一种通过连杆同步的三爪缩口机
技术领域
本发明涉及钢管生产领域的三爪缩口机,特别是涉及可采用顶管工艺生产无缝钢管的通过连杆同步的三爪缩口机。
背景技术
目前,热轧无缝钢管的生产有多种工艺方法,如周期轧管、自动轧管、三辊轧管、二辊斜轧、连轧管等,顶管工艺也是其中之一。
顶管工艺的工作原理是通过传动齿条顶推顶杆,使预穿芯棒完成缩口后的毛管经过多架辊模进行顶管延伸轧出荒管,达到减径、减壁、延伸的目的。应用顶管工艺生产的钢管具有产品质量好,延伸率高,适于轧制其它型式轧机难以轧制的薄壁管,建设投资费用少等一系列优点,因此,顶管工艺在无缝钢管生产领域中有其独特优势。
缩口机是顶管工艺机组中的关键设备之一,其功能是对预穿好芯棒的毛管端部进行缩口,缩口工序的质量极大地影响机组的成材率和作业率。
目前生产中所使用的缩口机为两爪缩口机,如图1和图2所示,两爪缩口机包括支座1’,两个钳口2’、3’和两个转臂4’、5’。转臂4’和转臂5’通过销轴安装在支座1’上,缩口时,第二液压缸(或气缸)6’驱动转臂4’使钳口2’首先到达缩口位,然后第一液压缸7’驱动转臂5’及钳口3’完成缩口过程。
该两爪缩口机主要存在的问题有:
1、由于缩口管段整个圆周只有两个钳口2’、3’,每个钳口所包覆的金属在钳口中的流动性较差,对缩口杯的形状、壁厚及强度的均匀性有影响;
2、除了完成缩口所需的执行机构(液压缸)外,缩口中心的位置还需要单独的执行机构(液压缸或气缸)进行控制,控制过程相对繁琐,而且增加了工序的步骤和时间,也增加了钢管的温降;
3、两个钳口2’、3’难以同步向心运动,缩口中心位置在完成缩口过程中变化较大。
发明内容
本发明的目的是,提供一种通过连杆同步的三爪缩口机,其实现了在被缩口管段有三个钳口参与缩口过程,有利于金属流动,且缩口时,三个钳口通过同一个执行缸动作,工序简单、节奏快捷。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现:
一种通过连杆同步的三爪缩口机,所述三爪缩口机包括:支座;伸缩臂,其可上下移动地连接在支座上;第一转臂和第二转臂,所述第一转臂通过第一销轴可转动地连接在支座上,所述第二转臂通过第二销轴可转动地连接在支座上,所述第一、二转臂对称地位于伸缩臂的两侧;第一、二、三钳口,所述第一、二、三钳口分别连接在第一、二转臂和伸缩臂上;第一连杆机构和第二连杆机构,二者对称地位于伸缩臂的两侧,所述第一连杆机构的上端通过第一销轴固定在第一转臂上,第二连杆机构的上端通过第二销轴固定在第二转臂上,所述第一、二连杆机构的下端铰接在一起,且所述伸缩臂的下端连接在第一、二连杆机构的下端铰接位置处;执行缸,在执行缸的作用下,并通过第一、二连杆机构,第一、二转臂分别绕着第一、二销轴的轴线转动,伸缩臂在支座上做伸缩运动,所述第一、二、三钳口分别在第一、二转臂和伸缩臂的带动下同时动作,呈现钳口缩口或钳口打开设置。
如上所述的通过连杆同步的三爪缩口机,所述第一连杆机构包括第一连杆和第二连杆,所述第一连杆的上端通过所述第一销轴固定在所述第一转臂上,第一连杆的下端与第二连杆的上端铰接;所述第二连杆机构包括第三连杆和第四连杆,所述第三连杆的上端通过所述第二销轴固定在所述第二转臂上,第三连杆的下端与第四连杆的上端铰接,所述第二、四连杆的下端铰接在一起。
如上所述的通过连杆同步的三爪缩口机,所述第一连杆为所述第一转臂本身,所述第三连杆为所述第二转臂本身,所述第二连杆的上端铰接在第一转臂的下端,第四连杆的上端铰接在第二转臂的下端。
如上所述的通过连杆同步的三爪缩口机,所述执行缸具有缸杆扁头和缸筒耳轴,所述缸杆扁头可伸缩地连接在缸筒耳轴内,所述缸杆扁头和缸筒耳轴的其中之一与第一转臂铰接,另一个与第二转臂铰接,随着缸杆扁头和缸筒耳轴的运动,所述第一、二转臂同时分别绕着所述第一、二销轴的轴线转动。
如上所述的通过连杆同步的三爪缩口机,所述执行缸具有缸杆扁头和缸筒耳轴,所述缸杆扁头可伸缩地连接在缸筒耳轴内,所述执行缸为竖直放置,所述缸杆扁头和缸筒耳轴的其中之一与所述伸缩臂的底部连接,驱动伸缩臂在所述支座上做伸缩运动。
如上所述的通过连杆同步的三爪缩口机,所述支座上设有导向套,所述伸缩臂可伸缩地安装在导向套中。
如上所述的通过连杆同步的三爪缩口机,所述支座上设有导向槽,所述伸缩臂可伸缩地安装在导向槽中。
如上所述的通过连杆同步的三爪缩口机,所述第一、二转臂,伸缩臂和所述第一、二、三钳口中分别设有循环冷却水通道,第一转臂中的循环冷却水通道和第一钳口中的循环冷却水通道相互连通而形成第一循环冷却水通路,第二转臂中的循环冷却水通道和第二钳口中的循环冷却水通道相互连通而形成第二循环冷却水通路,伸缩臂中的循环冷却水通道和第三钳口中的循环冷却水通道相互连通而形成第三循环冷却水通路,所述第一、二、三循环冷却水通路中,每个循环冷却水通路上分别设有两个可与外部管道连接进行循环冷却的螺纹接口,一个为进水口,另一个为出水口。
如上所述的通过连杆同步的三爪缩口机,所述第一、二钳口分别与第一、二转臂之间在对接的循环冷却水通道处的安装结合面,以及第三钳口与所述伸缩臂之间在对接的循环冷却水通道处的安装结合面均安装有密封圈。
本发明实施例的通过连杆同步的三爪缩口机的特点和优点是:
(1)在被缩口管段有三个钳口参与缩口过程,与现有技术的两个钳口相比,改善了金属的变形条件,有利于金属流动。因此,本实施例的缩口杯的形状、壁厚及强度的均匀性得到提高,可减少后续顶管工序中顶穿管端杯口的事故,提高作业率。
(2)两爪缩口机除了完成缩口所需的执行机构(液压缸)外,缩口中心的位置还需要单独的执行机构(液压缸或气缸)进行控制,控制过程相对繁琐,而且增加了工序的步骤和时间,也增加了钢管的温降。三爪缩口机缩口时三个钳口通过同一个执行机构动作,自动实现第一、二转臂及伸缩臂同步向心运动,工序简单节奏快捷,在节省设备配置、简化控制程序的同时,也缩短了工序时间,减少了钢管在缩口过程中的温降,为后续的生产过程特别是高强钢的生产创造了有利的条件。
(3)由于三爪缩口机的转臂同步向心运动并结合优化的结构参数,可使缩口中心位置在完成缩口过程中变化微小。因此,与两爪缩口机相比,相对稳定的缩口过程更有利于保证缩口的质量,有利于提高成材率。
(4)本发明实施例充分利用了转臂的杠杆效应达到增大液压缸推力的效果;通过连杆传递动力推(拉)动伸缩臂的同时,也改善了转臂与支座连接处的销轴受力状态,降低了销轴的载荷;钢管形变所需的缩口力完全为缩口机的内力,对基础或相邻设备无任何附加影响。
(5)本发明的三爪缩口机整体紧凑、稳定,活动连接处的密封、防尘性良好,钳口更换便捷,可通循环水冷却。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术的两爪缩口机的结构示意图,其显示钳口打开的状态;
图2是现有技术的两爪缩口机的结构示意图,其显示钳口缩口的状态;
图3是本发明实施例的通过连杆同步的三爪缩口机的第一种实施方式的立体示意图,其显示钳口打开的状态;
图4是本发明实施例的通过连杆同步的三爪缩口机的第一种实施方式的立体示意图,其显示钳口缩口的状态;
图5是本发明实施例的通过连杆同步的三爪缩口机的第一种实施方式的主视示意图,其显示钳口打开的状态;
图6是本发明实施例的通过连杆同步的三爪缩口机的第一种实施方式的主视示意图,其显示钳口缩口的状态;
图7是本发明实施例的通过连杆同步的三爪缩口机的第二种实施方式的主视示意图,其显示钳口打开的状态;
图8是本发明实施例的通过连杆同步的三爪缩口机的第二种实施方式的主视示意图,其显示钳口缩口的状态;
图8A是沿着图8的A-A线剖视示意图;
图9是本发明实施例的通过连杆同步的三爪缩口机的第三种实施方式的主视示意图,其显示钳口打开的状态;
图10是本发明实施例的通过连杆同步的三爪缩口机的第三种实施方式的主视示意图,其显示钳口缩口的状态;
图10A是沿着图10的A-A线剖视示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施方式一
图3至图6示出了本发明的第一种实施方式的结构,图中的支座仅部分示出,即仅示出了后侧板与导向套,如图所示,本发明实施例提出的一种通过连杆同步的三爪缩口机,其包括支座1,伸缩臂2,第一转臂3,第二转臂4,第一、二、三钳口5、6、7,第一连杆机构8,第二连杆机构9和执行缸10。所述伸缩臂2可上下移动地连接在支座1上。所述第一转臂3通过第一销轴1a可转动地连接在支座1上,所述第二转臂4通过第二销轴1b可转动地连接在支座1上,所述第一、二转臂3、4对称地位于伸缩臂2的两侧。所述第一、二、三钳口5、6、7分别连接在第一、二转臂3、4和伸缩臂2上。所述第一连杆机构8的上端通过第一销轴1a固定在第一转臂3上,第二连杆机构9的上端通过第二销轴1b固定在第二转臂4上,所述第一、二连杆机构8、9的下端铰接在一起,且所述伸缩臂2的下端连接在第一、二连杆机构8、9的下端铰接位置J处,所述第一、二连杆机构8、9对称地位于伸缩臂2的两侧。在执行缸10的作用下,并通过第一、二连杆机构8、9,第一、二转臂3、4分别绕着第一、二销轴1a、1b的轴线转动,伸缩臂2在支座1上做伸缩运动,所述第一、二、三钳口5、6、7分别在第一、二转臂3、4和伸缩臂2的带动下同时动作,呈现钳口缩口或钳口打开设置。
其中,第一、二转臂3、4为长条形且长度方向呈上下方向放置,钳口位于转臂的上部,连杆机构位于转臂的中部,执行缸10位于转臂的下部。各钳口5、6、7可通过螺栓、键等联接件固定在第一、二转臂3、4和伸缩臂2上,可以方便地更换钳口。
本发明实施例中,借助第一、二连杆机构8、9,执行缸10使得第一、二转臂3、4分别绕着第一、二销轴1a、1b的轴线转动,伸缩臂2在支座1上做伸缩运动,进而使得第一、二、三钳口5、6、7同时做钳口缩口或钳口打开的动作,以对钢管G的需缩口管段进行缩口或缩口后的打开,缩口机的缩口量可按工艺要求确定,通过控制执行缸10的行程或压力来实现。也就是说,本实施例的三个钳口5、6、7是通过一个执行缸10动作的,工序简单,节奏快捷,而且在被缩口段有三个钳口参与缩口过程,有利于金属流动。此外,通过不同规格的钳口能够适应各种规格管径。
缩口机的连杆机构8、9的长度、转臂3、4的长度和杠杆比、支座1和转臂3、4上的各销轴孔位置、钳口的高度尺寸,按照钢管的规格范围经过参数优化,可使伸缩臂2的向心运动过程与转臂3、4的同步向心运动基本一致,从而使缩口中心位置在完成缩口过程中变化微小。
根据本发明的一个实施方式,如图3至图8A所示,所述执行缸10具有缸杆扁头10a和缸筒耳轴10b,所述缸杆扁头10a可伸缩地连接在缸筒耳轴10b内,缸杆扁头10a和缸筒耳轴10b的其中之一与第一转臂3铰接,另一个与第二转臂4铰接,随着缸杆扁头10a和缸筒耳轴10b的运动,所述第一、二转臂3、4同时分别绕着所述第一、二销轴1a、1b的轴线转动。在此处,缸筒耳轴10b与第一转臂3铰接,缸杆扁头10a与第二转臂4铰接。
其中,执行缸10的放置方向与第一、二销轴1a、1b的连线平行。转臂3、4可通过销轴安装在支座1上,使得转臂可绕着销轴的轴线旋转。
本实施例中,如图4和图6所示,执行缸10做伸长动作时,缸杆扁头10a从缸筒耳轴10b中伸出,使第一、二转臂3、4的下部相对背向而行,第一转臂3绕着第一销轴1a的轴线顺时针转动,第二转臂4绕着第二销轴1b的轴线逆时针转动,由于第一、二连杆机构8、9的上端分别固定连接在第一、二转臂3、4上,下端铰接在一起,因此,第一、二连杆机构8、9的下端铰接位置J向上运动,带动伸缩臂2向上运动,即,伸缩臂2从支座1中伸出,因此此时,第一、二转臂3、4和伸缩臂2均向着被缩口管段运动,呈现钳口缩口动作。反之,如图3和5所示,执行缸10做回缩动作时,缸杆扁头10a从缸筒耳轴10b中回缩,第一转臂3绕着第一销轴1a的轴线逆时针转动,第二转臂4绕着第二销轴1b的轴线顺时针转动,第一、二连杆机构8、9的下端铰接处向下运动,带动伸缩臂2下运动,即,伸缩臂2从支座1中缩回,因此此时,第一、二转臂3、4和伸缩臂2均远离被缩口管段运动,呈现钳口打开动作。
根据本发明的一个实施方式,所述第一连杆机构8包括第一连杆8a和第二连杆8b,所述第一连杆8a的上端通过第一销轴1a固定在所述第一转臂3上,使得第一连杆8a可随着第一转臂3绕着第一销轴1a的轴线转动,例如第一转臂3,第一连杆8a和第一销轴1a三者固定连接在一起。第一连杆8a的下端与第二连杆8b的上端铰接;所述第二连杆机构9包括第三连杆9a和第四连杆9b,所述第三连杆9a的上端通过第二销轴1b固定在所述第二转臂4上,使得第三连杆9a可随着第二转臂4绕着第二销轴1b的轴线转动,例如第二转臂4,第三连杆9a和第二销轴1b三者固定连接在一起。第三连杆9a的下端与第四连杆9b的上端铰接,所述第二、四连杆8b、9b的下端铰接在一起。
由于第一、二连杆机构8、9相对伸缩臂2对称设置,因此,第一连杆机构8上的第一连杆8a和第二连杆8b分别与第二连杆机构9上的第三连杆9a和第四连杆9b相对伸缩臂2对称设置,第一、二销轴1a、1b相对于伸缩臂2对称设置。
本实施例中,当执行缸10做伸长动作时,缸杆扁头10a从缸筒耳轴10b中伸出,使第一、二转臂3、4的下部相对背向而行,第一转臂3绕着第一销轴1a的轴线顺时针转动,第二转臂4绕着第二销轴1b的轴线逆时针转动,使得固定在第一转臂3的第一连杆8a整体与第一转臂3绕着第一销轴1a的轴线同步顺时针转动,固定在第二转臂4的第三连杆9a整体与第二转臂4绕着第二销轴1b的轴线同步逆时针转动,由于第二连杆8b的上端铰接在第一连杆8a的下端,第四连杆9b的上端铰接在第三连杆9a的下端,因此第二、四连杆8b、9b的上端相对远离,使得第二、四连杆8b、9b的下端铰接处向上运动,进而带着伸缩臂2向上运动。反之,执行缸10做回缩动作时,第一、二转臂3、4的下部相对面向而行,各连杆的动作与执行缸10执行伸长动作时的各连杆的动作相反,在此不再详细说明,此时通过各连杆的动作,使得伸缩臂2从支座1中缩回,钳口打开。本实施例中,由于第一、二连杆机构8、9的长度相等,且相对于伸缩臂6对称布置,从而可自动实现转臂同步向心运动。
其中,所述第一连杆8a可为所述第一转臂3本身,所述第三连杆9a可为所述第二转臂4本身,所述第二连杆8b的上端铰接在第一转臂3的下端,第四连杆9b的上端铰接在第二转臂4的下端,第二、四连杆8b、9b的下端铰接在一起,如图9和图10所示。如此,本实施例还具有简化结构的优点。
当然,本实施例是以每个连杆机构具有二连杆构成来说明的,但并不以此为限,连杆机构还可以是三连杆或四连杆构成,只要是使第一、二转臂3、4和伸缩臂2同步进行钳口缩口或钳口打开即可。
此外,三个钳口5、6、7的开口方向以利于钢管的拨入和拨出为前提,可设置在任意方向。
如图3至图6所示,所述支座1上设有导向套,所述伸缩臂2可伸缩地安装在导向套1c中。具体是,导向套1c可用螺栓或焊接方式连接在支座1的前后两个侧板之间,伸缩臂2安装在导向套1c中,并可在导向套1c中伸缩。或者,如图7至图10A所示,所述支座1上设有导向槽1d,所述伸缩臂2可伸缩地安装在导向槽1d中。此时,支座1上没有设置导向套。当然,本发明中的伸缩臂2的导向方式并不限于上述导向套或导向槽,只要能使伸缩臂2可在支座1上做伸缩动作即可。
第一、二转臂3、4,伸缩臂2和第一、二、三钳口5、6、7中分别设有循环冷却水通道,第一转臂3中的循环冷却水通道和第一钳口5中的循环冷却水通道相互连通而形成第一循环冷却水通路,第二转臂4中的循环冷却水通道和第二钳口6中的循环冷却水通道相互连通而形成第二循环冷却水通路,伸缩臂2中的循环冷却水通道和第三钳口7中的循环冷却水通道相互连通而形成第三循环冷却水通路,所述第一、二、三循环冷却水通路中,每个循环冷却水通路上分别设有两个可与外部管道连接进行循环冷却的螺纹接口,一个为进水口,另一个为出水口。因此,进入第一转臂3的循环冷却水可通往第一钳口5的内部,进入第二转臂4的循环冷却水可通往第二钳口6的内部,进入伸缩臂5中的循环冷却水可通往第三钳口7的内部,使第一、二、三钳口5、6、7分别得到冷却。
此外,所述第一、二钳口5、6分别与第一、二转臂3、4之间在对接的循环冷却水通道处的安装结合面,以及第三钳口7与所述伸缩臂2之间在对接的循环冷却水通道处的安装结合面均安装有密封圈。
实施方式二
上述实施方式是,执行缸10沿着平行第一、二销轴1a、1b的连线方向放置,其直接驱动第一、二转臂3、4转动,进而通过第一、二连杆机构8、9带动伸缩臂2运动的。而本实施方式是,执行缸10为竖直放置,其直接驱动伸缩臂2运动,进而通过第一、二连杆机构8、9,使第一、二转臂3、4转动的。具体是,
如图9、10和图10A所示,所述执行缸10具有缸杆扁头10a和缸筒耳轴10b,所述缸杆扁头10a可伸缩地连接在缸筒耳轴10b内,所述执行缸10为竖直放置,所述缸杆扁头10a和缸筒耳轴10b的其中之一与所述伸缩臂2的底部连接,驱动伸缩臂2在所述支座1上做伸缩运动。在此处,缸筒耳轴10b可固定设置,例如固定在支座1上,缸杆扁头10a位于缸筒耳轴10b上方,并可在缸筒耳轴10b内上下运动,缸杆扁头10a连接在伸缩臂2的底部。
本实施例中,如图10所示,当缸杆扁头10a在缸筒耳轴10b内向上运动时,伸缩臂2和第二、四连杆8b、9b的下端铰接位置J亦随之一起向上运动,由于第二连杆8b的上端铰接在第一连杆8a的下端,第四连杆9b的上端铰接在第三连杆9a的下端,因此,第二、四连杆8b、9b之间的角度变大,将第一、二转臂3、4的下端撑开,即,第一转臂3绕着第一销轴1a的轴线顺时针转动,第二转臂4绕着第二销轴1b的轴线逆时针转动,因此三爪缩口机在做钳口缩口动作。反之,如图9所示,当缸杆扁头10a在缸筒耳轴10b内向下缩回时,伸缩臂2和第二、四连杆8b、9b的下端铰接位置J亦随之一起向下运动,第二、四连杆8b、9b之间的角度变小,使第一、二转臂3、4的下端相互靠近,即,第一转臂3绕着第一销轴1a的轴线逆时针转动,第二转臂4绕着第二销轴1b的轴线顺时针转动,三爪缩口机在做钳口打开动作。
本实施方式的其他结构、工作原理和有益效果与实施方式一的相同,在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的几个实施例,本领域的技术人员依据申请文件公开的可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。