CN110803514A - 一种不锈钢棒高温穿孔工艺用钢棒温度监控及分拣装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种不锈钢棒高温穿孔工艺用钢棒温度监控及分拣装置，包括设于传送带上的温度传感器与钢棒分拣单元、与钢棒分拣单元并列设置的钢棒回收单元，以及分别与温度传感器、钢棒分拣单元及钢棒回收单元电连接的控制器。与现有技术相比，本发明操作简单方便，自动化水平高，可以做到不停机不停产自动分拣不合格钢坯，对企业声场有重大意义；并且，本发明所用的电机为三相交流电机与单项交流电机，均属于实际生产中常用的普通电机，钢棒分拣单元具有结构简单、易于控制、成本较低的优点；此外，本发明通过激光温度传感器及电脑得到钢棒出炉的温度，精确度高，误差仅为±15℃。

Description

一种不锈钢棒高温穿孔工艺用钢棒温度监控及分拣装置

技术领域

本发明属于无缝钢管生产设备技术领域，涉及一种不锈钢棒高温穿孔工艺用钢棒温度监控及分拣装置。

背景技术

冷轧不锈钢无缝钢管通常采用将一定壁厚的不锈钢无缝基管经冷拉而成，基管的制造工艺对冷拉后的不锈钢无缝钢管性能影响较大。不锈钢无缝基管的生产过程通常包括将不锈钢棒高温加热到一定温度后穿孔拉拔成型，经水冷降温后完成。

不锈钢棒穿孔拉拔前的温度与不锈钢棒基管的组织结构及性能密切相关，严苛的应用环境对不锈钢无缝钢管的组织结构及物理性能提出较为严格要求，需要从基管的生产开始严格把关。

发明内容

本发明的目的是保证不锈钢棒穿孔拉拔前温度的一致性，阻止温度不符合要求的钢棒进入穿孔拉拔工序，从而在保证不锈钢棒材质符合要求的前提下，避免因温度差异过大影响不锈钢基管的性能，进而提供一种不锈钢棒高温穿孔工艺用钢棒温度监控及分拣装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种不锈钢棒高温穿孔工艺用钢棒温度监控及分拣装置，包括架设于传送带上的温度传感器与钢棒分拣单元、与钢棒分拣单元并列设置的钢棒回收单元，以及分别与温度传感器、钢棒分拣单元及钢棒回收单元电连接的控制器。

所述的温度传感器为激光温度传感器，用于检测传送过程中的高温不锈钢棒的温度，所述的控制器为具有于PLC控制系统的电脑。激光温度传感器通过转换器将采集到的温度信号传输至控制器，控制器根据设定温度判断该不锈钢棒温度是否达标，若检测结果不合格，则控制钢棒分拣单元将不合格的不锈钢棒分拣运送至钢棒回收单元进行回收。

进一步地，所述的钢棒分拣单元包括架设于传送带上的框架、移动设于框架上的位移机构以及设于位移机构上的抓取升降机构。

所述的位移机构可带动抓取升降机构沿着框架行进，使抓取升降机构在不锈钢棒流水线与钢棒回收单元之间往复运动，工作时，通过抓取升降机构将不合格的不锈钢棒抓起，再通过位移机构将该不锈钢棒运送至钢棒回收单元。

进一步地，所述的位移机构包括滑动设于框架上的移动平台、设于移动平台上的位移电机、设于位移电机输出轴一端的位移齿轮、多个设于框架上的齿条增高板以及设于齿条增高板上的位移齿条，所述的位移齿轮与位移齿条相啮合。

所述的位移齿轮与位移电机的输出轴键连接，位移电机带动位移齿轮转动，使位移齿轮与位移齿条啮合传动，进而实现移动平台沿位移齿条方向移动。

进一步地，所述的框架上并列设有滚道，所述的移动平台与滚道之间设有滚轮组件；

所述的滚轮组件包括设于移动平台底部的转接支架、设于转接支架上的传动轴，以及固定连接于传动轴两端的滚轮，所述的滚轮滑动设于滚道内，所述的滚轮为深沟球轴承。

所述的深沟球轴承的内圈通过轴肩与挡圈固定于传动轴两端，使得深沟球轴承的外圈可在滚道内滚动，进而实现移动平台在框架上滑动。

进一步地，所述的抓取升降机构包括设于移动平台上的升降电机、设于移动平台底部的升降框架组件、与升降电机传动连接的升降丝杆、套设于升降丝杆上的丝杆螺母、与丝杆螺母固定连接的升降限位组件，以及与升降限位组件固定连接的抓取组件。

所述的升降电机与升降丝杆之间设有联轴器，并通过联轴器传动连接，所述的升降电机带动升降丝杆转动，使丝杆螺母沿升降丝杆上下移动，进而带动抓取组件升降。

作为优选的技术方案，所述的升降电机为三相交流电机。

进一步地，所述的升降框架组件包括并列设于移动平台底部的2个升降支撑板以及一上一下分别设于2个升降支撑板之间的上轴承座及下轴承座，所述的升降丝杆穿过上轴承座并位于移动平台与下轴承座之间；

所述的上轴承座上设有深沟球轴承，所述的下轴承座上设有推力球轴承，所述的深沟球轴承及推力球轴承分别套设于升降丝杆外，所述的下轴承座外还设有轴承端盖，所述的推力球轴承通过轴承端盖固定于下轴承座上。

所述的上轴承座与2个升降支撑板之间、下轴承座与2个升降支撑板之间均通过螺钉固定连接。

所述的升降框架组件用于固定升降丝杆，通过上轴承座上的深沟球轴承及下轴承座上的推力球轴承实现升降丝杆的轴向及径向的支撑与定位，使升降丝杆平稳运转。

进一步地，所述的升降限位组件包括并列设于上轴承座与下轴承座之间的限位光轴以及套设于限位光轴外的升降平台，所述的升降平台与丝杆螺母固定连接。

所述的升降平台的两端分别开设有与限位光轴相适配的限位通孔，所述的限位通孔内设有铜套，用于减少限位光轴与升降平台之间的摩擦阻力。

通过升降限位组件限制抓取组件的运动，使抓取组件仅能沿升降丝杆的轴向上下运动，而不发生转动。

进一步地，所述的抓取组件包括与升降平台固定连接的升降顶板、与升降顶板固定连接的连接竖板、设于下轴承座下方并与连接竖板的端部固定连接的连接底板，以及设于连接底板两端的抓手。

所述的抓手为与不锈钢棒外形相适配的钩状抓手。所述的抓手随升降顶板、连接竖板及连接底板上下运动，以分拣抓取不锈钢棒。

进一步地，所述的连接底板的长度大于连接竖板之间的间距，并且所述的连接底板的两端沿长度方向分别开设有多个连接通孔，所述的抓手的一端固定于连接通孔内。

可将抓手的一端安装于不同连接通孔内，以适配不同长度的不锈钢棒。

进一步地，所述的钢棒回收单元包括并列设置的推动回收组件及回收池，所述的推动回收组件包括与回收池并列设置的回收支架、设于回收支架上的安装底板、设于安装底板上的推进电机及辊道、设于推进电机输出轴上的推进齿轮、设于辊道上并与推进齿轮相啮合的推进齿条；

所述的辊道包括设于安装底板上的一对转动支撑板、设于转动支撑板之间的多个转动轴以及套设于转动轴外的深沟球轴承，所述的推进齿条滑动设于深沟球轴承上。

待钢棒分拣单元将不锈钢棒运送至钢棒回收单元时，所述的推进电机带动推进齿轮转动，使推进齿条在深沟球轴承上向不锈钢棒方向运动，将抓手上的不锈钢棒推落至回收池内，进行回收。

作为优选的技术方案，所述的回收池为水池。

作为优选的技术方案，所述的钢棒分拣单元及钢棒回收单元上还设有行程开关，用于限位及避免发生碰撞损伤。

工作原理：本装置首先通过激光温度传感器对流水线上的不锈钢棒进行温度检测，检测结果经转换器处理后反馈至电脑，电脑根据检测结果及校正程序得到不锈钢棒的实时温度，并与设定温度进行对比，以判断该不锈钢棒温度是否合格；

若判断结果为不合格，则通过内置的PLC控制系统以控制得电失电的方式，启动并控制钢棒分拣单元及钢棒回收单元工作，将不合格的锈钢棒分拣回收；

分拣过程中，位于流水线正上方的升降电机带动升降丝杆正向转动，使丝杆螺母沿着升降丝杆向下移动，从而带动抓取组件下降，通过钩状的抓手抓取不锈钢棒，随后升降电机反向转动带动，使抓手随丝杆螺母上升，离开流水线，之后位移电机工作，带动位移齿轮在位移齿条上啮合转动，使移动平台携带不锈钢棒沿框架移动至钢棒回收单元处，并控制升降电机使不锈钢棒位于设定高度处；

回收过程中，推进电机得电带动推进齿轮转动，使推进齿条在深沟球轴承上向不锈钢棒方向运动，将抓手上的不锈钢棒推落至回收池内，进行回收。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1)本发明操作简单方便，通过电脑即可启动并控制装置运行，自动化水平高，可以做到不停机不停产自动分拣不合格钢坯，对企业声场有重大意义；

2)本发明所用的电机为三相交流电机与单项交流电机，均属于实际生产中常用的普通电机，钢棒分拣单元具有控制简单、成本较低的优点；

3)本发明通过电脑后台程序运行对不锈钢棒温度进行校正，利用转换器将激光温度传感器测得的实时温度T05输入程序，然后经过一系列算法排除外界室温干扰，得到钢棒出炉的温度T03，精确度高，误差仅为±15℃。

附图说明

图1为本发明中一种不锈钢棒高温穿孔工艺用钢棒温度监控及分拣装置的结构示意图；

图2为位移机构的结构示意图；

图3为抓取升降机构的结构示意图；

图4为钢棒回收单元的结构示意图；

图5为不锈钢棒高温穿孔工艺用钢棒温度监控及分拣装置的工作流程图；

图中标记说明：

1-抓手、2-框架、3-升降丝杆、4-丝杆螺母、5-升降电机、6-升降支撑板、7- 下轴承座、8-限位光轴、9-上轴承座、10-推力球轴承、11-滚道、12-位移齿条、13- 滚轮、14-移动平台、15-升降平台、16-齿条增高板、17-转接支架、18-升降顶板、 19-传动轴、20-螺钉、21-推进电机、22-回收支架、23-转动支撑板、24-推进齿轮、 25-转动轴、26-安装底板、27-轴承端盖、28-位移电机、29-连接竖板、30-连接底板、 31-连接通孔、32-推进齿条。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

如图1、图2、图3、图4及图5所示，一种不锈钢棒高温穿孔工艺用钢棒温度监控及分拣装置，包括抓手1、框架2、升降丝杆3、丝杆螺母4、升降电机5、升降支撑板6、下轴承座7、限位光轴8、上轴承座9、推力球轴承10、滚道11、位移齿条12、滚轮13、移动平台14、升降平台15、齿条增高板16、转接支架17、升降顶板18、传动轴19、螺钉20、推进电机21、回收支架22、转动支撑板23、推进齿轮24、转动轴25、安装底板26、轴承端盖27以及位移电机28。

抓手1依次通过连接底板30、连接竖板29及升降顶板18固定于升降平台15 上，升降平台15通过内六角螺栓锁紧在丝杆螺母4上，随着丝杆螺母4在升降丝杆3上上下移动，升降平台15起到轴向定位并固定的作用，升降支撑板6和下轴承座7组成上下运动框架，升降丝杆3通过推力球轴承10和深沟球轴承固定在轴承座7和移动平台14上，限位光轴8通过孔位固定在升降平台15两端来限位升降平台15，限位光轴8与升降平台15之间设有铜套用于减少摩擦阻力，升降电机5 的输出轴及升降丝杆3分别与联轴器的两端键连接，升降电机5通过螺栓固定在移动平台14上。

传动轴19通过转接支架17固定在移动平台14上，滚轮13选用深沟球轴承，并通过轴肩与挡圈固定于传动轴19两端，深沟球轴承13可以在滚道11凹槽中滚动，滚道11固定在框架2上，位移电机28固定在移动平台14上，位移电机28 输出轴上键连接有位移齿轮，该位移齿轮与固定于齿条增高板16上的位移齿条12 啮合传动。

转动轴25固定在转动支撑板23上，转动支撑板23通过螺栓固定连接于安装底板26上，安装底板26也通过锁紧螺母与支架22连接，深沟球轴承通过深沟球轴承两侧的转动支撑板23限位固定在转动轴25上，深沟球轴承上设有推进齿条 32，该推进齿条32与深沟球轴承线面接触摩擦，推进电机21通过螺栓螺母固定在安装底板26上，推进电机21的输出轴上键连接有推进齿轮24，该推进齿轮24与推进齿条32啮合传动。

本装置上还装有行程开关用来限位和避免发生碰撞损伤，升降电机5、位移电机28及推进电机21与内置PLC控制系统的控制器电连接。通过PLC控制系统控制上述电机得电与失电，控制器与激光温度传感器相连，可以远程精确测量高温钢棒的实时温度，并由电脑控制程序将其转换为数字信号加以处理与对比，然后做出判断是否启动PLC控制系统。

实施例2：

如图1所示的一种不锈钢棒高温穿孔工艺用钢棒温度监控及分拣装置，包括架设于传送带上的温度传感器与钢棒分拣单元、与钢棒分拣单元并列设置的钢棒回收单元，以及分别与温度传感器、钢棒分拣单元及钢棒回收单元电连接的控制器。

其中，钢棒分拣单元包括架设于传送带上的框架2、移动设于框架2上的位移机构以及设于位移机构上的抓取升降机构。如图2所示的位移机构包括滑动设于框架2上的移动平台14、设于移动平台14上的位移电机28、设于位移电机28输出轴一端的位移齿轮、多个设于框架2上的齿条增高板16以及设于齿条增高板16 上的位移齿条12，位移齿轮与位移齿条12相啮合。

框架2上并列设有滚道11，移动平台14与滚道11之间设有滚轮组件；滚轮组件包括设于移动平台14底部的转接支架17、设于转接支架17上的传动轴19，以及固定连接于传动轴19两端的滚轮13，滚轮13滑动设于滚道11内，滚轮13 为深沟球轴承，该深沟球轴承的内圈通过轴肩与挡圈固定于传动轴19两端，使得深沟球轴承的外圈可在滚道11内滚动，进而实现移动平台14在框架2上滑动。

如图3所示的抓取升降机构包括设于移动平台14上的升降电机5、设于移动平台14底部的升降框架组件、与升降电机5传动连接的升降丝杆3、套设于升降丝杆3上的丝杆螺母4、与丝杆螺母4固定连接的升降限位组件，以及与升降限位组件固定连接的抓取组件。

升降电机5与升降丝杆3之间设有联轴器，并通过联轴器传动连接，升降电机 5带动升降丝杆3转动，使丝杆螺母4沿升降丝杆3上下移动，进而带动抓取组件升降，其中，升降电机5为三相交流电机。

升降框架组件包括并列设于移动平台14底部的2个升降支撑板6以及一上一下分别设于2个升降支撑板6之间的上轴承座9及下轴承座7，升降丝杆3穿过上轴承座9并位于移动平台14与下轴承座7之间；上轴承座9上设有深沟球轴承，下轴承座7上设有推力球轴承10，深沟球轴承及推力球轴承10分别套设于升降丝杆3外，下轴承座7外还设有轴承端盖27，推力球轴承10通过轴承端盖27固定于下轴承座7上。上轴承座9与2个升降支撑板6之间、下轴承座7与2个升降支撑板6之间均通过螺钉20固定连接。

升降限位组件包括并列设于上轴承座9与下轴承座7之间的限位光轴8以及套设于限位光轴8外的升降平台15，升降平台15与丝杆螺母4固定连接。升降平台 15的两端分别开设有与限位光轴8相适配的限位通孔，限位通孔内设有铜套，用于减少限位光轴8与升降平台15之间的摩擦阻力。

抓取组件包括与升降平台15固定连接的升降顶板18、与升降顶板18固定连接的连接竖板29、设于下轴承座7下方并与连接竖板29的端部固定连接的连接底板30，以及设于连接底板30两端的抓手1，该抓手1为与不锈钢棒外形相适配的钩状抓手。抓手1随升降顶板18、连接竖板29及连接底板30上下运动，以分拣抓取不锈钢棒。其中，连接底板30的长度大于连接竖板29之间的间距，并且连接底板30的两端沿长度方向分别开设有多个连接通孔31，抓手1的一端固定于连接通孔31内，可将抓手1的一端安装于不同连接通孔31内，以适配不同长度的不锈钢棒。

如图4所示的钢棒回收单元包括并列设置的推动回收组件及回收池，推动回收组件包括与回收池并列设置的回收支架22、设于回收支架22上的安装底板26、设于安装底板26上的推进电机21及辊道、设于推进电机21输出轴上的推进齿轮24、设于辊道上并与推进齿轮24相啮合的推进齿条32；其中，回收池为水池，辊道包括设于安装底板26上的一对转动支撑板23、设于转动支撑板23之间的多个转动轴25以及套设于转动轴25外的深沟球轴承，推进齿条32滑动设于深沟球轴承上。

此外，升降电机5、位移电机28及推进电机21上还设有行程开关，用于限位及避免发生碰撞损伤。

工作原理：如图5所示，本装置首先通过激光温度传感器对流水线上的不锈钢棒进行温度检测，检测结果经转换器处理后反馈至电脑，电脑根据检测结果及校正程序得到不锈钢棒的实时温度，并与设定温度进行对比，以判断该不锈钢棒温度是否合格；

若判断结果为不合格，则通过内置的PLC控制系统以控制得电失电的方式，启动并控制钢棒分拣单元及钢棒回收单元工作，将不合格的锈钢棒分拣回收；

分拣过程中，位于流水线正上方的升降电机5带动升降丝杆3正向转动，使丝杆螺母4沿着升降丝杆3向下移动，从而带动抓取组件下降，通过钩状的抓手1 抓取不锈钢棒，随后升降电机5反向转动带动，使抓手1随丝杆螺母4上升，离开流水线，之后位移电机28工作，带动位移齿轮在位移齿条12上啮合转动，使移动平台14携带不锈钢棒沿框架2移动至钢棒回收单元处，并控制升降电机5使不锈钢棒位于设定高度处；

回收过程中，推进电机21得电带动推进齿轮24转动，使推进齿条32在深沟球轴承上向不锈钢棒方向运动，将抓手1上的不锈钢棒推落至回收池内，进行回收。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种不锈钢棒高温穿孔工艺用钢棒温度监控及分拣装置，该装置设于不锈钢棒的传送带上，其特征在于，所述的装置包括架设于传送带上的温度传感器与钢棒分拣单元、与钢棒分拣单元并列设置的钢棒回收单元，以及分别与温度传感器、钢棒分拣单元及钢棒回收单元电连接的控制器。

2.根据权利要求1所述的一种不锈钢棒高温穿孔工艺用钢棒温度监控及分拣装置，其特征在于，所述的钢棒分拣单元包括架设于传送带上的框架(2)、移动设于框架(2)上的位移机构以及设于位移机构上的抓取升降机构。

3.根据权利要求2所述的一种不锈钢棒高温穿孔工艺用钢棒温度监控及分拣装置，其特征在于，所述的位移机构包括滑动设于框架(2)上的移动平台(14)、设于移动平台(14)上的位移电机(28)、设于位移电机(28)输出轴一端的位移齿轮、多个设于框架(2)上的齿条增高板(16)以及设于齿条增高板(16)上的位移齿条(12)，所述的位移齿轮与位移齿条(12)相啮合。

4.根据权利要求3所述的一种不锈钢棒高温穿孔工艺用钢棒温度监控及分拣装置，其特征在于，所述的框架(2)上并列设有滚道(11)，所述的移动平台(14)与滚道(11)之间设有滚轮组件；

所述的滚轮组件包括设于移动平台(14)底部的转接支架(17)、设于转接支架(17)上的传动轴(19)，以及固定连接于传动轴(19)两端的滚轮(13)，所述的滚轮(13)滑动设于滚道(11)内，所述的滚轮(13)为深沟球轴承。

5.根据权利要求3所述的一种不锈钢棒高温穿孔工艺用钢棒温度监控及分拣装置，其特征在于，所述的抓取升降机构包括设于移动平台(14)上的升降电机(5)、设于移动平台(14)底部的升降框架组件、与升降电机(5)传动连接的升降丝杆(3)、套设于升降丝杆(3)上的丝杆螺母(4)、与丝杆螺母(4)固定连接的升降限位组件，以及与升降限位组件固定连接的抓取组件。

6.根据权利要求5所述的一种不锈钢棒高温穿孔工艺用钢棒温度监控及分拣装置，其特征在于，所述的升降框架组件包括并列设于移动平台(14)底部的2个升降支撑板(6)以及一上一下分别设于2个升降支撑板(6)之间的上轴承座(9)及下轴承座(7)，所述的升降丝杆(3)穿过上轴承座(9)并位于移动平台(14)与下轴承座(7)之间；

所述的上轴承座(9)上设有深沟球轴承，所述的下轴承座(7)上设有推力球轴承(10)，所述的深沟球轴承及推力球轴承(10)分别套设于升降丝杆(3)外，所述的下轴承座(7)外还设有轴承端盖(27)，所述的推力球轴承(10)通过轴承端盖(27)固定于下轴承座(7)上。

7.根据权利要求6所述的一种不锈钢棒高温穿孔工艺用钢棒温度监控及分拣装置，其特征在于，所述的升降限位组件包括并列设于上轴承座(9)与下轴承座(7)之间的限位光轴(8)以及套设于限位光轴(8)外的升降平台(15)，所述的升降平台(15)与丝杆螺母(4)固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种不锈钢棒高温穿孔工艺用钢棒温度监控及分拣装置，其特征在于，所述的抓取组件包括与升降平台(15)固定连接的升降顶板(18)、与升降顶板(18)固定连接的连接竖板(29)、设于下轴承座(7)下方并与连接竖板(29)的端部固定连接的连接底板(30)，以及设于连接底板(30)两端的抓手(1)。

9.根据权利要求7所述的一种不锈钢棒高温穿孔工艺用钢棒温度监控及分拣装置，其特征在于，所述的连接底板(30)的长度大于连接竖板(29)之间的间距，并且所述的连接底板(30)的两端沿长度方向分别开设有多个连接通孔(31)，所述的抓手(1)的一端固定于连接通孔(31)内。

10.根据权利要求1所述的一种不锈钢棒高温穿孔工艺用钢棒温度监控及分拣装置，其特征在于，所述的钢棒回收单元包括并列设置的推动回收组件及回收池，所述的推动回收组件包括与回收池并列设置的回收支架(22)、设于回收支架(22)上的安装底板(26)、设于安装底板(26)上的推进电机(21)及辊道、设于推进电机(21)输出轴上的推进齿轮(24)、设于辊道上并与推进齿轮(24)相啮合的推进齿条(32)；

所述的辊道包括设于安装底板(26)上的一对转动支撑板(23)、设于转动支撑板(23)之间的多个转动轴(25)以及套设于转动轴(25)外的深沟球轴承，所述的推进齿条(32)滑动设于深沟球轴承上。

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