CN106370011A - 热处理井式炉自动化生产及配套装置 - Google Patents

Abstract

热处理自动化生产井式炉，包括井式炉炉盖升降转动自动化、井式炉吊装料盘移动护罩锁定、程序化控制吊车自动吊挂、吊车行进中的精准制动装置。井式炉炉盖升降转动自动化使炉盖自动升起、转动，盖锁自动脱开，炉盖在归位时，盖锁自动锁紧，准确无误地盖好；井式炉吊装料盘移动护罩锁定装置有效地消除了钢丝绳吊盘行走时的摇摆晃动，护罩可防止降温和氧化。程序化控制吊车自动吊挂装置，当吊钩被锁定一个方向，使它自动挂在吊环上，也可以自动脱钩，削除了人工吊挂的不安全因素，提高了吊挂速度，避免了人工被高温炉火烘烤。吊车行进中的链条精准制动，避免了吊车由于惯性造成的误差。本发明节省了人力、物力和财力，提高了产品质量和生产效率。

Description

热处理井式炉自动化生产及配套装置

技术领域

本发明涉及热处理技术领域，特别是涉及热处理井式炉自动化生产及配套装置。

背景技术

井式炉由于封闭性好、容量大、占用空间小、制造简单、工件变型量小等特点，还在广范被使用。但到目前为止，井式炉的结构依旧，还只停留在人工操作上，没能实现自动化生产，主要包括：井式炉炉盖只能按电钮升起却不能自动转动开合，每次转动炉盖都要靠人工用长炉钩使劲地拽拉；关盖时，炉盖和炉口的牙对准才能盖上，由于炉口喷的火不敢靠近，时常找不准位置很难盖上，每天要开关数次，每次得用2—3个人。这样以来，浪费了人力、浪费了时间、浪费了能源、还不安全。吊装料盘移动，由于吊绳软使吊装料盘在行进过程中会不停地晃动摇摆，人工很难稳住，很难在短时间内进入加热炉或等温槽内，浪费时间、炉膛降温、工件降温等；料盘晃动很容易使工件撒落或碰到炉口、炉壁、淬火槽、加热器等造成损坏；吊车在吊装货物时，上、下、前进、后退，如果速度过快，在重力或惯性作用下，都可能会造成冲顶、冲底、撞车等现象，单靠轱辘摩擦刹车是很难控制。而人工操控在时间、速度、精准率等方面，很难达到淬火工艺标准要求。质量不稳定，废品率高，已缠绕在热处理界多少年来的难以解决的难题。要改变这一现状，赶超世界先进水平，就必须改变传统的加工操作方式，实现井式炉自动化。

发明内容

本发明是针对井式炉实现自动化所存在的技术难题，逐个攻克并研制了一系列最佳配套的热处理井式炉自动化生产及配套装置，其核心内容是：1、井式炉炉盖自动开合装置、2、井式炉吊装料盘移动护罩锁定装置、3、程序化控制吊车自动吊挂装置；4、吊车行进中的链条精准制动装置。

采用的技术方案是：

热处理井式炉自动化生产及配套装置，包括井式炉炉盖自动开合装置、井式炉吊装料盘移动护罩锁定装置、程序化控制吊车自动吊挂装置、吊车行进中的链条精准制动装置。

所述的井式炉炉盖自动开合装置，包括装在井式炉炉体上的升降轴、装在升降轴上的炉臂、固定在炉臂下面的井式炉炉盖、齿轮箱、升降花键轴、驱动链轮、从动链轮及链条和盖挡。所述齿轮箱由电机驱动，安装在井式炉炉台上，升降花键轴固定在升降轴顶端，从动链轮中心铣成与升降花键轴对应的花键型内孔，套装在升降花键轴上，齿轮箱的输出轴的驱动链轮，与升降花键轴上从动链轮通过链条连接，启动时，升降轴带动井式炉炉盖升降，升降花键轴随着井式炉炉盖升降而在从动链轮的轮盘中心上下滑动，驱动链轮通过链条带动从动链轮转动，同时也带动升降花键轴转动，从而使炉盖自动转动。在炉盖转回关盖的终端，安装有定位用的自锁盖挡，盖挡由铁制的自动球锁和两个平行弹性柱体组成，自动球锁的锁球夹在两个平行弹性柱体内锁住炉盖，当炉盖上升转动打开时，锁球脱开弹性柱体；当炉盖转动关闭时，锁球就会插入停留在原位的弹性柱体内，炉盖会准确无误地下降到止定位置上。

所述的井式炉吊装料盘移动护罩锁定装置：包括吊车、吊装在吊车上的料盘、罩在料盘上的圆型铁罩、滑杆、滑块、滚珠丝杠，减速电机及弹簧锁。圆型铁罩安装在吊车下端，圆型铁罩两侧设有两根滑杆，两根滑杆分别固定在吊车前后，圆型铁罩两侧相对两根滑杆固定连接两个滑块。滚珠丝杠设在其中一根滑杆的一侧，滚珠丝杠连接装在吊车上的减速电机输出轴，圆型铁罩由两根钢丝绳吊着，两根钢丝绳的另一端分别绕经滑轮改变方向与滚珠丝杠的螺母两侧连接，当减速电机驱动滚珠丝杠转动时，拉动钢丝绳，使圆型铁罩通过滑块沿滑杆可以上下升降。为防止料盘与圆型铁罩在行走时的惯性发生碰撞，在圆型铁罩的裙部安装有两个由弹簧在背后顶着锁紧轮构成的弹簧锁，锁住料盘化解惯性引起的冲击。

所述的程序化控制吊车自动吊挂装置，包括吊车及轨道、吊钩、钢丝绳、动滑轮、定位销、吊环、料盘、司服电机，将活动旋转的吊钩用定位销固定，使其与吊车行走方向一致，与吊环面垂直，采用司服电机和变频器控制吊车行走、升降缓冲速度，整体动作为：首先让吊钩下降到吊环的一侧，再平移进入吊环内，吊钩挂住料盘上端的吊环后缓慢上升，这样就达到了自动挂钩目的；自动脱钩，就是吊钩吊着料盘缓慢着陆后，继续下降到吊环中心部位，再脱钩平移出来，然后上升致原位；整体动作为PLC控制。

所述的吊车行进中的链条精准制动装置，采用一根与轨道一般长的制动链条，两头拉紧固定，在吊车（电葫芦吊车）两个大、小齿轮前面又配有同样大小，相同模数、齿数的一大一小齿轮，使其一起联动。在后装的大齿轮中伸出一根与大齿轮同步转动的制动花键轴，在制动花键轴上安装带花键轴孔的制动链轮，大齿轮的制动花键轴转动带动制动链轮转动与制动链条咬合可以随时制动，为使制动链条不偏离轨道，准确无误地咬合制动链条，在制动链轮前后两端安装有滚轮，逼住制动链条按照自己的轨道运行，达到精准制动。

上述的盖挡，由铁制的自动球锁和两个平行弹性柱体组成，自动球锁的锁球夹在两个平行弹性柱体内锁住炉盖，当炉盖上升转动打开时，锁球脱开弹性柱体；当炉盖转动关闭时，锁球就会插入停留在原位的弹性柱体内，炉盖会准确无误地下降到止定位置上。

上述的料盘护罩弹力锁，由于料盘与铁罩之间存在一定间隙，在行走时由于惯性发生碰撞，故在圆型铁罩的裙部行走方向，安装两个由弹簧在背后顶着的滚轮，间隙由后面的丝杆上备帽来调整，当料盘上升到护罩的裙部时，料盘将锁紧轮压进弹簧管内，这样靠弹簧的压力锁顶住料盘，化解惯性引起的冲击，达到行走平稳的目的。

本发明取得的积极效果是：

1、井式炉炉盖自动升起、转动，盖锁自动脱开，炉盖回归时，盖锁自动锁紧，准确无误；省时省力；节省能源；生产安全。

2、铁罩和弹性锁有效地消除了钢丝绳吊料盘行走时的摇摆晃动；兜住料盘上摆放的工件，使之不易散落；起到保温作用；隔绝空气防止氧化；省时省力等。

3、采用了PLC程序驱动吊车自动吊挂，解除了人工吊挂的危险，避免了工人被高温炉的烘烤，提高了吊挂的速度，大大减少人工操作所造成的失误，为井式炉高效、便捷、顺利地进行热处理加工，奠定了基础。

4、吊车行进中的链条精准制动，解决了吊车行走打滑问题。吊车轨道轮由于贯性，在刹车后产生滑动摩擦和位移，偏离了电脑控制的指定位置，刹不住车，无法实现自动化。而采用了齿轮控制链轮咬合链条，从而达到了精准制动的目的。这一问题的解决，使井式炉淬火实现自动化，变成了现实。

附图说明

图1是本发明井式炉炉盖自动升起、转动结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是本发明铁罩与料盘安装示意图。

图4是本发明铁罩锁料盘示意图。

图5是吊车自动吊挂料盘下降到位示意图。

图6是吊车自动吊挂料盘平移位示意图。

图7是吊车自动吊挂料盘上升示意图。

图8是本发明吊车行进中的链条精准制动示意图。

具体实施方式

热处理井式炉自动化生产及配套装置，包括井式炉炉盖自动开合装置、井式炉吊装料盘移动护罩锁定装置、程序化控制吊车自动吊挂装置、吊车行进中的链条精准制动装置。

所述的井式炉炉盖自动开合装置，包括装在井式炉炉体1上的升降轴12、装在升降轴上的炉臂3、固定在炉臂下面的井式炉炉盖2、齿轮箱8、升降花键轴11、驱动链轮10、驱动链条9及盖挡4（见图1、图2）。齿轮箱8由电机7驱动安装在井式炉炉盖2上，所述升降花键轴11固定在升降轴12顶端，所述驱动链轮10中心铣成与升降花键轴11对应的花键型内孔，将驱动链轮10套装在升降花键轴11上，齿轮箱8的输出轴装有主动链轮，主动链轮与升降花键轴上驱动链轮10通过驱动链条9连接，升降轴12带动井式炉炉盖2升降，升降花键轴11随着井式炉炉盖升降而在驱动链轮10的轮盘中心上下滑动，链轮转动带动花键轴转动，从而使炉盖自动转动，并在炉盖回转关盖的终端安装有作为定位用的自锁盖挡4，使每一次关盖都能按照指定位置盖好。所述盖挡4，由铁制的自动球锁5和两个平行弹性柱体6组成，自动球锁5的锁球夹在两个平行弹性柱体6内锁住炉盖2，当炉盖上升转动打开时，锁球脱开弹性柱体；当炉盖转动关闭时，锁球就会插入停留在原位的弹性柱体内，炉盖会准确无误地下降到止定位置上。在这里，开锁解锁力度都要恰到好处，平行弹性柱体过松，关盖速度过快，冲击力大很容易反弹出来；平行弹性柱体过紧，开盖时又很难挣脱开；关盖时，冲击力小，又很难锁上，所以需要很好地调整。综上这一系列的动作都是由信号传导致电脑系统控制，速度由变频器控制，这样就实现了自动开关炉盖的理想效果。

所述的井式炉吊装料盘移动护罩锁定装置，包括吊车13、吊装料盘15、罩在料盘上的圆型铁罩14、滑杆18、滑块17、滚珠丝杠20，减速电机19及弹簧锁16（见图3、图4）。圆型铁罩14安装在吊车13下端，圆型铁罩14两侧设有两根滑杆18，两根滑杆18分别固定在吊车13前后，圆型铁罩14两侧相对两根滑杆固定连接两个滑块17。滚珠丝杠20设在其中一根滑杆18的一侧，滚珠丝杠20连接装在吊车上的减速电机19输出轴，圆型铁罩14由两根钢丝绳吊着，两根钢丝绳的另一端分别绕经滑轮改变方向与滚珠丝杠18的螺母两侧连接，当减速电机驱动滚珠丝杠转动时，拉动钢丝绳，使圆型铁罩通过滑块沿滑杆可以上下升降。料盘上升时，铁罩下降迎合；当料盘下降时，铁罩上升，让出高度空间，便于观察吊钩，更方便装卸工件。由于料盘与铁罩之间存在一定间隙，在行走时由于惯性发生碰撞，故在圆型铁罩14的裙部行走方向，安装两个由弹簧在背后顶着的弹簧锁16锁住料盘化解惯性引起的冲击。

所述的程序化控制吊车自动吊挂装置，如图5、图6、图7所示，包括吊车13及轨道26、吊钩25、钢丝绳22、动滑轮23、定位销24、吊环27、料盘15、司服电机21。将活动旋转的吊钩25用定位销24固定，使其与吊车行走方向一致，与吊环27面垂直，采用司服电机21和变频器控制吊车行走、升降缓冲速度。整体动作为：首先让吊钩下降到吊环的一侧，再平移进入吊环内，吊钩挂住料盘15上端的吊环后缓慢上升，这样就达到了自动挂钩目的。自动脱钩，就是吊钩吊着料盘缓慢着陆后，继续下降到吊环中心部位，再脱钩平移出来，然后上升致原位。整体动作为PLC控制。

所述的吊车行进中的链条精准制动装置，图8所示，采用一根与轨道26一般长的制动链条31，两头拉紧固定，在吊车（电葫芦吊车）两个大、小齿轮前面又配有同样大小，相同模数、齿数的一大一小齿轮28，使其一起联动。在后装的大齿轮中伸出一根与大齿轮同步转动的制动花键轴29，在制动花键轴29上安装带花键轴孔的制动链轮30，大齿轮的制动花键轴转动带动制动链轮转动与制动链条31咬合可以随时制动，为使制动链条不偏离轨道，准确无误地咬合制动链条，在制动链轮30前后两端安装有滚轮32，逼住制动链条按照自己的轨道运行，达到精准制动。

以贝氏体淬火过程作一例举，将以上各个环节的动作融汇在一起，进行编程，整体动作为：①料盘放在指定位置装卸工件，设为原点；②吊钩下来自动进入吊环内，将装满工件的料盘吊起，这时护罩随之下降，将料盘罩住，弹簧锁自动锁定；③电葫芦吊同时缓慢起动前行，逐步加速，然后进入匀速状态，在这个过程中，由于护罩已锁定料盘，所以，不会出现晃动，行走比较稳当；④吊车即将停止在加热炉的一侧，这时需要有一个缓冲减速制动过程，最后慢慢停稳，等待进炉；这个从缓慢起动到缓慢停止程序控制的快慢动作，贯穿吊车行走的每个过程。⑤当加热炉炉盖自动升起，自锁盖挡也随着升起在固定位置不动，炉盖从盖锁中脱开，转向炉的一侧指定位置；⑥吊车吊着料盘行走到加热炉的炉口上端，待停稳后，对准炉口，迅速下降进入炉底，并进行缓冲软着陆；⑦吊钩随着吊车移动，自动脱开吊环，快速上升，护罩也随着上升，跟着吊车移动到一侧；⑧炉盖转回原位，自锁盖挡锁住炉盖，顺着定位的铁杆下到炉口，盖严炉盖；⑨吊车带着护罩快速返回原点待命。这样就完成了第一阶段的工作；⑩当加热炉内工件加热到870℃左右，约2小时，自动发出警报通知，1号等温槽盖自动打开；⑾随后吊车带着护罩缓步启动，前行至加热炉的一侧；⑿加热炉炉盖再次升起，转到指定位置；⒀吊车进入加热炉炉口下钩，自动挂住吊环后上升；⒁料盘出炉后，护罩下滑迎接，罩住料盘和工件并锁住；⒂前行至1号等温槽上端正中位置，工件随料盘下槽盐浴淬火，同时护罩自动上升，盐液中吊盘上下串动，5分钟后缓慢放到槽底等温，随即吊车自动脱钩上升，返回原点待命，等温槽盖自动关上，这样就完成第二阶段工作；⒃工件在1号等温槽内等温2—3个小时后，1号、2号等温槽盖同时自动打开，吊车启动，行至1号等温槽上方，下钩将槽中料盘吊出，放到2号等温槽内，继续等温2—3小时；⒅吊车返回原点待命，同时两等温槽盖落下关闭保温。⒆ 2—3小时后，2号等温槽盖自动打开，待命的吊车再次启动，直接行至2号等温槽处，将2号槽内的工件吊出，升到半空停至5分钟，凜一凜盐水，再行至清洗槽上端，同时护罩上升，工件在空中停留10分钟降温，等到与水温接近时下槽进行清洗，自动上下串动，清洗完后，料盘上升，同时护罩下降迎合，罩住后返回原位，护罩上升，成品工件落地后卸活。这样就完成了一系列，一整套的动作，实现了井式炉贝氏体淬火整体自动化，这样周而复始地循环下去。

Claims (3)

1.热处理井式炉自动化生产及配套装置，包括井式炉炉盖升降转动自动化装置、井式炉吊装料盘移动护罩锁定装置、程序化控制吊车自动吊挂装置、吊车行进中的精准制动装置，其特征在于：

所述的井式炉炉盖升降转动自动化装置，包括装在井式炉炉体（1）上的升降轴（12）、装在升降轴上的炉臂（3）、固定在炉臂下面的井式炉炉盖（2）、齿轮箱（8）、升降花键轴（11）、驱动链轮（10）、驱动链条（9）及盖挡（4），所述齿轮箱（8）由电机（7）驱动安装在井式炉炉盖（2）上，所述升降花键轴（11）固定在升降轴（12）顶端，所述驱动链轮（10）中心铣成与升降花键轴对应的花键型内孔，将驱动链轮（10）套装在升降花键轴（11）上，齿轮箱（8）的输出轴装有主动链轮，主动链轮与升降花键轴上驱动链轮（10）通过驱动链条（9）连接，升降轴带动井式炉炉盖升降，升降花键轴（11）随着井式炉炉盖升降而在驱动链轮（10）的轮盘中心上下滑动，驱动链轮转动带动升降花键轴转动，从而使炉盖自动转动，并在炉盖回转关盖的终端安装有作为定位用的自锁盖挡（4），使每一次关盖都能按照指定位置盖好；

所述的井式炉吊装料盘移动护罩锁定装置，包括吊车（13）、吊装在吊车上的料盘（15）、罩在料盘上的圆型铁罩（14）、滑杆（18）、滑块（17）、滚珠丝杠（20），减速电机（19）及弹簧锁（16），所述的圆型铁罩（14）安装在吊车（13）下端，圆型铁罩（14）两侧设有两根滑杆（18），两根滑杆（18）分别固定在吊车（13）前后，圆型铁罩（14）两侧相对两根滑杆固定连接两个滑块（17），所述滚珠丝杠（20）设在其中一根滑杆（18）的一侧，滚珠丝杠（20）连接装在吊车（13）上的减速电机（19）输出轴，所述圆型铁罩（14）由两根钢丝绳吊着，两根钢丝绳的另一端分别绕经滑轮改变方向与滚珠丝杠（20）的螺母两侧连接，当减速电机驱动滚珠丝杠转动时，拉动钢丝绳，使圆型铁罩通过滑块沿滑杆上下升降，在圆型铁罩（14）的裙部安装有两个由弹簧在背后顶着锁紧轮构成的弹簧锁（16），锁住料盘化解惯性引起的冲击；

所述的程序化控制吊车自动吊挂装置，包括吊车（13）及轨道（26）、吊钩（25）、钢丝绳（22）、动滑轮（23）、定位销（24）、吊环（27）、料盘（15）、司服电机（21），将活动旋转的吊钩（25）用定位销（24）固定，使其与吊车行走方向一致，与吊环（27）面垂直，采用司服电机（21）和变频器控制吊车行走、升降缓冲速度，整体动作为：首先让吊钩下降到吊环的一侧，再平移进入吊环内，吊钩挂住料盘（15）上端的吊环后上升，自动脱钩，就是吊钩吊着料盘缓慢着陆后，继续下降到吊环中心部位，再脱钩平移出来，然后上升致原位；整体动作为PLC控制；

所述的吊车行进中的精准制动装置，包括采用一根与轨道（26）一般长的制动链条（31），两头拉紧固定，在吊车两个大、小齿轮前面又配有同样大小，相同模数、齿数的一大一小齿轮（28），使其一起联动，在后装的大齿轮中伸出一根与大齿轮同步转动的花键轴（29），在花键轴（29）上安装带花键轴孔的链轮（30），当大齿轮的制动时，通过花键轴连带链轮咬合链条（31）可以随时制动，为使链条不偏离轨道，链轮准确无误地咬合链条，在链轮（30）前后两端安装有滚轮（32），逼住链条按照自己的轨道运行，达到精准制动。

2.根据权利要求1所述的热处理井式炉自动化生产及配套装置，其特征在于所述的盖挡（4），由铁制的自动球锁（5）和两个平行弹性柱体（6）组成，自动球锁（5）的锁球夹在两个平行弹性柱体（6）内锁住炉盖，当炉盖上升转动打开时，锁球脱开弹性柱体；当炉盖转动关闭时，锁球就会插入停留在原位的弹性柱体内，炉盖会准确无误地下降到止定位置上。

3.根据权利要求1所述的热处理井式炉自动化生产及配套装置，其特征在于所述的料盘护罩弹力锁（5），由于料盘（15）与圆形铁罩（14）之间存在一定间隙，在行走时由于惯性发生碰撞，故在圆型铁罩的裙部行走方向，安装两个由弹簧在背后顶着的弹簧锁紧轮（16），间隙由后面的丝杆上备帽来调整，当料盘上升到护罩的裙部时，料盘将锁紧轮压进弹簧管内，这样靠弹簧的压力锁顶住料盘，化解惯性引起的冲击，达到行走平稳的目的。