CN105209189A - 用于拉制管子的拉制机器及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

定义纵轴(Y)的用于拉制管子(2)的拉制机器(1)包括：第一模具(3)，其用于借助于心轴(4)的使用来执行管子的拉制；用于改变进入所述第一模具(3)的管子的倾斜度的设备(5)；第二模具(6)，其用于在布置在所述第一模具(3)的下游的管子上执行平整操作；在线系统，其用于检测管子的偏心度；数据处理系统(7)，其用于处理起源于所述检测系统的信号并将用于改变管子的倾斜度(5)的输入数据发送到所述用于改变管子的倾斜度的设备，以便在线地校正管子的偏心度；其中用于检测管子的偏心度的所述在线系统包括布置在所述第一模具(3)的下游的至少三个第一换能器(8)。

Description

用于拉制管子的拉制机器及其使用方法
发明领域
本发明涉及设置有用于检测管子的偏心度的在线系统和用于调节所述偏心度的装置的用于拉制管子的拉制机器。
技术发展水平
设置有在线偏心度检测系统和用于调节所述偏心度的装置的用于拉制管子例如铜管的拉制机器是已知的。
在文档US2010/064750A1中示出的这些机器的例子提供在工作模具的模具保持器上的换能器的使用，工作模具是借助于材料的使用来执行管子的拉制的模具。数据处理系统处理起源于所述换能器的信号并将经处理/过滤的数据发送到机械系统用于调节进入工作模具内的管子的入口角。
系统的操作如下：在拉制期间，管子由布置在工作模具中的换能器连续地测量；为管子表面的每个部分检测的“n”个厚度被发送到PLC，PLC通过使用其中的算法处理它们来使被约束到管子的机械系统移动，因而改变进入工作模具内的管子的入口角。因为旋转支点是工作模具本身，这个作用引起在模具-心轴中的适当变化，因而试图将这“n”个厚度的尺寸变化调整归零。
因为在拉制期间工作模具的温度在350-370℃左右稳定下来且管子温度在80-90℃左右稳定下来，这些温度快速毁坏换能器，其因此具有减小的寿命。
因此，存在制造允许克服前述缺点的用于拉制管子的拉制机器的需要。
发明概述
本发明的主要目的是制造允许管子的偏心度被检测并在线地校正的用于拉制管子的拉制机器，其相对于已知的机器随着时间的过去有增加的可靠性和准确度。
本发明的另一目的是实现用于在借助于所述拉制机器的使用对管子进行拉制的期间来校正管子的偏心度的相关在线方法。
因此本发明提议根据权利要求1的通过制造定义纵轴Y的用于拉制管子的拉制机器来实现上面讨论的目的，拉制机器包括：
第一模具，其用于借助于心轴的使用来执行管子的拉制；
设备，其用于改变进入所述第一模具的管子的倾斜度；
在线检测系统，其用于检测管子的偏心度；
数据处理系统，其用于处理起源于所述检测系统的信号并将用于改变管子的倾斜度的输入数据发送到所述改变管子的倾斜度的设备，以便在线地校正管子的偏心度；
特征在于，提供了用于在布置在所述第一模具的下游对管子执行平整操作的第二模具，以及用于检测管子的偏心度的所述在线检测系统包括布置在所述第一模具的下游并包括至少三个第一换能器的第一检测头。
根据本发明的另一方面，提供了用于借助于根据权利要求10的拉制机器的使用在管子的拉制期间校正管子的偏心度的在线方法，其包括下面的步骤：
借助于第一模具拉制管子；
借助于第二模具在管子上执行平整操作；
借助于第一检测头执行管子的偏心度的第一在线检测；
借助于数据处理系统处理起源于所述第一检测头的信号并将用于改变管子的倾斜度的输入数据发送到所述设备以改变管子相对于纵轴Y的倾斜度并在线地校正管子的偏心度。
本发明的拉制机器目的允许管子在履带拉制期间恢复管子的偏心度的部分，有至少2-4个百分点的减小。例如，系统将偏心度从在入口处的6％恢复到在出口处的2％。
设置有超声换能器的用于检测管子的厚度和因而其偏心度的头的操作原理基于下面的事实：声音借助于伴随主体的原子和分子的弹性变化以取决于被横穿的材料的机械特征的速度(例如钢V＝5900m/s，铜V＝4700m/s)在主体中传播。主体中的瑕疵或不均匀性的存在引起散射现象的出现，散射现象通常与声波的衰减一起出现。超声开始信号(开始回波)和由两种不同的材料的分离表面反射的信号(中间回波)显示在屏幕上作为峰值，其距离与超声波朝着和从探针或换能器行进到相对的反射表面所使用的时间成比例。与光不同，声波需要弹性介质以在其中传播；这解释了为什么声音不在真空中传播。由于这样的原因，第二平整模具的换能器的端部与通道接触，在通道中提供耦合介质例如油。
本发明的机器允许每秒大约5000-15000次扫描被执行，这相当于管子的每毫米大约2-6次采集。
在本发明的第一变形中，第一检测头布置在第二模具的模具保持器中。
在本发明的第二变形中，第一检测头布置在室中，室与纵轴Y同轴并设置在第一模具的模具保持器和第二模具的模具保持器之间。
在本发明的第三变形中，替代地有两个第一检测头：第一个在第二模具的模具保持器中而第二个在前述室中。
在本发明的所有三个变形中，可提供在平整模具的下游的第二检测头以检查校正系统是实际上恢复偏心度还是产生偏心度。
从属权利要求描述本发明的优选实施方式。
附图的简要说明
借助于附图根据作为非限制性的例子公开的用于拉制管子的拉制机器的优选的但不排他的实施方式的详细描述，本发明的另外的特征和优点将变得更明显，其中：
图1示出本发明的机器的实施方式的示意图；
图2示出在图1中的机器的第一部分的示意性截面侧视图；
图2a、2b和2c示出在图2中的机器的所述第一部分的分别沿着平面A-A、沿着平面B-B和沿着平面C-C的截面图；
图3a和3b示出在图1中的机器的第二部分的示意性侧视图；
图4示出本发明的机器的某些部分的操作模式的示意图。
在附图中的相同的参考数字标识相同的元件或部件。
本发明的优选实施方式的详细描述
参考图1到4，描绘了通常由参考数值1指示的用于拉制管子的拉制机器的第一优选实施方式。
定义纵轴Y的这样的拉制机器包括：
第一模具3或工作模具，其用于借助于心轴4的使用来执行管子2的拉制；
设备5，其用于改变进入所述第一模具3的管子的倾斜度；
第二模具6或平整模具，其用于在布置在所述第一模具3的下游的管子上执行平整操作；
在线检测系统，其用于检测管子的偏心度；
数据处理系统7，其用于处理起源于所述检测系统的信号并将用于改变管子的倾斜度的输入数据发送到所述设备5以改变管子的倾斜度，以便在线地校正管子的偏心度.
在本发明的第一有利的变形中，用于检测管子的偏心度的在线系统包括设置有至少三个换能器8——优选地四个换能器——的第一检测头，换能器布置在第二模具6的模具保持器6’中。在平整模具的结构中而不是在工作模具的结构中设置这些换能器允许换能器的有用寿命的增加的持续时间。实际上，第二模具6只执行在管子的外表面上的通过(平整)以确保与管子本身接触，管子的厚度将被测量。因此，第二模具6将经历加热，加热虽然在高水平下但明显低于第一模具3所经历的水平。
此外，另一优点是，在线偏心度检测系统包括布置在所述第二模具6的下游并且也设置有至少三个第二换能器8’——优选地但不一定在数量上是四——的第二检测头9。这个第二检测头允许所得到的偏心度被测量和检查，因而确保系统正校正且不产生另一偏心度。所述第二检测头9优选地设置在履带10的下游，第一模具3和第二模具6布置在履带10上。
换能器8、8’优选地为超声类型并彼此等角度地布置。可在任何情况下使用其它类型的换能器。
在每个检测头中的换能器的数量也可大于四，例如等于六或八。换能器的数量越大，偏心度的测量就越准确，因此用于改变管子的倾斜度的设备5的敏感度应被设计成最大化偏心度测量的准确度。
有利地，插在模具保持器6’中的换能器8的一端与优选地与纵轴Y同轴的第一通道11接触，第一通道设置在模具保持器6’中用于使耦合介质——优选地油例如在拉制期间使用的相同的油——通过。需要在每个换能器和待测试的管子之间插入适当的一层固体、液体或粘性物质(耦合介质)以避免在换能器和管子之间的空气。因为空气具有非常低的声阻抗，它具有非常高的反射系数值，因而不允许来自换能器的辐射表面的超声波适当地通过到管子材料。
优选地在形状上是环形的通道11具有入口导管11’和出口导管11”。有利地，这样的导管11’、11”的配置使得油的供应从底部向上被执行。因此在一个变形中，导管11’和11”沿着同一轴布置，该轴优选地但不一定是垂直的。此外，油的运动是层流的，因为任何漩涡可产生不希望有的起泡的存在。
也通过提供第二通道12得到换能器8的另一增加的持续时间，第二通道12优选地与纵轴Y同轴，在模具保持器6’内部，用于使靠近换能器8的冷却流体通过。用于使例如冷却水通过的这样的第二通道12连同在通道11中通过的油一起允许增加的热分散，热通过拉制和平整操作产生。
室13与纵轴Y同轴地设置在第一模具3和第二模具6之间。
在本发明的第二有利的变形——第一变形的备选形式——中，前述第一检测头可设置在室13中，布置在模具保持器3’和模具保持器6’之间，并包括优选地为超声类型并彼此成等角度的至少三个换能器8”。此外在这种情况下，换能器8”的数量优选地是四或大于四。室13的结构提供用于使耦合介质——优选地拉制用油——通过的通道23，其与换能器8”的端部和与管子2本身接触。这个检测头紧接着在第一模具3中拉制之后和在第二模具6中的平整操作之前检测管子2的偏心度。在工作模具和平整模具之间在这个室中执行测量允许得到更精确的测量，因为管子在室13处、在相对于轴Y的横向方向上不发生移动，由此，换能器8”可位于更靠近管子2处。此外，超声并不横穿不同的材料例如模具被制造所用的材料，因为它在本身和待测量的管子2之间只有油。最后，油的增加的数量和换能器与用于变形加工的热模具的非直接接触使这样的区域更好地用于保护换能器免受过热。
本发明的第三有利的变形——第一和第二变形的备选形式——替代地提供两个第一检测头的存在：一个设置在室13中，布置在模具保持器3’和模具保持器6’之间，并包括至少三个换能器8”，如对第二变形所述的；另一个设置在第二模具6的模具保持器6’中并设置有至少三个换能器8，如对第一变形所述的。
倾斜度改变设备5在上面所述的三个变形的每个中包括两个自定心夹具头20、20’，每个夹具头设置有至少三个辊21、21’。图3a和3b示出具有夹具头20、20’的优选变形，夹具头20、20’具有布置成彼此成90°的四个辊21、21’。辊21、21’以适当的方式成形，使得没有推管子2的边缘但它总是在它的外表面的可能的最大部分上被保持和推动。在这个变形中，夹具头20的四个辊21在夹具头20’的相应的四个辊21’处对齐。在可选的变形中，第一夹具头的辊21可相对于第二夹具头的辊21’偏移45°。
在本发明的一个变形中，设备5沿着中心在工作模具3中的圆的弧移动，如图4b所示。
在第二变形(未示出)中，设备5替代地沿着垂直于纵轴Y的方向线性地移动。
设备5位于离履带10的第一模具3大约1000-2000mm处，且管子的最大弯曲角α相对于轴Y是大约7-8°。
辊单元21、21’的运动是液压的，伺服阀直接组装在相应的液压缸(未示出)上。
下面描述用于借助于前述拉制机器的使用在管子的拉制期间校正管子2的偏心度的在线方法。该方法包括下面的步骤：
借助于设置有芯轴4的第一模具3拉制管子2；
借助于第二模具6在管子2上执行平整操作；
借助于设置有换能器8的第一检测头在所述第一模具3的下游在线地检测管子2的偏心度；
借助于数据处理系统7处理起源于所述第一检测头的信号并将用于改变管子的倾斜度5的输入数据发送到所述设备以改变管子相对于纵轴Y的倾斜度并在线地校正管子的偏心度。
在所述第二模具6处和/或在布置在第一模具3的下游和第二模具6的上游的室13处提供管子2的偏心度的在线检测。
为了提高在将偏心度调节到期望值时的准确度，可借助于布置在第二模具6的下游的另一检测头9提供管子2的偏心度的另一在线检测阶段。起源于所述第二检测头的信号由数据处理系统7处理，且另一输入信号被发送到用于改变管子的倾斜度的设备5。
也可能提供机器的组合并处理上面所述的各种变形的特征。

Claims (12)

1.一种定义纵轴(Y)的用于拉制管子(2)的拉制机器(1)，包括：
第一模具(3)，其用于借助于心轴(4)的使用来执行所述管子的拉制；
倾斜度改变设备(5)，其用于改变进入所述第一模具(3)的所述管子的倾斜度；
在线检测系统，其用于检测所述管子的偏心度；
数据处理系统(7)，其用于处理起源于所述检测系统的信号并将输入数据发送到所述管子的所述倾斜度改变设备(5)以改变所述管子的倾斜度，以便在线地校正所述管子的偏心度；
特征在于，设置了用于对所述管子执行平整操作的第二模具(6)，所述第二模具(6)布置在所述第一模具(3)的下游，以及用于检测所述管子的偏心度的所述在线检测系统包括布置在所述第一模具(3)的下游并包括至少三个第一换能器(8、8”)的第一检测头。
2.如权利要求1所述的机器，其中所述第一检测头布置在所述第二模具(6)的模具保持器(6’)中和/或在与所述纵轴(Y)同轴并设置在所述第一模具(3)的模具保持器(3’)和所述第二模具(6)的所述模具保持器(6’)之间的室(13)中。
3.如权利要求1或2所述的机器，其中所述检测系统包括布置在所述第二模具(6)的下游、包括至少三个第二换能器(8’)的第二检测头(9)。
4.如权利要求3所述的机器，其中所述第二检测头(9)设置在履带(10)的下游，所述第一模具(3)和所述第二模具(6)布置在所述履带(10)上。
5.如权利要求3或4所述的机器，其中所述第二换能器(8’)为超声类型并且彼此等角度间隔。
6.如前述权利要求中的任一项所述的机器，其中所述第一换能器(8、8”)为超声类型并且彼此等角度间隔。
7.如权利要求1所述的机器，其中所述第一换能器(8)的一端与第一通道(11)接触，所述第一通道与所述纵轴(Y)同轴并设置在所述模具保持器(6’)中，用于使耦合介质通过，所述耦合介质优选为油。
8.如权利要求7所述的机器，其中设置有与所述纵轴(Y)同轴并在所述模具保持器(6’)中形成的第二通道(12)，用于使靠近所述第一换能器(8)的冷却流体通过。
9.如前述权利要求中的任一项所述的机器，其中所述倾斜度改变设备(5)包括两个自定心夹具头(20、20’)，每个夹具头具有布置成彼此成90°的四个辊(21、21’)。
10.一种用于借助于根据权利要求1的拉制机器的使用在管子(2)的拉制期间校正所述管子的偏心度的在线方法，所述方法包括下面的步骤：
借助于所述第一模具(3)拉制所述管子(2)；
借助于所述第二模具(6)在所述管子(2)上执行平整操作；
借助于所述第一检测头执行所述管子(2)的偏心度的第一在线检测；
借助于所述数据处理系统(7)处理起源于所述第一检测头的信号并将输入数据发送到所述管子的所述倾斜度改变设备(5)以改变所述管子相对于所述纵轴(Y)的倾斜度并在线地校正所述管子的偏心度。
11.如权利要求10所述的方法，其中在所述第二模具(6)处和/或在布置在所述第一模具(3)的下游和所述第二模具(6)的上游的区域处提供对管子(2)的偏心度的所述第一在线检测。
12.如权利要求10或11所述的方法，其中借助于布置在所述第二模具(6)的下游的第二检测头(9)提供对管子(2)的偏心度的第二在线检测阶段，以及提供借助于所述数据处理系统(7)处理起源于所述第二检测头的信号并将另一输入数据发送到所述管子的所述倾斜度改变设备(5)的阶段。
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