CN102794384B - 一种管料输送装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管料输送装置及方法，用于将经加热处理后的钢管管料输送至加厚机，使得所述管料的预定加厚部分位于所述加厚机的模膛内，以进行加厚处理，所述管料输送装置包括：可承载所述管料的辊道组、压轮输送系统、控制系统以及光电传感组件。本发明的管料输送装置和方法，能够将加热后的钢管管料，快速地输送至加厚机，以进行加厚处理，并且能够实现管料在加厚机内的精确定位。

Description

一种管料输送装置及方法

技术领域

本发明涉及钢管生产加工中的管料输送，更具体地，是一种将钢管管料输送至加厚生产线进行加厚处理的管料输送装置及方法。

背景技术

在钢管生产中，钢管加厚生产线是进行管端加厚工艺的关键机组。如图1所示，对钢管管端进行加厚操作的工艺为：吊车将钢管管料(如图中11、12、13、14所示，为顺次放置)放置在上料台架20上，步进梁31、32、33横移，将上料台架上的钢管送至第一工位—对齐辊道(图未示)，对齐辊道装有受料开关，以确保定位过程可靠进行。当受料开关发出接收到管料的信息后，动力辊道使钢管直线运动，直至碰到定位机构40并延时停转。每根钢管经定位机构40定位后，再由步进梁31、32、33横移至第一加热装置51前，第一加热装置51沿钢管12轴线纵向前移，将钢管12端部装入其中，并开始加热，紧接着，第二加热装置52以及第三加热装置53再继续对钢管进行加热，直至对钢管端加热至需要的温度。然后，加热后的钢管利用多个输送辊道，被输送到加厚主机60的模膛内进行管端加厚。

通常，加厚机主机框架为H型结构，因此，利用现有的输送工艺，钢管管料在加热后被输送到加厚机模膛内的过程中，钢管管料不能直接横移输送到加厚机的模膛内，并且加热好的管料在横移过程中热量损耗严重。另外，由于加厚机模膛内无法安装任何定位检测装置，因此现有的输送工艺，无法实现对管料位置的精确定位。最后，由于加厚膛模内无法安装输送辊，而管料在加厚工艺中，需要送进加厚膛模2.1米左右，对于短料而言(例如2.5米短料)，此时只有一个辊轮带动管料输送，因此无法快速自动输送，并且无法快速地精确定位。这些因素，均影响了对管料端部的加厚效果。

因此，需要一种新的管料输送装置及方法，从而使加热后的钢管管料，尤其是短料，在输送到加厚机膛模内的过程中，能够快速地精确定位，并尽可能避免该过程中的热量损耗，从而保证在后续加厚操作中对管料的加厚效果。

发明内容

本发明的一个目的，在于提供一种管料输送装置及方法，其能够快速地将加热后的管料输送到加厚机，以最大程度地减少热量损耗。

本发明的另一个目的，在于提供一种管料输送装置及方法，其能够在输送过程中，实现对管料、尤其是短料的精确定位。

为达到上述目的，本发明的管料输送装置，用于将经加热处理后的钢管管料输送至加厚机，使得所述管料的预定加厚部分位于所述加厚机的模膛内，以进行加厚处理，所述管料输送装置包括：

可承载所述管料的辊道组，所述辊道组包括多个辊道，并连接有升降驱动装置，在所述升降驱动装置的驱动下，所述辊道组可上升至预定位置，从而使得所述辊道组承载的管料在其轴向方向上与所述加厚机的模膛入口相对准，并且所述辊道组还连接有变频电机驱动装置，在该变频电机驱动装置的驱动下，所述辊道组中的每个辊道可旋转运动，以输送所述管料朝向所述模膛入口行进；

压轮输送系统，该系统利用固定支架，固定设置于所述辊道组中最靠近所述加厚机的近端辊道的上方，其包括驱动气缸以及与驱动气缸输出端相连接的压轮，所述压轮在所述驱动气缸的驱动下，可当管料的端部输送至所述压轮下方时，与所述近端辊道一起将所述管料加紧，并且所述压轮上设置有可与其同轴旋转的脉冲发生器；

控制系统，包括输入单元，中央处理器、计数器以及显示单元，所述计数器与所述脉冲发生器相连接，并且所述中央处理器通过一个变频器与所述变频电机驱动装置相连接，其中所述输入单元向所述中央处理器输送多个参数，该多个参数包括快速行程脉冲参数，慢速行程脉冲参数、快速速度值参数以及慢速速度值参数，所述显示单元用于对所述参数的设定进行显示；

光电传感组件，该光电传感组件设置于所述加厚机和所述辊道组之间，用于触发所述计数器进行计数。

优选地，所述升降驱动装置为驱动油缸。

优选地，所述输入单元为拨码开关，并且所述显示装置为数码管七段显示器。

优选地，所述辊道组包括三个辊道。

优选地，所述中央处理器为S7-300PLC可编程控制器，所述计数器为FM350计数器。

本发明还公开了一种利用上述管料输送装置进行管料输送的方法，用于将经加热处理后的钢管管料输送至加厚机，使得所述管料的预定加厚部分位于所述加厚机的模膛内，以进行加厚处理，所述方法包括以下步骤：

a，利用所述管料输送装置的输入单元，输入多个参数至所述中央处理器，所述多个参数包括快速行程脉冲参数，慢速行程脉冲参数、快速速度值参数以及慢速速度值参数；

b,当所述辊道组上的管料的端部输送至所述压轮下方时，对所述辊道组进行抬升，使该管料在轴向方向上与所述加厚机的模膛入口相对准，并下降所述压轮，直至与所述近端辊道夹紧所述管料；

c，当所述光电传感组件触发所述计数器开始计数时，所述控制系统控制所述变频电机驱动装置在由所述快速行程脉冲参数所确定的快速区段，以设定的快速速度值参数驱动所述输送辊道组，并由此驱动管料朝向所述加厚机的模膛入口行进，直至该快速区段运行结束；

d，根据所述多个参数，所述控制系统控制所述变频电机驱动装置在由所述慢速行程脉冲参数所确定的慢速区段，以设定的慢速速度值参数驱动所述输送辊道组，并由此驱动管料朝向所述加厚机的模膛入口行进，直至该管料的端部进入所述模膛的预定位置后，停止行进。

优选地，所述快速区段长度为所述慢速区段长度的2-7倍。

优选地，所述快速速度值为50-60米/分钟，所述慢速速度值为4-6米/分钟。

本发明的管料输送装置和方法，能够将加热后的钢管管料，快速地输送至加厚机，以进行加厚处理。并且能够实现管料在加厚机内的精确定位，从而解决了管料、尤其是长度较短的短料难以快速精确地输送至加厚机模膛内的问题，并最大程度地减少了输送过程中热量的损耗。

附图说明

图1为对钢管管料进行加热以及管端加厚操作的示意图；

图2为本发明的管料输送装置的工作示意图；

图3为本发明的管料输送装置的机械部分的示意图；

图4为图3中本发明管料输送控制装置的侧视图；

图5为本发明的管料输送装置的控制系统的示意图；

图6为本发明的管料输送方法的流程图。

具体实施方式

以下根据附图和具体实施方式，对本发明的管料输送装置和方法的结构、步骤以及工作原理进行详细描述。在附图中，相同的部件利用相同的标号进行标记。

如图2所示，为本发明的管料输送装置的工作示意图，本发明的管料输送装置，用于将经加热处理后的钢管管料10输送至加厚机60，以使得管料10的预定加厚部分位于由下模61和上模62所限定的加厚机的模膛内，以进行加厚处理。具体地，管料输送装置包括辊道组110、压轮输送系统120以及控制系统(参照图5)。

更具体地，可承载管料10的辊道组110包括多个辊道，并连接有升降驱动装置(图未示)。本实施方式中，辊道组110包括3个辊道。升降驱动装置可以是油缸驱动装置或其他合适的驱动设备。在升降驱动装置的驱动下，辊道组110可上升至预定位置，从而使得辊道组110承载的管料10在管料轴向方向上(即图中的水平方向)与加厚机的模膛入口63相对准，图2中示出了出于该对准状态时的情形。并且，辊道组110还连接有变频电机驱动装置114(参考图5)，该变频电机驱动装置114通过变频器112与本发明的控制系统相连接，这将在以下进行更详细说明。在变频电机驱动装置114的驱动下，辊道组110中的每个辊道可旋转运动，以输送管料10朝向模膛入口63行进。

参考图2-4，压轮输送系统120利用固定支架160固定设置于近端辊道(辊道组110中最靠近所述加厚机的辊道，即图2中辊道组110中最左端的辊道)的上方，其包括驱动气缸121以及与驱动气缸输出端122(即气缸的活塞杆)相连接的压轮130，压轮130在驱动气缸121的驱动下下降，可当管料10的端部输送至压轮130下方时(即管料10被输送至初始的加厚工位时)，与近端辊道一起将管料10加紧。压轮130上设置有可与其同轴旋转的脉冲发生器140。脉冲发生器140与压轮130同轴旋转，因此可利用脉冲计数量，计算出压轮的旋转距离，即管料10的行进距离。脉冲发生器140可选用任何合适的旋转脉冲信号编码器，在本实施方式中，脉冲发生器140可采用西门子公司的6FX2001-2RB02型编码器。

上述驱动气缸121通过压轮130，可对管料10施加一定的压紧力，该压紧力不能太大，否则会增加输送辊道组110的负载，也不能太小，否则会造成其与管料10表面之间打滑，从而不能精确测量管料行进的距离。在本发明的一个实施方式中，提供给驱动气缸121的压缩空气压力为0.4至0.6MPa，气缸121提供的压紧力为30至50KG。更优选地，提供给驱动气缸121的压缩空气压力为0.5MPa，气缸121提供的压紧力为40KG。压轮130上可设置有压力传感器，从而当压轮130压紧管料10时，压力传感器可向控制系统发出信号，以使控制系统控制变频电机驱动装置114开始运行。

另外，在气缸输出端122还可固定有导向柱123，其可与压轮130一起升降，并可保证压轮130升降的直线性。

控制系统包括输入单元210，中央处理器220、计数器230以及显示单元240，计数器230与脉冲发生器140相连接，并且中央处理器220通过一个变频器112与驱动辊道组110的变频电机驱动装置114相连接。输入单元210向所述中央处理器220输送多个控制参数，该多个参数包括快速行程脉冲参数，慢速行程脉冲参数、快速速度值参数以及慢速速度值参数。显示单元240用于对该多个参数的设定进行显示。另外，显示单元240也可对运行过程中的工作状态进行显示。输入单元210可以是较为简单的拨码开关，也可以是键盘等输入设备；显示单元可以是数码管七段显示器、液晶显示器或其他常用的显示设备。

在本发明的一个优选实施方式中，中央处理器220可采用西门子S7-300PLC可编程控制器，计数器230可采用西门子FM350计数器。当然，中央处理器220也可采用常规的其它中央处理器类型，例如各种型号的微处理器或者可编程逻辑芯片等，同样地，计数器230也可采用其他合适型号的计数器来对脉冲发生器140发出的脉冲进行计数。

另外，参照图2、5，本发明的管料输送装置还包括光电传感组件150，该光电传感组件设置于所述加厚机和所述辊道组之间，用于触发所述计数器对脉冲发生器140发出的脉冲进行计数。优选地，光电传感组件可尽可能地靠近加厚机60设定，从而当光电传感组件150触发计数器计数时，管料10的端部已将要进入加厚机60的入口63。在图2中显示的实施方式中，光电传感组件包括常规的光发射器152以及接收器154。当管料行进至遮挡住光发射器152时，接收器154由于接收不到光信号，其状态将会从“1”变为“0”，由此出发与其连接的计数器230开始对脉冲发生器140发出的脉冲进行计数。

中央处理器220根据输入的多个参数,即快速行程脉冲参数，慢速行程脉冲参数、快速速度值参数以及慢速速度值参数，以及计数器230输入的计数值，在不同的行程区段，对变频器112发出快速或慢速变频信号，以驱动变频电机驱动装置114以不同的转速驱动辊道组上的各个辊道旋转，进而实现对辊道组110上的管料10在水平方向上朝向模膛入口的运动的控制。更具体的控制方法，将在以下对本发明的管料输送方法的说明中，进行详细描述。

上述变频电机驱动装置114，可采用行业中常用的变频电机，与其匹配的变频器112，亦可采用常规的类型。在本发明的一个实施方式中，变频器112采用西门子公司生产的MM440型变频器。

以下对利用本发明的装置，进行管料输送的方法进行详细描述。如上所述，本方法用于利用本发明的上述装置，将经加热处理后的钢管管料输送至加厚机，使得所述管料的预定加厚部分位于所述加厚机的模膛内。具体地，如图6所示，本发明包括步骤S100-S400，以下结合图6中的流程图，以及图2-5，对本发明的管料输送方法的各个步骤进行详细说明。

步骤S100，预先对各参数进行设定。

在该步骤中，利用本发明管料输送装置的输入单元210，输入多个参数至中央处理器220，该多个参数包括快速行程脉冲参数，慢速行程脉冲参数、快速速度值参数以及慢速速度值参数。

在本发明的管料输送装置对管料进行输送之前，可根据管料的规格以及对管料的不同加厚要求，来设定上述多个参数。快速行程脉冲参数和慢速行程脉冲参数的数值，可分别对应于管料10在快速区段行进的距离以及管料10在慢速区段行进的距离。尽管光电传感组件150设置为尽可能靠近加厚机60，当该组件离加厚机的入口，仍具有一定的距离。因此，快速区段与慢速区段的总距离，略大于管料10输送入加厚机60的模膛内的输送长度(即管料10进入模膛内的一端距加厚机60的入口63的距离)。在实际应用中，当光电传感组件150足够靠近加厚机时，快速区段与慢速区段的总的计数距离，可视为管料10输送入加厚机60的模膛内的输送长度。当然，容易理解，根据光电传感组件150距离加厚机入口的距离以及上述输送长度，精确地计算总计数距离，以及相应的快速区段计数距离以及慢速区段计数距离，也是容易实现的。也就是说，当对管料的加厚长度确定后，即可确定总的计数区段距离，也即计数开始后管料10的行进距离。

另外，脉冲发生器140发出每个脉冲所对应的压轮130的转动距离，也即管料10的行进距离，与脉冲发生器140的脉冲发生频率参数以及压轮130的直径参数有关。在本发明的一个实施方式，可选择合适的参数，以使得脉冲发生器140每发出一个脉冲，表示的管料10行进距离为1mm。当然，容易理解，也可以设置为脉冲发生器140每发出一个脉冲，表示的管料10的行进距离为0.5mm，1.5mm，2mm等合适的整数量或半整数量，以方便脉冲数和行进距离之间的换算。因此，当对管料的加厚长度确定后，亦可确定计数器从开始计数到结束计数(即管料被输送至加厚机模膛内预订位置)的总的计数值。而进一步地，当快速区段和慢速区段的比例关系确定后，即可确定上述的快速行程脉冲参数以及慢速行程脉冲参数。

在本发明中，快速区段和慢速区段的比例，设置为在2-6：1；即快速区段的长度为慢速区段的2至6倍。优选地，快速区段的长度为慢速区段的3倍左右。快速区段的长度大于慢速区段的长度，一方面保证了管料在加热后，能被快速地输送至加厚机，从而避免了热量损失，另一方面，当管料在慢速区运行完毕进行停止操作时，能够迅速使管料停下，以尽可能精确地进行定位。在本发明的实施方式中，快速区段的快速速度值设置为50-60米/分钟，慢速区段的慢速速度值为4-6米/分钟。

在一个示例中，在利用本发明对直径为60.32mm，壁厚为7.11mm的钢管管料进行输送时，从计数器计数开始到计数停止的总的输送长度为320mm，快速行程脉冲参数设置为240，慢速行程参数设置为80。脉冲发生器发出一个脉冲量相当于管料行进1mm。快速速度值设置为50-60米/分钟，慢速速度值设置为4-6米/分钟。

在第二个示例中，在利用本发明对直径为73.02mm，壁厚为9.19mm的钢管管料进行输送时，从计数器计数开始到计数停止的总的输送长度为285mm，快速行程脉冲参数设置为213，慢速行程参数设置为72。脉冲发生器发出一个脉冲量相当于管料行进1mm。快速速度值设置为50-60米/分钟，慢速速度值设置为4-6米/分钟。

在第三个实例中，在利用本发明对直径为88.90mm，壁厚为13.46mm的钢管管料进行输送时，从计数器计数开始到计数停止的总的输送长度为338mm，快速行程脉冲参数设置为255，慢速行程参数设置为83。脉冲发生器发出一个脉冲量相当于管料行进1mm。快速速度值设置为50-60米/分钟，慢速速度值设置为4-6米/分钟。

步骤S200，抬升管料以及压紧管料。

在该步骤中，当辊道组110上的管料10的端部输送至压轮130下方时，对辊道组110进行抬升，使该管料10在轴向方向上与加厚机60的模膛入口63相对准，并下降压轮130，直至与近端辊道夹紧管料10。

当步骤S100的参数设定步骤完成后，即可对管料10进行输送操作。管料10经过在先的加热处理(被加热到1200度左右)后，被辊道组110输送至输送初始位置，在该初始位置，管料10的端部位于压轮130下方。此时，利用辊道组110设置的驱动油缸，对辊道组110进行抬升，直至管料10在轴向方向上与加厚机60的模膛入口63相对准。

然后，利用压轮输送系统120，下降压轮130，使其与近端辊道一起夹紧管料10。如上所述，压轮130对管料10施加的压紧力为30至50KG。

步骤S300，管料在快速区段以快速值行进。

在该步骤中，当光电传感组件150触发计数器230开始计数时，控制系统中的中央处理器220控制变频电机驱动装置114在由上述快速行程脉冲参数所确定的快速区段内，以设定的快速速度值参数驱动输送辊道组110，并由此驱动管料10朝向加厚机60的模膛入口63行进，直至该快速区段运行结束。

当步骤S200完成后，压轮130上的压力传感器发出信号至控制系统，控制系统即可控制在变频电机驱动装置114的驱动下，驱动辊道组带动管料朝向加厚机入口方向运行。当管料端部运行至遮挡住光电传感组件的光发射器152时，接收器154向计数器230发出触发信号，从而计数器230对脉冲发生器140发出的脉冲量开始快速区段的计数。在该快速区段中，管料10在变频电机驱动装置114的驱动下，以设定的快速速度值参数运行。对变频电机驱动装置114的控制，是由中央处理器220通过对变频器112输出电压控制信号来实现的。

当计数器的计数值达到快速行程脉冲参数后，结束快速区段的运行，控制系统即控制变频电机驱动装置114转变为设定的慢速速度值参数进行转动，从而进入步骤S400。

步骤S400，管料在慢速区段以慢速值行进，并至预定位置后停止。

该步骤中，根据上述多个参数，控制系统控制变频电机驱动装置114在由上述慢速行程脉冲参数所确定的慢速区段，以设定的慢速速度值参数驱动输送辊道组110，并由此驱动管料10朝向加厚机60的模膛入口63行进，直至该管料10的端部进入模膛内的预定位置后，停止行进。

当管料10进入慢速区段运行后，计数器230重新开始对由脉冲发生器140发出的脉冲进行计数，当计数器230的计数值与慢速行程脉冲参数相等后，即管料10的端部已进入模膛内预定位置后，控制系统控制变频电机驱动装置114停止运行，从而进入后续的加厚操作。加厚机模膛内的预定位置，是由对管料进行加厚处理的加厚参数决定的，例如加厚端长度、过渡带长度等。

当然，容易理解，当计数器230对快速区段的计数完成后，也可不进行清零操作，而对慢速区段继续进行计数，当计数值等于快速行程脉冲参数以及慢速行程脉冲参数之和时，由控制系统控制变频电机驱动装置114停止运行，从而使管料10的端部进入加厚机模膛内预定位置。

当利用本发明的装置对管料10输送完毕后，压轮130在气缸作用下松开，即可进行常规的加厚操作。例如，以通常的加厚操作为例，加厚机的夹紧上模将管料夹紧，然后加厚机内的镦粗缸带动冲头前进进行镦粗；待镦粗完成后，夹紧上模、锁进缸和水平缸分别回程。此后，压轮130和辊道组110再将加厚后的钢管管料夹紧，并将其拉出加厚机至初始位置，然后压轮130松开，辊道组110下降，并等待下一次管料输送过程。

上述方法，可优选地适用于对2.5至12.7m的待加厚的钢管管料进行输送。所适合输送的管料直径，优选地在60.32至88.9mm之间。

综上所述，本发明的管料输送装置和方法，能够将加热后的钢管管料，快速地输送至加厚机，以进行加厚处理。并且能够实现管料在加厚机内的精确定位，其重复定位精度，可达±1mm。从而解决了管料、尤其是长度较短的短料(例如2.5米短料)难以快速精确地输送至加厚机模膛内的问题。同时，本发明最大限度地减少了管料在输送过程中的热量损失，从而确保了对管料的加厚效果，并提高了生产效率。

Claims (8)

1.一种管料输送装置，用于将经加热处理后的钢管管料输送至加厚机，使得所述管料的预定加厚部分位于所述加厚机的模膛内，以进行加厚处理，其特征在于，所述管料输送装置包括：

可承载所述管料的辊道组，所述辊道组包括多个辊道，并连接有升降驱动装置，在所述升降驱动装置的驱动下，所述辊道组可上升至预定位置，从而使得所述辊道组承载的管料在其轴向方向上与所述加厚机的模膛入口相对准，并且所述辊道组还连接有变频电机驱动装置，在该变频电机驱动装置的驱动下，所述辊道组中的每个辊道可旋转运动，以输送所述管料朝向所述模膛入口行进；

压轮输送系统，该系统利用固定支架，固定设置于所述辊道组中最靠近所述加厚机的近端辊道的上方，其包括驱动气缸以及与驱动气缸输出端相连接的压轮，所述压轮在所述驱动气缸的驱动下，可当管料的端部输送至所述压轮下方时，与所述近端辊道一起将所述管料加紧，并且所述压轮上设置有可与其同轴旋转的脉冲发生器；

控制系统，包括输入单元，中央处理器、计数器以及显示单元，所述计数器与所述脉冲发生器相连接，并且所述中央处理器通过一个变频器与所述变频电机驱动装置相连接，其中所述输入单元向所述中央处理器输送多个参数，该多个参数包括快速行程脉冲参数，慢速行程脉冲参数、快速速度值参数以及慢速速度值参数，所述显示单元用于对所述参数的设定进行显示；

光电传感组件，该光电传感组件设置于所述加厚机和所述辊道组之间，用于触发所述计数器进行计数。

2.根据权利要求1所述的管料输送装置，其特征在于，所述升降驱动装置为驱动油缸。

3.根据权利要求1所述的管料输送装置，其特征在于，所述输入单元为拨码开关，并且所述显示单元为数码管七段显示器。

4.根据权利要求1所述的管料输送装置，其特征在于，所述辊道组包括三个辊道。

5.根据权利要求1所述的管料输送装置，其特征在于，所述中央处理器为S7-300PLC可编程控制器，所述计数器为FM350计数器。

6.一种利用如权利要求1所述的管料输送装置进行管料输送的方法，用于将经加热处理后的钢管管料输送至加厚机，使得所述管料的预定加厚部分位于所述加厚机的模膛内，以进行加厚处理，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

a，利用所述管料输送装置的输入单元，输入多个参数至所述中央处理器，所述多个参数包括快速行程脉冲参数，慢速行程脉冲参数、快速速度值参数以及慢速速度值参数；

b,当所述辊道组上的管料的端部输送至所述压轮下方时，对所述辊道组进行抬升，使该管料在轴向方向上与所述加厚机的模膛入口相对准，并下降所述压轮，直至与所述近端辊道夹紧所述管料；

c，当所述光电传感组件触发所述计数器开始计数时，所述控制系统控制所述变频电机驱动装置在由所述快速行程脉冲参数所确定的快速区段，以设定的快速速度值参数驱动所述输送辊道组，并由此驱动管料朝向所述加厚机的模膛入口行进，直至该快速区段运行结束；

d，根据所述多个参数，所述控制系统控制所述变频电机驱动装置在由所述慢速行程脉冲参数所确定的慢速区段，以设定的慢速速度值参数驱动所述输送辊道组，并由此驱动管料朝向所述加厚机的模膛入口行进，直至该管料的端部进入所述模膛的预定位置后，停止行进。

7.根据权利要求6所述的进行管料输送的方法，其特征在于，所述快速区段长度为所述慢速区段长度的2-7倍。

8.根据权利要求7所述的进行管料输送的方法，其特征在于，所述快速速度值参数为50-60米/分钟，所述慢速速度值参数为4-6米/分钟。