CN111424157A

CN111424157A - 一种圆柱形工件步进机构及步进方式

Info

Publication number: CN111424157A
Application number: CN202010287440.5A
Authority: CN
Inventors: 刘凤益; 李朋; 韩晓任; 雷薇; 王辉尧
Original assignee: Chongqing CISDI Thermal and Environmental Engineering Co Ltd
Current assignee: Chongqing CISDI Thermal and Environmental Engineering Co Ltd
Priority date: 2020-04-13
Filing date: 2020-04-13
Publication date: 2020-07-17

Abstract

本发明属于步进机构和步进方式领域，涉及一种圆柱形工件步进机构及步进方式，包括固定梁、活动梁；固定梁与活动梁的齿形、齿距相同，齿距为a，起始状态下，所述活动梁位于固定梁下方，活动梁的齿尖上位低于固定梁的齿槽下位；正常生产时，工件做“两次滚动式步进运动”，工件发生两次同向滚动，并前进a。因故停炉保温时，工件做“一次滚动式踏步运动”，工件发生一次滚动。正常生产中，本发明可提高工件在步进炉内的旋转圈数、从而提高工件的温度均匀性和减少工件的弯曲变形；停炉保温时，本发明可以避免停炉保温时工件弯曲变形和加热不均匀；本发明还大幅减少步进过程中活动梁的运动距离，节能效果显著。

Description

一种圆柱形工件步进机构及步进方式

技术领域

本发明属于步进机构和步进方式领域，涉及一种圆柱形工件步进机构及步进方式。

背景技术

目前，世界范围内典型的钢管热处理工艺为淬火+回火工艺(Q+T工艺)、正火工艺(N工艺)，生产线上配置1座淬火炉和1座回火炉，钢管在热处理炉内运动方式主要为步进式。

钢管、管坯等圆柱体工件的热处理或加热生产过程中，工件在炉内运动方式大多为步进式。

传统圆柱体工件步进方式，其特点是：设一套齿形步进梁系统，包括活动梁、固定梁；活动梁和步进梁的齿形相同，且位置无交错；活动梁依靠液压或电动单元和炉底机械单元驱动，沿着“上升——平移向前——下降——平移后退”的轨迹步进运动；活动梁步进运动一次，钢管前进一步，且在固定梁上发生一次滚动；工件因故需在炉内等待时，启动传统的踏步运动，工件不能原地旋转。这种运动方式下，工件在前进中的滚动圈数较小，不利于控制钢管的温度均匀性和弯曲变形量；传统的踏步运动轨迹为“上升——下降”，依靠增加受力点来减少工件弯曲变形，工件不能旋转，防止弯曲的作用有限。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种圆柱形工件步进机构及步进方式，提高圆柱体工件在炉内正常步进过程中滚动圈数，并使得工件在原地踏步时也能滚动，从而大幅提高圆柱体工件热处理质量、减少工件的弯曲变形量。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种圆柱形工件步进机构，包括固定设置的固定梁、活动设置的活动梁；所述固定梁与所述活动梁的齿形、齿距相同，齿距为a，所述活动梁与所述固定梁平行设置；所述活动梁的齿槽与所述固定梁的齿槽在水平方向上的位置交错量为c，c<0.5a；所述活动梁沿水平方向的平移距离为d或c，其中d＝a-2c。

可选的，所述活动梁及固定梁的齿高均为h，起始状态下，活动梁位于固定梁下方，活动梁的齿尖上位低于固定梁的齿槽下位，所述活动梁沿高度方向的升降距离为e，e>2h。

可选的，活动梁依靠液压或电动单元和炉底机械单元驱动。

一种圆柱形工件步进方式，应用上述的圆柱形工件步进机构，可以实现两次滚动式步进运动和一次滚动式踏步运动。两次滚动式步进运动方式中，工件两次同向滚动，并向前移动一个齿距a；一次滚动式踏步运动中，工件滚动一次，工件不产生位移。

可选的，两次滚动式步进运动方式包括以下步骤：

S1活动梁上升：其齿槽斜面接触工件并托举工件上升，工件在齿槽内滚动；上升结束后，工件位于活动梁齿槽底部，工件滚动位移为c；

S2活动梁高位前进：活动梁带着工件向前平移，平移距离为d；

S3活动梁下降：固定量齿槽斜面接触并承接工件；活动梁继续下降，工件在重力作用下在齿槽内滚动，滚动方向与S1中的滚动方向相同，其滚动位移为c。下降结束时，活动梁齿尖上位低于固定梁齿尖下位。

S4活动梁低位后退：活动梁向后平移至起始位置，平移距离为d。

可选的，一次滚动式踏步运动包括以下步骤：

S11活动梁上升：其齿槽斜面接触工件并托举工件上升，工件在齿槽内滚动，工件滚动位移为c；上升结束后，工件位于活动齿槽底部；

S12活动梁高位后退：活动梁带着工件向后平移，平移距离为c；

S13活动梁下降：工件直接下落至固定梁齿槽底部，下降结束时，活动梁齿尖上位低于固定梁齿尖下位。

S14，活动梁低位前进：活动梁向前平移至起始位置，平移距离为c。

可选的，一次滚动式踏步运动中，工件滚动方向与两次滚动式步进运动方式中工件滚动方向同向。

本发明的有益效果在于：

本发明可以把圆柱体工件步进运动过程中的转动圈数提高一倍；并能实现滚动式踏步运动；能显著提高圆柱体工件的加热质量，有效控制工件的弯曲变形量；同时，正常运动过程中，活动梁的水平位移也比传动步进机构缩短，有显著节能效果。本发明无需增加投资，可广泛应用于圆管及圆轴等工件在步进炉内的加热及热处理。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明步骤S1示意图；

图3为本发明步骤S2示意图；

图4为本发明步骤S3示意图；

图5为本发明步骤S4示意图；

图6为本发明步骤S11示意图；

图7为本发明步骤S12示意图；

图8为本发明步骤S13示意图；

图9为本发明步骤S14示意图；

图10为现有技术中一次滚动式步进运动的运动轨迹图；

图11为现有技术中无滚动式踏步运动的运动轨迹图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1-图11，附图中的元件标号分别表示：固定梁1、活动梁2、工件3。

本发明提供一种圆柱形工件步进机构及步进方式，提高圆柱体工件在炉内步进过程中滚动圈数，并实现原地踏步时也能滚动，从而大幅提高圆柱体工件热处理质量、减少工件的弯曲变形量。

步进机构包括齿形活动梁单元、齿形固定梁单元，齿形活动梁单元和齿形固定梁单元的齿形结构相同，齿距为a；起始位置，活动梁的齿槽与固定梁的齿槽在水平方向上交错布置，交错距离为c，c<0.5a；活动梁的齿尖上位低于固定梁的齿槽下位；步进机构的运动方式包含两次滚动式步进运动和一次滚动式踏步运动。

正常生产时，步进机构进行两次滚动式步进运动。运动方式如下：

(S1)活动梁上升(图2)：活动梁上升过程中，活动梁的齿槽斜面首先接触圆柱体工件，然后拖着工件继续上升；继续上升过程中，圆柱体工件在活动梁右半齿斜面的推力作用下发生滚动；上升结束时，活动梁齿槽下位高于固定梁齿尖上位，圆柱体工件滚动到活动梁齿槽下位，即圆柱体工件完成一次滚动，并向前移动c。

(S2)活动梁平移(图3)：活动梁带着圆柱体工件向前平移d，d＝a-2c；

(S3)活动梁下降(图4)：活动梁下降过程中，圆柱体工件首先接触固定梁齿槽右半齿的斜面；活动梁继续下降，圆柱体工件在重力重要下向固定梁齿槽下位滚动；下降结束时，活动梁齿尖上位低于固定梁齿槽上位，圆柱体工件滚动到固定梁齿槽下位，即圆柱体工件完成第二次滚动，同时完成向前移动一个齿距a。

(S4)活动梁后退到起始位置(图5)。

整个步进过程结束后，圆柱体工件发生了2次转动，同时向前移动了一个齿距a。

保温待产时，步进机构进行一次滚动式踏步运动。运动方式如下：

(S11)活动梁上升(图6)：上升过程与两次滚动式步进运动相同，上升结束时，圆柱体工件从固定梁齿槽下位滚动到活动梁齿槽下位，圆柱体工件完成一次滚动，并向前移动c。

(S12)活动梁带着圆柱体工件向后平移c(图7)；

(S13)活动梁下降(图8)，下降过程中，圆柱体工件直接落在固定梁的齿槽下位；下降结束时，活动梁齿尖上位低于固定梁齿尖下位；

(S14)活动梁向前平移c(图9)，回到起始位置。

整个踏步过程结束后，圆柱体工件只发生了转动，未发生位移。

本发明提供的步进方式可以适用于圆管、轴类、圆棒等，与传统的步进机构和步进方式相比，可以把圆柱体工件步进运动过程中的转动圈数提高一倍；并能实现滚动式踏步运动；能显著提高圆柱体工件的加热质量，有效控制工件的弯曲变形量；同时，正常运动过程中，活动梁的水平位移也比传动步进机构缩短，有显著节能效果。本发明无需增加投资，可广泛应用于圆管及圆轴等工件在步进炉内的加热及热处理。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种圆柱形工件步进机构，其特征在于，包括固定设置的固定梁、活动设置的活动梁；所述固定梁与所述活动梁的齿形、齿距相同，齿距为a，所述活动梁与所述固定梁平行设置。

2.如权利要求1中所述的圆柱形工件步进机构，其特征在于，起始状态下，活动梁位于固定梁下方，活动梁的齿尖上位低于固定梁的齿槽下位；起始状态下，活动梁的齿槽与所述固定梁的齿槽在水平方向上的位置交错量为c，c<0.5a；活动梁沿水平方向的平移距离为d或c，其中d＝a-2c。

3.如权利要求1中所述的圆柱形工件步进机构，其特征在于，所述活动梁及固定梁的齿高均为h，所述活动梁沿高度方向的升降距离为e，e>2h。

4.如权利要求1中所述的圆柱形工件步进机构，其特征在于，活动梁依靠液压或电动单元，和炉底机械单元驱动。

5.一种圆柱形工件步进方式，其特征在于，应用如权利要求1～4任一项中所述的圆柱形工件步进机构，可进行两次滚动式步进运动和一次滚动式踏步运动。

6.如权利要求5中所述的圆柱形工件步进方式，其特征在于，两次滚动式步进运动方式包括以下步骤：

S3活动梁下降：固定量齿槽斜面接触并承接工件；活动梁继续下降，工件在重力作用下在齿槽内滚动，滚动方向与S1中的滚动方向相同，其滚动位移为c；下降结束时，活动梁齿尖上位低于固定梁齿尖下位；

7.如权利要求6中所述的圆柱形工件步进方式，其特征在于，在每一个两次滚动式步进运动过程中，工件向前平移了一个齿距a，同时发生两次同向滚动。

8.如权利要求5中所述的圆柱形工件步进方式，其特征在于，一次滚动式踏步运动包括以下步骤：

S13活动梁下降：工件直接下落至固定梁齿槽底部，下降结束时，活动梁齿尖上位低于固定梁齿尖下位；

9.如权利要求8中所述的圆柱形工件步进方式，其特征在于，在每一个一次滚动式踏步运动过程中，工件不发生位移，但是发生了一次滚动，踏步运动达到的效果类似于工件原地旋转。

10.如权利要求9中所述的圆柱形工件步进方式，其特征在于，一次滚动式踏步运动中，工件滚动方向与两次滚动式步进运动中工件滚动方向同向。