通道中，所述通道被一由壓力靴支撐的擋塊堵住，從而壓力靴和擋塊之間的摩擦使原料通過裝在壓力靴中的模具擠壓，該方法包括下列步驟檢測擠壓輪和壓力靴之間間隙的實際尺寸，在一控制設(shè)備中比較間隙的實際尺寸和預(yù)設(shè)或預(yù)期的間隙尺寸，以確定是否存在一個差值，所述控制裝置根據(jù)該差值控制在機架中支承壓力靴和/或擠壓輪的支承結(jié)構(gòu)，在垂直擠壓輪轉(zhuǎn)動軸的至少一個軸線上移動壓力靴和/或擠壓輪，從而改變間隙以減小差值。
在機器運行期間進行間隙尺寸的測量和壓力靴位置的調(diào)節(jié)。這包括在開始擠壓前機器的啟動操作。當(dāng)機器冷啟動開始運行時，可以連續(xù)地檢測間隙尺寸，但最好間隔地進行測量。當(dāng)間隙尺寸與預(yù)設(shè)值不同時，或當(dāng)其偏離預(yù)設(shè)值時，控制設(shè)備的控制裝置響應(yīng)調(diào)節(jié)支承結(jié)構(gòu)，從而相對于擠壓輪移動壓力靴，使間隙尺寸回到所期望的尺寸。
在機器運行期間可以改變所期望的間隙尺寸。因此，本方法在考慮到將間隙尺寸調(diào)節(jié)到擠壓所需要的值并避免在擠壓期間有明顯偏移的同時，還考慮到在機器啟動期間將間隙尺寸調(diào)節(jié)到預(yù)設(shè)值，在連續(xù)擠壓期間改變預(yù)設(shè)值，以及在機器停機期間改變預(yù)設(shè)值。
檢測間隙尺寸的方法最好包括在靠近通道的至少一個、可以是兩個、最好是三個在圓周上間隔的位置上，向間隙吹空氣或其它壓縮氣體，如惰性氣體。吹送空氣的壓力足以確保充滿間隙，然后，能夠檢測間隙上游輸氣管中的壓力并校準(zhǔn)間隙尺寸。為了使所需氣體最少，最好間隔地檢測壓力和間隙。
本方法還包括檢測間隙形狀的步驟，特別是通過在兩個或三個在圓周上間隔的位置檢測間隙尺寸來檢測間隙形狀，以及調(diào)節(jié)間隙的形狀到所期望形狀的步驟。
下面將通過例子及參照附圖介紹本發(fā)明的連續(xù)擠壓機及其包括雙軸壓力靴定位的操作方法，其中

圖1圖解說明了一種用于徑向壓力靴操作的連續(xù)擠壓機，圖2圖解說明了一種用于切向壓力靴操作的連續(xù)擠壓機，圖3是機器的擠壓輪和壓力靴部分的放大縱剖面圖，其中原料進入通道、并示出了一個間隙傳感器，圖4是沿圖3中線Ⅳ-Ⅳ截取的局部縱剖面圖，圖5示出間隙傳感器的標(biāo)定圖，圖6是機器中刮刀組件的一局部剖面圖，圖7是圖6中刮刀組件的局部剖面圖。
參照附圖，連續(xù)擠壓機包括機架1，安裝在機架中繞水平軸轉(zhuǎn)動的擠壓輪2，壓力靴3,3’，壓力靴支撐機構(gòu)(隨后詳述)和包括三個聲波間隙傳感器4,4A,5的間隙傳感器裝置。在擠壓非鐵金屬原料如鋁或銅的棒6的過程中說明該機器。環(huán)槽7形成在擠壓輪2的圓周中，利用在環(huán)槽7中的壓輥8輸送原料。當(dāng)擠壓輪在箭頭“A”方向轉(zhuǎn)動時，棒6進入在壓力靴3,3’和擠壓輪2圓周之間形成的封閉通道中。
擋塊8阻止棒6進入通道。擠壓輪2由一電機(未顯示)帶動轉(zhuǎn)動，從而摩擦加熱和擠壓棒6，直到棒6具有足夠的彈性可以擠壓出通道7進入包括一模具的工具9中。在圖1所示的徑向操作模式的情況下，壓力靴提供模具，使得擠壓物10相對于擠壓輪2徑向地通過機器。在圖2所示的切向模式機器的情況下，壓力靴3’適于接納工具9’，該工具使擠壓物10’在擠壓輪2的切向方向通過機器。
徑向模式機器最適于異型材和管的生產(chǎn)，而切向模式適于芯11的包套和包覆。
在擠壓輪2的圓周和壓力靴3之間形成一間隙12，在圖3中可看到被放大(比實物大約10倍)的所述間隙。在機器運行期間，間隙12的最佳尺寸為約0.2mm。在機器運行期間，棒6的部分材料通過該間隙“擠壓”在擠壓輪2的圓周表面上。利用隨后介紹的在圖6和7中詳細顯示的刮刀組件41使所述材料和擠壓輪2分離。
機械和熱應(yīng)力引起擠壓輪2和壓力靴3的變形。在擠壓期間，該變形趨于增加間隙的尺寸。當(dāng)停止供料時，應(yīng)力的消除會導(dǎo)致間隙尺寸的突然減小。為了從通道卸下原料，停止供料后機器必須繼續(xù)運行一段時間。如果間隙尺寸在0.2mm數(shù)量級，由通道卸料引起的應(yīng)力的突然減小會使擠壓輪與壓力靴碰撞，導(dǎo)致嚴重的損壞。
為了避免前述問題，壓力靴3安裝在一支承結(jié)構(gòu)上，該支承結(jié)構(gòu)包括一對楔塊組件，具體地，包括垂直移動壓力靴3的第一垂直移動楔塊組件13和水平移動壓力靴3的第二水平移動楔塊組件14。
垂直移動楔塊組件13包括一支承底座件15，一楔塊16的狹長水平支承面壓在支承底座件15上，使狹長的斜面向上。
斜臺17具有和楔塊相同角度的斜面，該斜面靠在楔塊16的斜面上。斜臺17具有一與斜面相對的水平面，該水平面靠在壓力靴3上。在壓力靴和斜臺17之間可插入填隙片。斜臺安裝在機架上，只可在垂直方向移動。用一低摩擦墊片(未顯示)把楔塊16和斜臺17分開，該墊片可由PTFE制成。楔塊組件13包括一通過連桿20與楔塊16相連的雙向致動垂直移動液壓活塞19。供給液壓活塞19的膨脹室的液壓用液體由右移動空氣液壓增壓器21控制。供給活塞19的壓縮室的液壓液體由左空氣液壓增壓器22控制。
水平楔塊組件14包括一支承底座件23，該支承底座件由銷23’可移動地安裝在機架1上。支承底座件23的內(nèi)垂直面是一支承面，支承水平移動楔塊組件14的楔塊24的垂直面。楔塊24的斜面靠在斜臺25提供的斜面上。斜臺件25靠在壓力靴3的豎直面上，并被僅水平可移動地安裝。在斜臺25和壓力靴之間可插入填隙片。一雙向致動液壓活塞26通過連桿與楔塊24相連。一個上氣壓增壓器28控制液壓液體向向上的液壓活塞26的輸送。位移轉(zhuǎn)換器29檢測楔塊16和24的位置，從而在啟動和關(guān)閉期間能加快移動。
由于為了可以接近壓力靴3楔塊24必須能容易地從機器中拆下，因此楔塊不能剛性固定在連桿上。為了確保水平運動沒有反沖，設(shè)置一個下液壓活塞，以在楔塊24的頂面上強加一恒定的向下的壓力。盡管可以補充如PTFE涂層的減少摩擦的方法，但在楔塊和支承面之間會發(fā)生靜摩擦，通過克服在楔塊和支承面之間的靜摩擦，向下的液壓活塞30也有助于確保楔塊的光滑運動。
每當(dāng)傳送給增壓器的壓縮空氣信號使空氣/液壓增壓器動作時，增壓器就傳送精確體積的液壓液體。
典型的體積可以是2ml。因此，增壓器的一個沖程將引起與相應(yīng)的液壓活塞相連的楔塊移動一個增量，從而導(dǎo)致壓力靴的移動增量為0.04mm。這樣，當(dāng)控制裝置比較期望的間隙尺寸和實際檢測的間隙尺寸時，液壓活塞能被驅(qū)動所需的沖程數(shù)，以獲得期望的間隙尺寸。
在圖1所示的擠壓成形的徑向模式中，徑向壓力靴3基本上在擠壓輪2的上1/4部分形成一通道。由通道中的原料施加在徑向壓力靴3上的壓力具有一向上的合力。因此，需要設(shè)置第二向下液壓活塞31，以將壓力靴3向下推在垂直運動楔塊組件13上。設(shè)置一空氣/液壓增壓器32，以控制向第二向下液壓活塞31傳送和排放液壓用液體。
在圖2的切向操作模式中，切向壓力靴31在擠壓輪2的下1/4部分形成通道。從而由進入通道的原料施加的壓力包括作用在切向壓力靴31上的大的向下的分力。這使得在切向模式操作中第二向下液壓活塞31是不必要的，事實上壓力靴上的壓力幾乎是垂直的，只有很小的水平分力，因此期望在機架中設(shè)置水平壓力靴移動活塞31A。水平壓力靴移動活塞31A安裝在機架1上，并通過將切向壓力靴3推壓在斜臺25上直接對壓力靴3作用，從而克服壓力靴和水平支承板31B之間的摩擦。
從圖1和2可知，單一的連續(xù)擠壓機適于配置合適的徑向壓力靴3或切向壓力靴31，從而在徑向或切向模式下運行。
由控制設(shè)備的控制裝置(未顯示)來協(xié)調(diào)向每個空氣/液壓增壓器傳送空氣，控制裝置如可編程計算機或?qū)Ｓ锰幚砥?，所述控制裝置通過電磁閥33A從儲氣罐33向每個空氣/液壓增壓器輸送壓縮控制氣。連續(xù)給活塞31或31A加壓，以將壓力靴3或3’推靠在垂直壓力靴支承板31C或水平壓力靴支承板31B上。每個壓力靴支承板31B,31C分別由水平和垂直楔塊組件13和14支承。當(dāng)楔塊組件使系統(tǒng)向相對的活塞移動時，例如，當(dāng)水平楔塊組件13使壓力靴3向活塞31移動時，迫使液體通過減壓閥離開活塞31，當(dāng)壓力靴移開時，液體被泵進活塞31。因此，活塞31或31A中保持的預(yù)設(shè)的液體壓力，以及相應(yīng)的施加到壓力靴3,3’上的力，將迫使壓力靴推靠在活塞對面的楔塊組件13,14上。
簡而言之，液壓活塞19和26是主缸，它們控制楔塊和壓力靴的位置。液壓活塞30,31,31A是副缸，被連續(xù)加壓以保持恒定的推力。如果主缸移動，則迫使液壓油進出副缸以保持所需的推力。
每個空氣/液壓增壓器裝有一個微型開關(guān)，該開關(guān)檢測每個沖程的液壓用液體的排出，并將該信息傳送到控制裝置，控制裝置能推導(dǎo)出壓力靴3,3’相應(yīng)的位移。在本例中，可以認為控制設(shè)備由控制裝置和氣壓控制系統(tǒng)構(gòu)成，氣壓控制系統(tǒng)包括儲氣罐33，氣動閥和空氣/液壓增壓器。
控制設(shè)備響應(yīng)于由第一、第二和第三間隙傳感器4,4A和5檢測的間隙12的尺寸。第一間隙傳感器4靠近通道入口，第二間隙傳感器4A靠近壓力靴并在工具9的上游，第三間隙傳感器靠近擋塊8的下游。每個間隙傳感器4,4A和5的操作是相同的，僅僅是位置明顯不同，因此僅詳述圖3和4中簡要示出的間隙傳感器4。間隙傳感器4包括一長度最好在0.75m-2.910m之間的供氣管34。管與在工具側(cè)邊形成的排氣口35相連。排氣口35在擠壓輪2輪緣的上面，鄰近槽7。管34遠離間隙12的端部與電磁閥38相連。管34的直徑與排氣口35相同。排氣口35的直徑約是間隙尺寸的4倍。壓縮氣從儲氣筒經(jīng)過管40和壓力轉(zhuǎn)換器輸送到電磁閥38。壓力轉(zhuǎn)換器36位于排氣口35附近(約0.05m)。理論表明測量最大尺寸為1.375mm的間隙需要排氣口的直徑為5.5mm。而且，如圖5所示，從實驗得出的結(jié)果表明，對于5.5mm的口，壓力比P/Po和間隙尺寸之間的關(guān)系在間隙尺寸為0.2-2mm范圍內(nèi)是充分線性的。
為了檢測間隙尺寸，以在排氣口35足以達到音速的壓力將氣體排放到管34，氣體可以是空氣，也可以是非氧化性氣體，例如氮氣或惰性氣體。從圖4可見，當(dāng)排氣口受到阻塞、氣流上游是亞音速時，下游壓力和上游壓力的比主要取決于間隙12的尺寸。由于壓力轉(zhuǎn)換器的精度高達±3447N/M2(0.5psi)，可以檢測的間隙尺寸的精度達約+0.05mm。
壓力轉(zhuǎn)換器36和37將檢測的壓力傳遞給控制裝置，在這里，檢測的壓力可以轉(zhuǎn)換成尺寸大小，并與預(yù)設(shè)的期望間隙尺寸比較。當(dāng)控制裝置檢測到與預(yù)設(shè)的間隙尺寸不一樣的偏差時，它向空氣/液壓增壓器發(fā)出控制信號，使液壓用液體從活塞流出或排出，從而移動壓力靴，使間隙尺寸回到期望的尺寸。從圖5的從實驗得出的標(biāo)定曲線可見，當(dāng)進氣壓力是344750N/M2(50psi)且管長是750mm時，在間隙尺寸為0-2mm的范圍內(nèi)，壓力比P/Po接近線性。
圖4所示的間隙傳感器的校準(zhǔn)由下列步驟構(gòu)成，其中擠壓輪是靜止的，機器中沒有原料。
1．預(yù)設(shè)間隙為0.0mm，此時P=Po。
2．通過向空氣/液壓增壓器施加適當(dāng)數(shù)量的空氣脈沖使間隙增加0.1mm。
3．如果轉(zhuǎn)換器37檢測到儲氣罐的壓力是344.75kN/M2，則打開電磁閥38三秒鐘。
4．打開閥38兩秒鐘后，從轉(zhuǎn)換器37和38讀取壓力到控制裝置。
5．計算P/Po和P’/Po，并相對于間隙尺寸繪圖。
6．使間隙增大0.1mm。
7．重復(fù)步驟1-6，直到間隙等于2mm。
在已經(jīng)校準(zhǔn)間隙傳感器的情況下，在擠壓材料時，操作由下列步驟構(gòu)成1．關(guān)閉電磁閥38，從轉(zhuǎn)換器38讀取Po。
2．如果Po=344.75kN/m2，則打開閥38三秒鐘。
3．打開閥38兩秒鐘后，讀取P和P’。
4．計算P/Po并從標(biāo)定圖讀出間隙尺寸。
5．啟動期間，每十秒鐘測量間隙尺寸一次。
6．持續(xù)運行期間，每分鐘測量間隙尺寸一次。
7．如果實際的間隙尺寸與預(yù)期或預(yù)設(shè)的間隙尺寸不同，以足夠的脈沖驅(qū)動空氣/液壓增壓器，使實際的間隙尺寸變化到期望的間隙尺寸。
實例應(yīng)用了前述的連續(xù)擠壓機的連續(xù)擠壓機的啟動階段的例子要求機器通過高壓模具進行擠壓。為此，調(diào)整楔塊組件13和14，從而在常溫時，間隙12在靠近第二間隙傳感器4的上游位置具有0.4mm的上游寬度，在靠近第二間隙傳感器4A的中間位置具有0.2mm的中間寬度，在靠近第三間隙傳感器5的下游位置具有0.5mm的下游寬度。設(shè)置刮刀以防止形成毛刺。在機器啟動時，機器溫度接近550℃，調(diào)整間隙直至上游間隙與設(shè)定為0.2mm的下游間隙相等。
通過控制裝置響應(yīng)來自第一、第二和第三間隙傳感器的指示間隙尺寸的信號，可以自動地操作本發(fā)明的實施例。然而，通過操作者觀察毛刺層的外觀和數(shù)量并相應(yīng)地移動壓力靴，可以手動操作該機器。
參照圖6和7，刮刀組件41包括一水平支座42，該支座平行于擠壓輪2的軸延伸以支承刮刀架43，刮刀架基本上沿擠壓輪的徑向朝擠壓輪2延伸。偏心軸44平行于擠壓輪軸延伸穿過置于刮刀架43的凹槽中的支承塊45。齒輪電動機46驅(qū)動偏心軸44轉(zhuǎn)動，借助于軸44的偏心轉(zhuǎn)動，刮刀架徑向朝擠壓輪2移動或離開擠壓輪。刮刀47通過螺栓或任何合適的裝置安裝到刮刀架43的端部，從而當(dāng)刮刀47移動到所期望的通過控制裝置確定的位置時，刮刀47從輪緣除去多余的毛刺。為了避免當(dāng)輪緣再次進入壓力靴時發(fā)生堵塞，精確地定位刮刀是非常重要的。然而，由于在機器運行期間的熱膨脹和刀尖磨損改變了刮刀47和擠壓輪2的相對位置，在相對于擠壓輪設(shè)定刮刀位置時出現(xiàn)了問題。為了消除這個問題，聲波間隙傳感器48安裝在刮刀架43靠近擠壓輪2的末端。間隙傳感器48檢測刮刀架末端和輪緣的間隔，并與控制設(shè)備相連，從而控制設(shè)備能簡單地確定刮刀尖相對于輪緣的實際位置。如果刮刀尖的期望位置和實際位置之間有任何差別，控制設(shè)備逐步調(diào)節(jié)電動機46以重新確定刮刀尖的位置，從而減小差別。
顯然，可以使用多種可替換的裝置實現(xiàn)刮刀架的移動，包括液壓活塞，球鉸螺桿，蝸桿裝置和齒條齒輪傳動。
權(quán)利要求
1．一種連續(xù)擠壓機，具有一機架(1)，該機架(1)支撐轉(zhuǎn)動的擠壓輪(2)和壓力靴(3)，壓力靴(3)密封擠壓輪(2)的部分圓周并與形成在擠壓輪(2)圓周中的槽(7)一起形成一個通道；一支承機構(gòu)，在使用期間，該機構(gòu)支承所述壓力靴(3)和/或擠壓輪(2)在垂直于擠壓輪(2)的轉(zhuǎn)動軸的方向相對移動；一間隙傳感器裝置，當(dāng)機器運行時，該系統(tǒng)能檢測在擠壓輪圓周和壓力靴(3)之間的間隙(12)的尺寸；和控制裝置，該裝置響應(yīng)于間隙傳感器調(diào)節(jié)支承機構(gòu)，從而相對于擠壓輪(2)移動壓力靴(3)。
2．一種按照權(quán)利要求1的連續(xù)擠壓機，其特征在于，間隙傳感器裝置能夠檢測間隙(12)的形狀。
3．一種按照權(quán)利要求1或2的連續(xù)擠壓機，其特征在于，支承機構(gòu)包括楔塊組件(13,14)，所述組件具有一靠在互補斜臺(17,25)上縱向可移動的楔塊(16,24)。
4．一種按照權(quán)利要求3的連續(xù)擠壓機，其特征在于，支承機構(gòu)具有第一楔塊組件(13)和第二楔塊組件(14)，第一楔塊組件設(shè)置成在垂直于擠壓輪(2)的轉(zhuǎn)動軸的第一方向移動壓力靴(3)，第二楔塊組件設(shè)置成在垂直于擠壓輪(2)的轉(zhuǎn)動軸和第一楔塊組件的方向移動壓力靴(3)，從而在運行期間能改變間隙(12)的尺寸和形狀。
5．一種按照權(quán)利要求3或4的連續(xù)擠壓機，其特征在于，通過液壓活塞(19,26)移動每個楔塊(16,24)。
6．一種按照權(quán)利要求5的連續(xù)擠壓機，其特征在于，間隙傳感器裝置包括直接檢測間隙尺寸的間隙傳感器(4,4A,5)。
7．一種按照權(quán)利要求6的連續(xù)擠壓機，其特征在于，間隙傳感器裝置提供至少兩個間隙傳感器(4,4A,5)，每個傳感器在圓周上相互間隔，用來檢測間隙(12)的尺寸和形狀。
8．一種按照權(quán)利要求7的連續(xù)擠壓機，其特征在于，間隙傳感器裝置包括位于通道入口的第一間隙傳感器(4)，在壓力靴(3)中緊位于工具(9)上游的第二間隙傳感器(4A)，和位于擋塊(8)下游的第三間隙傳感器(5)。
9．一種按照權(quán)利要求6-8中任一項的連續(xù)擠壓機，其特征在于，傳感器是聲波間隙傳感器。
10．一種按照前述權(quán)利要求中任一項的連續(xù)擠壓機，其特征在于，刮刀(47)支撐在刮刀架(43)上，以相對于擠壓輪(2)外緣徑向移動，一電機(46)驅(qū)動所述刮刀架(43)，控制裝置響應(yīng)從間隙(12)傳感器(48)接收的信號控制電機，間隙傳感器(48)安裝在刀架上用來檢測刮刀(47)尖和擠壓輪(2)圓周之間的間隔。
11．一種按照權(quán)利要求10的連續(xù)擠壓機，其特征在于，電機通過轉(zhuǎn)動偏心軸(44)移動刮刀架(43)。
12．一種按照權(quán)利要求9-11中任一項的連續(xù)擠壓機，其特征在于，間隙傳感器(48)是聲波間隙傳感器。
13．一種操作連續(xù)擠壓機的方法，其中原料被輸送到形成在機架(1)中轉(zhuǎn)動的擠壓輪(2)圓周上的凹槽(7)中并被吸入在凹槽(7)和壓力靴(3)之間形成的通道中，所述通道被一由壓力靴(3)支撐的擋塊堵住，從而壓力靴(3)和擋塊之間的摩擦使原料通過裝在壓力靴(3)中的模具擠壓，該方法包括下列步驟檢測擠壓輪(2)和壓力靴(3)之間間隙(12)的實際尺寸，在一控制裝置中比較間隙(12)的實際尺寸和預(yù)定或以前的間隙尺寸，以確定是否存在一個差值，所述控制裝置根據(jù)該差值控制在機架中支承壓力靴(3)和/或擠壓輪(2)的支承結(jié)構(gòu)，在垂直擠壓輪(2)轉(zhuǎn)動軸的至少一個軸線上移動壓力靴(3)和/或擠壓輪(2)，從而改變間隙(12)以減小差值。
14．按照權(quán)利要求13的方法，其特征在于，檢測間隙的形狀。
15．按照權(quán)利要求14的方法，其特征在于，當(dāng)機器進行擠壓時，預(yù)設(shè)間隙尺寸為期望間隙尺寸。
16．按照權(quán)利要求13-15中任一項的方法，其特征在于，在至少一個位置檢測間隙尺寸，包括步驟Ⅰ．在靠近通道的至少一個位置通過間隙(12)吹一壓縮氣體，Ⅱ．調(diào)節(jié)氣壓以足以使間隙(12)充滿，Ⅲ．檢測間隙(12)上游的氣壓，Ⅳ．向控制裝置傳送氣壓值，Ⅴ．由氣壓值計算實際間隙(12)尺寸。
17．按照權(quán)利要求16的方法，其特征在于，在靠近通道的至少兩個在圓周上相隔的位置檢測間隙尺寸，從而確定間隙(12)的形狀。
全文摘要
一種連續(xù)擠壓機,具有支撐由電機轉(zhuǎn)動的擠壓輪(2)的機架(1)。環(huán)槽(7)繞擠壓輪(2)的圓周延伸。壓力靴(3)安裝在機架(1)中,并形成一密封表面,以密封一部分擠壓輪(2)圓周,環(huán)槽(7)與壓力靴(3)一起形成一通道。一擋塊安裝在壓力靴(3)上,并在下游端延伸進通道。安裝在壓力靴(3)中的工具包括一模具,從而作為由轉(zhuǎn)動擠壓輪(2)的摩擦產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換的結(jié)果,輸送進環(huán)槽(7)的諸如鋁或銅棒的材料擠壓進模具。在密封表面和擠壓輪(2)之間存在一間隙(12)。間隙(12)用來提供聲波間隙(12)傳感器的開口,從而能直接和精確地測量間隙(12)的尺寸。通過調(diào)節(jié)支承壓力靴(3)的支承結(jié)構(gòu),檢測的間隙(12)尺寸用來在兩個都垂直于擠壓輪(2)的轉(zhuǎn)動軸的方向控制壓力靴(3)的位置。因此當(dāng)機器進行擠壓時,能夠可靠地調(diào)節(jié)間隙(12)的尺寸和形狀,使間隙(12)的尺寸和形狀調(diào)節(jié)為最佳性能。
文檔編號B21C23/00GK1288401SQ9980218
公開日2001年3月21日 申請日期1999年11月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月16日
發(fā)明者布賴恩·馬多克, 馬丁·詹姆斯·史密斯 申請人:霍爾頓機械公司