CN101862759B - 多辊大口径冷轧管机的管坯送进系统 - Google Patents

Abstract

多辊大口径冷轧管机的管坯送进系统，属于冶金行业无缝钢管制造领域，包括床身，床身包括两个丝杠前支座和两个底座，两个底座上还分别固定连接丝杠后支座，同一侧的丝杠前支座和丝杠后支座内设置丝杠，每根丝杠的后端分别通过减速机连接直流电机，每个直流电机上分别设置编码器；各丝杠上分别连接至少三个第一丝杠螺母，在每对丝杠上的第一丝杠螺母之间固定管坯托架；在床身的后端设置管坯卡盘，管坯卡盘包括卡盘体，卡盘体的左右两端分别固定第二丝杠螺母，两个第二丝杠螺母分别连接在对应的丝杠上，卡盘体内设置堵头，管坯卡盘的下方前端设置堵头装卸机构，在床身的中部下方设置可升降的芯杆托架。本发明结构紧凑、送进均匀、控制效果佳。

Description

多辊大口径冷轧管机的管坯送进系统

技术领域

本发明涉及管坯送进系统，属于冶金行业无缝钢管制造技术领域，尤其是多辊大口径冷轧管机上的管坯送进系统。

背景技术

冷轧管机是国内外普遍用于生产精密无缝管材的主要机械设备，而送进机构则是冷轧机中最重要的部件之一。在轧制过程中，它将管坯间歇地向轧制区域送进，要求它在工作中只有当轧辊脱离套在芯棒外面的管坯接触的瞬间，来完成管坯的送进。管坯的送进量按需要可以进行适当的调整，还要求当管坯即将轧完时，将管坯卡盘快速地返回原处，即能进行快进快退工作。

目前冷轧管机的送进机构种类很多，下面仅以光电——机械式回转送进机构为例来说明传统冷轧管机回转送进机构存在的不足和缺陷。如图1所示，用两台直流电机1、2分别与回转送进箱3的输入轴相连，通过箱内十个齿轮将扭矩传递给床身上送进丝杠，来带动管坯顶盘移动和箱体外部的三爪卡盘，使芯杆回转。控制两台电机的间歇运动是由主传动系统中的电刷和光电管发出的信号实现的。这种回转送进机构存在着很普遍的一个缺点，就是送进的不均匀性。管坯的不均匀送进是一种变相的管坯猛进，表现为送进量忽而过大忽而过小，从而，在钢管表面上产生折叠、凹陷、过大的波纹和纵向壁厚不均等缺陷。在轧制过程中，送进量的控制对冷轧钢管的质量和冷轧管机的生产率有很大的影响，因此，要控制好送进量以及保证每一个轧制周期送进量的均匀性。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种管坯送进均匀的多辊大口径冷轧管机的管坯送进系统。

本发明的目的是这样实现的：多辊大口径冷轧管机的管坯送进系统，包括床身，所述床身包括设置在前端的两个丝杠前支座和设置在后端的两个底座，所述两个底座上还分别固定连接丝杠后支座，同一侧的丝杠前支座和丝杠后支座内设置丝杠，每根丝杠的后端分别通过减速机连接直流电机，每个减速机分别固定在底座上，每个直流电机上分别设置编码器；各丝杠上分别连接至少三个第一丝杠螺母，所述第一丝杠螺母成对布置在两根丝杠上，在每对丝杠上的第一丝杠螺母之间固定管坯托架；在所述床身的后端设置管坯卡盘，管坯卡盘包括卡盘体，卡盘体的左右两端分别固定第二丝杠螺母，两个第二丝杠螺母分别连接在对应的丝杠上，卡盘体内设置堵头，管坯卡盘的下方前端设置堵头装卸机构，在床身的中部下方设置可升降的芯杆托架。

本发明通过以上设计，具有以下优点：第一，从冷轧管机的总体布置出发，较合理地把送进回转系统分成两个独立的部分：送进系统和回转系统；第二，为了控制好送进量以及保证每一个轧制周期送进量的均匀性，在送进系统的传动机构中，两台电机均配装编码器，其中一只编码器用于直流传动单元的速度控制，实现两台电动机同时起动、加速，另一只向PLC的计数模块提供信号，实现送进量的自动控制，从而可以有效地控制送进的同步性和均匀性。在轧制过程中，要求的送进量可由人机界面设定和修改，当实际送机量等于设定值时，PLC发出停止送进信号；同时，PLC对送进时间进行检测，实行定时辅助控制，即当送进回转时间达到设定时间后，无论送进量是否达到设定值，PLC也发出停止送进信号，此定时辅助控制功能用于在堵转条件下确保系统安全。第三，为了操作方便、减少辅助时间、提高生产效率，发明了动态平稳的大口径多辊冷轧管机用管坯卡盘，由于装料机构采用了尾部上料机构形式，故管坯卡盘中部开孔，允许最大直径的管坯穿过。管坯卡盘由卡盘体和堵头组成，卡盘体由丝杠传动，在床身上滑动，堵头安放在卡盘体内，可更换，是推动管坯前进的承载件，堵头由“堵头装卸机构”进行装卸。装入管坯后，堵头由堵头装卸机构提升到轧制中心线上的管坯卡盘前端，堵头装卸机构上安装的液压缸和推头油缸把堵头推入管坯卡盘；在生产过程中，管坯卡盘通过堵头把管坯推动向前，实现送进运动。

本发明设计操作方便，结构紧凑，控制效果佳，达到提高产品质量的目的，具有很好的经济效益和应用价值。

作为本发明的改进，在卡盘体与堵头之间设置球面垫，球面垫与卡盘体固定连接，球面垫用于传递送进力并对堵头和管坯尾端的接触状态进行微调。

作为本发明的进一步改进，在卡盘体内的左右两侧分别固定导向键，导向键设置在卡盘体与堵头之间并且在球面垫的外端，导向键用于对堵头实施径向定位。

为了可送进不同规格的管坯，所述堵头上连接五个夹头，根据送进不同规格的管坯可以调整夹头。

为了支撑两根丝杠，所述两根丝杠的后端设置两组丝杠托架。

本发明的堵头装卸机构包括支撑架、一个可上下伸缩的液压缸和一个可前后伸缩的推头油缸，所述推头油缸设置在液压缸的上方，推头油缸和液压缸分别支撑在支撑架上。

本发明的床身还包括左横梁和右横梁，左横梁和右横梁的两端分别与对应的丝杠前支座和底座固定连接。

为了更稳固的支撑左横梁和右横梁，所述左横梁和右横梁的下方固定连接横梁支座。

附图说明

图1是传统的光电——机械式回转送进机构的结构示意图。

图2是本发明的一种结构示意图。

图3为本发明的俯视图。

图4为图2中A-A向视图。

图5为本发明的局部结构示意图。

图6为图5中B-B向视图。

图7为图5中C-C向视图。

图8为图5中D-D向视图。

图中1、2是直流电机，3是回转送进箱，4是床身，5是丝杠前支座，6是丝杠，7是右横梁，8是左横梁，9是第一丝杠螺母，10是推头油缸，11是横梁支座，12是管坯托架，13是芯杆托架，14是堵头装卸机构，15是支撑架，16是编码器，17是管坯卡盘，18是丝杠托架，19是丝杠后支座，20是底座，21是减速机，22是直流电机，23是球面垫，24是堵头，25是导向键，31是液压缸，32是卡盘体，33是夹头，34是芯杆，35是钢管，36是第二丝杠螺母。

具体实施方式

如图2、3、4、5、6、7、8所示，为多辊大口径冷轧管机的管坯送进系统，包括床身4，床身4包括设置在前端的两个丝杠前支座5和设置在后端的两个底座20，两个底座20上还分别固定连接丝杠后支座19。床身4还包括左横梁8和右横梁7，左横梁8和右横梁7的两端分别与对应的丝杠前支座5和底座20固定连接。左横梁8和右横梁7的下方固定连接横梁支座11。

同一侧的丝杠前支座5和丝杠后支座19内设置丝杠6，两根丝杠6的后端设置两组丝杠托架18，每根丝杠6的后端分别通过减速机21连接直流电机22，减速机21和丝杠6用花键连接，每个减速机21分别固定在底座20上，每个直流电机22上分别设置编码器16。各丝杠6上分别连接三个第一丝杠螺母9，第一丝杠螺母9成对布置在两根丝杠6上，在每对丝杠6上的第一丝杠螺母9之间固定管坯托架12。

在床身4的后端设置管坯卡盘17，管坯卡盘17包括卡盘体32，卡盘体32的左右两端分别固定第二丝杠螺母36，两个第二丝杠螺母36分别连接在对应的丝杠6上。卡盘体32内设置堵头24，管坯卡盘17的下方前端设置堵头装卸机构14，在卡盘体32与堵头14之间设置球面垫23，球面垫23与卡盘体32固定连接。在卡盘体32内的左右两侧分别固定导向键25，导向键25设置在卡盘体32与堵头24之间并且在球面垫24的外端。堵头24上连接五个夹头33。在床身4的中部下方设置可升降的芯杆托架13。

堵头装卸机构14包括支撑架15、一个可上下伸缩的液压缸31和一个可前后伸缩的推头油缸10，推头油缸10设置在液压缸31的上方，推头油缸10和液压缸31分别支撑在支撑架15上。

送进系统由床身4、管坯卡盘17和传动装置组成，床身4是送进机构和管坯共同的支承体，送进机构由两台直流电机22经减速机21并列传动两组丝杠6，驱动管坯卡盘17在床身4上运动，并由此推动管坯的送进运动。

手动操作上料装置上的上料小车“推料”，把上料床身4上的管坯向前推进，当管坯头部接近管坯卡盘17时，改为慢速推进；在管坯向前运动过程中，管坯头部将管坯卡盘17内的堵头24推出到堵头装卸机构14上并压碰检测开关，检测信号使上料小车自动停止；然后，手动操作堵头装卸机构14下降，再次操作上料小车推料，直到管坯到达轧制工作位置，即可使上料小车返回原位。上料小车前进运动的联锁条件是：堵头装卸机构14在下降位置或堵头装卸机构14在上位同时堵头装卸机构14的检测开关未被压合。

上料小车退回后，手动操作堵头装卸机构14上升，把堵头24运回到轧制中心线上，再手动操作堵头装卸机构14上的推头油缸10，把堵头24推入管坯卡盘17的托座内，再根据送进管坯的规格调整夹头33，这样即是完成了轧制前准备。然后，当送进系统发出“送进”信号时，传动系统以断续方式工作，即是两台直流电机22经减速机21并列传动两组丝杠6，驱动管坯卡盘17在床身4上运动，并由此推动管坯，使管坯到达设定好的送进量。在送进运动时，管坯卡盘17仅在工作机架到达后极限的区间内进行一次送进运动，此时，两台直流电动机22同时起动、加速并完成设定的送进量，然后停止。“送进”工作模式是以断续方式工作，即在轧制过程中，它将管坯间歇地向轧制区域送进。当送进系统发出“快速”信号时，两台电机则是连续运转，实现管坯卡盘17的快速前进和快速返回运动，故该工作模式称为连续运转模式。

在管坯卡盘17前端的管坯托架12用于支撑管坯和丝杠6，托架上装有游动辊，游动辊的安装高度可调，以适应不同直径的管坯；在管坯卡盘17后端的丝杠托架18用于支撑丝杠6；在床身4中段，设有一组可升降的芯杆托架13，管坯卡盘17越过该托架之前，托架保持在最低位，当管坯卡盘越过托架之后，托架升起到最高位，起支撑芯杆34的作用。在送进床身4的相应位置，设有管坯卡盘行程开关，当管坯卡盘17在正行程到达设定位置时，芯杆托架13自动升起；当管坯卡盘17在返回行程离开设定位置时，芯杆托架13自动下降。

送进系统的两台直流电机用一台传动控制单元驱动。送进系统控制单元有两种工作模式：“送进”工作模式和“快速”工作模式。在“送进”工作模式下，当轧制位置检测开关发出“送进”信号时，传动系统以断续方式工作，电机迅速启动并在短时间内使管坯卡盘17达到要求的送进量。而在轧制过程的其他时间，传动系统处于静止状态。“送进”工作模式的电流设定值可达额定值的1.5倍而电机转速限定在额定转速之内。“快速”工作模式用于装料过程中管坯卡盘17快速返回操作，该模式为连续运转模式。“快速”工作模式下，电机的运转电流限制在运转需要的范围内，而转速升高到电机允许的最高弱磁速度。

为了控制好送进量以及保证每一个轧制周期送进量的均匀性，在轧制过程中，可通过人机界面对轧制速度、送进量进行调节，即在送进系统的传动机构中，两台电机20均配装编码器16，其中一只编码器用于直流传动单元的速度控制，实现两台电动机同时起动、加速，另一只向PLC的计数模块提供信号，实现送进量的自动控制。在轧制过程中，要求的送进量可由人机界面设定和修改，当实际送机量等于设定值时，PLC发出停止送进信号；同时，PLC对送进时间进行检测，实行定时辅助控制，即当送进回转时间达到设定时间后，无论送进量是否达到设定值，PLC也发出停止送进信号，此定时辅助控制功能用于在堵转条件下确保系统安全。

Claims (8)

1.多辊大口径冷轧管机的管坯送进系统，包括床身，其特征在于：所述床身包括设置在前端的两个丝杠前支座和设置在后端的两个底座，所述两个底座上还分别固定连接丝杠后支座，同一侧的丝杠前支座和丝杠后支座内设置丝杠，每根丝杠的后端分别通过减速机连接直流电机，每个减速机分别固定在底座上，每个直流电机上分别设置编码器；各丝杠上分别连接至少三个第一丝杠螺母，所述第一丝杠螺母成对布置在两根丝杠上，在每对丝杠上的第一丝杠螺母之间固定管坯托架；在所述床身的后端设置管坯卡盘，管坯卡盘包括卡盘体，卡盘体的左右两端分别固定第二丝杠螺母，两个第二丝杠螺母分别连接在对应的丝杠上，卡盘体内设置堵头，管坯卡盘的下方前端设置堵头装卸机构，在床身的中部下方设置可升降的芯杆托架。

2.根据权利要求1所述的多辊大口径冷轧管机的管坯送进系统，其特征在于：在卡盘体与堵头之间设置球面垫，球面垫与卡盘体固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的多辊大口径冷轧管机的管坯送进系统，其特征在于：在卡盘体内的左右两侧分别固定导向键，导向键设置在卡盘体与堵头之间并且在球面垫的外端。

4.根据权利要求1所述的多辊大口径冷轧管机的管坯送进系统，其特征在于：所述堵头上连接五个夹头。

5.根据权利要求1所述的多辊大口径冷轧管机的管坯送进系统，其特征在于：所述两根丝杠的后端设置两组丝杠托架。

6.根据权利要求1所述的多辊大口径冷轧管机的管坯送进系统，其特征在于：所述堵头装卸机构包括支撑架、一个可上下伸缩的液压缸和一个可前后伸缩的推头油缸，所述推头油缸设置在液压缸的上方，推头油缸和液压缸分别支撑在支撑架上。

7.根据权利要求1所述的多辊大口径冷轧管机的管坯送进系统，其特征在于：所述床身还包括左横梁和右横梁，左横梁和右横梁的两端分别与对应的丝杠前支座和底座固定连接。

8.根据权利要求7所述的多辊大口径冷轧管机的管坯送进系统，其特征在于：所述左横梁和右横梁的下方固定连接横梁支座。

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