CN116944272B - 冷拔机钳口自动控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷拔机钳口自动控制装置，包括冷拔小车、小车轨道和小车驱动单元，冷拔小车在小车驱动单元的作用下沿小车轨道平移，冷拔小车上设有用于夹持钢管的钳口机构、用于驱动钳口机构合拢的夹紧钳口气缸和用于驱动钳口机构打开的打开钳口气缸，还包括电磁阀、气罐、冷拔机控制单元、滑触线轨道、受电器和小车控制单元，小车控制单元接收冷拔机控制单元的控制信号通过电磁阀对夹紧钳口气缸和打开钳口气缸进行控制，从而控制钳口机构的开合。本发明的冷拔机钳口自动控制装置自动化程度高，可以自动控制钳口开合。

Description

冷拔机钳口自动控制装置

技术领域

本发明涉及一种冷拔机钳口的控制装置，属于冷拔钢管技术领域。

背景技术

在冷拔机拔管生产过程中，夹持钢管主要靠冷拔小车钳口和镶板，钳口和镶板的好坏直接影响到冷拔钢管的产量和质量。虎钳式拔制小车简单、耐用、磨损件少、使用牢靠、维修费用少，被广泛采用。中国专利文献CN203900133U公开了一种冷拔小车夹头装置，包括横梁、拨板、气缸、复位弹簧、夹头钳口和钳口座，拨板上端通过销轴方式固定在横梁上，夹头钳口通过斜锲型式安装于钳口座内，夹头钳口与拨板下端固定连接，夹头钳口为圆弧钳口。通过设置圆弧钳口，增加了接触面积，增加了夹头过程中钢管的咬合面，简化了结构，确保了钢管在冷拔过程中夹头可靠而且夹头命中率高。但是，这种冷拔小车钳口开合控制为小车返回拉模座拔制初始工位后，充气驱动夹紧钳口气缸夹紧钢管管头开始拉拔，拉拔结束后在复位弹簧的作用下驱动拨板钳口打开。在运行过程中无任何外力干预，钳口夹紧力完全取决于拔制力的大小，在拔制内螺纹管或拔制力相对较小的管料时，因管料尾部端面不齐或内凹，拉拔力会瞬间降低，钳口失去拉力会自动脱开，导致管尾无法完全脱模，需要人为干预脱模，对生产效率和设备安全产生较大影响，还会造成设备零部件的损坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种自动化程度高，可以自动控制钳口开合的冷拔机钳口自动控制装置。

本发明为解决上述技术问题提出的一种技术方案是：一种冷拔机钳口自动控制装置，包括冷拔小车、小车轨道和小车驱动单元，所述冷拔小车能在小车驱动单元的作用下沿小车轨道平移，所述冷拔小车上设有用于夹持钢管的钳口机构、用于驱动钳口机构合拢的夹紧钳口气缸和用于驱动钳口机构打开的打开钳口气缸，还包括电磁阀、气罐、冷拔机控制单元、滑触线轨道、受电器和小车控制单元所述气罐固定于冷拔小车上，所述气罐的出气口通过管路与电磁阀相连，所述电磁阀通过管路分别与夹紧钳口气缸和打开钳口气缸相连；所述滑触线轨道与小车轨道平行设置，所述受电器滑动连接在滑触线轨道上且与滑触线轨道电性连接，所述冷拔机控制单元通过线路与滑触线轨道电性连接，所述受电器通过线路与小车控制单元电性连接，所述小车控制单元通过线路与电磁阀电性连接；所述小车控制单元接收冷拔机控制单元的控制信号通过电磁阀对夹紧钳口气缸和打开钳口气缸进行控制，从而控制钳口机构的开合。

上述冷拔机钳口自动控制装置还包括充气装置、用于检测所述冷拔小车沿小车轨道平移距离的位移传感器、用于检测钳口机构夹持力的钳口压力传感器和用于检测气罐压力的气罐压力传感器，所述冷拔小车的一侧固定连接有充气嘴，所述气罐进气口通过管路与充气嘴相连，所述充气装置和位移传感器分别与冷拔机控制单元电性连接，所述钳口压力传感器和气罐压力传感器分别与小车控制单元电性连接，所述冷拔小车位于拔制初始工位时，所述充气装置通过充气嘴与气罐相连通。

所述位移传感器是激光位移传感器、拉线式位移传感器或磁致位移传感器，所述钳口压力传感器是硅压阻式压力变送器，所述气罐压力传感器是电容式压力变送器。

所述钳口机构包括钳口座、钳口夹块、驱动拨板和横梁；所述钳口座固定连接在冷拔小车上，所述钳口座内设有两条对称斜向设置的限位槽，两条限位槽的前端合拢后端分开，所述钳口夹块有两块且分别位于相应的限位槽内能沿相应的限位槽滑动，两块钳口夹块的前端分别开设有对称设置与钢管形状相匹配的钳口，两块钳口夹块的后端分别开设有开口向上的拨板槽；所述夹紧钳口气缸和打开钳口气缸位于钳口机构的上方，所述横梁架设固定在夹紧钳口气缸和打开钳口气缸上，所述驱动拨板位于夹紧钳口气缸和打开钳口气缸之间，所述驱动拨板的顶部铰接在横梁上，所述驱动拨板的底部位于拨板槽内。

所述钳口机构还包括钳口盖板、横梁销轴和拨板销轴，所述钳口盖板固定连接在钳口座的顶部，所述夹紧钳口气缸和打开钳口气缸固定连接在钳口盖板的顶部；所述夹紧钳口气缸和打开钳口气缸的顶部均固定连接有铰接座，所述铰接座的顶部开设有开口向上的槽口，所述横梁的两端分别位于相应的铰接座的槽口内，所述铰接座上设有贯穿铰接座和横梁的横梁销轴，所述横梁销轴的一端设有头部，所述横梁销轴的另一端穿过铰接座和横梁且插接有限位销；所述驱动拨板的顶部开设有开口向上的凹槽，所述横梁的中段位于驱动拨板的凹槽内，所述拨板销轴的一端设有头部，所述拨板销轴的另一端穿过驱动拨板和横梁且插接有限位销；所述横梁的一端设有螺纹连接在横梁上的吊环。

所述气罐的进气口和出气口处均设有单向节流阀，所述气罐进气口处的单向节流阀通过管路与充气嘴相连，所述气罐出气口处的单向节流阀通过管路与电磁阀的进气口相连；所述电磁阀是两位五通电控换向阀。

所述冷拔小车上固定连接有阀座，所述电磁阀和小车控制单元固定连接在阀座上。

所述冷拔小车的底部转动连接有至少四个竖直方向设置的滚轮和至少四个水平方向设置的导向轮，所述滚轮位于小车轨道上，所述导向轮位于小车轨道的两侧且与小车轨道的侧面相接触；所述小车驱动单元是链条链轮驱动单元，所述小车驱动单元包括驱动电机、与驱动电机的电机轴相连的链轮和沿小车轨道设置且缠绕在链轮上的链条，所述链条与冷拔小车固定连接。

本发明为解决上述技术问题提出的一种技术方案是：所述冷拔小车位于拔制初始工位时，冷拔机控制单元控制充气装置向气罐中充气，直至气罐压力传感器检测到气罐的压力达到下限值，所述小车控制单元接收冷拔机控制单元的控制信号通过电磁阀控制夹紧钳口气缸和打开钳口气缸使得钳口机构合拢夹持钢管；所述钳口压力传感器检测到的夹持力数据通过小车控制单元传递给冷拔机控制单元，当夹持力达到预设值，则所述充气装置停止充气，所述冷拔小车开始移动进行钢管拔制，当夹持力小于预设值，所述充气装置按照预设时间继续向气罐中充气，所述钳口机构重新合拢夹持钢管，重复该步骤，直至夹持力达到预设值；当气罐的压力达到上限值时，所述充气装置停止充气，报警检修；当冷拔机控制单元判定冷拔小车移动至钢管拔制完成位置时，所述小车控制单元接收冷拔机控制单元的控制信号通过电磁阀控制夹紧钳口气缸和打开钳口气缸使得钳口机构松开钢管。

上述冷拔机控制单元记录夹持力达到预设值时，所述气罐压力传感器的数值；所述冷拔机控制单元通过位移传感器检测到的冷拔小车位移数据判定冷拔小车移动至钢管拔制完成位置；所述冷拔小车开始移动进行钢管拔制时，冷拔机控制单元持续采集钳口压力传感器的夹持力数据和位移传感器的位移距离数据进行记录。

本发明具有积极效果：本发明的冷拔机钳口自动控制装置拉拔小车返回拔制初始工位后，充气装置开始为气罐充气，同时冷拔机控制单元的控制信号通过受电器传递到小车控制单元，小车控制单元控制夹紧钳口气缸或打开钳口气缸推动驱动拨板，使得钳口机构合拢夹持钢管或松开钢管。本发明的冷拔机钳口自动控制装置能够实现冷拔小车在运行过程中，根据拉拔完成信号，自动控制钳口的打开和夹紧，解决管料无法完全脱模问题，能够实现自动化、数字化调整并能保存调整数据，不断优化调整参数，减少调整时间，提高生产效率，提升产品质量。

附图说明

下面结合附图对本发明的冷拔机钳口自动控制装置作进一步说明。

图1是本发明实施例1的冷拔机钳口自动控制装置的立体结构示意图；

图2是本发明实施例1的钳口机构和气缸的立体结构示意图；

图3是本发明实施例1的钳口机构部分的立体结构示意图；

图4是本发明实施例1的控制单元电路连接示意图。

上述附图标记如下：

冷拔小车1，导向轮11，滚轮12，

钳口机构2，钳口座21，钳口夹块22，钳口221，拨板槽222，钳口盖板23，驱动拨板24，横梁25，吊环26，横梁销轴27，拨板销轴28，

打开钳口气缸31，夹紧钳口气缸32，

电磁阀4，阀座41，

滑触线轨道51，受电器52，

小车控制单元6，

气罐7，充气嘴71，单向节流阀72，

冷拔机控制单元9。

具体实施方式

实施例1

见图1，本实施例的冷拔机钳口自动控制装置包括冷拔小车1、小车轨道、小车驱动单元、电磁阀4、气罐7、冷拔机控制单元9、滑触线轨道51、受电器52和小车控制单元6。冷拔小车1能在小车驱动单元的作用下沿小车轨道平移，冷拔小车1上设有用于夹持钢管的钳口机构2、用于驱动钳口机构2合拢的夹紧钳口气缸32和用于驱动钳口机构2打开的打开钳口气缸31。气罐7固定于冷拔小车1上，气罐7的出气口通过管路与电磁阀4相连。电磁阀4通过管路分别与夹紧钳口气缸32和打开钳口气缸31相连。冷拔小车1上固定连接有阀座41，电磁阀4和小车控制单元6固定连接在阀座41上。滑触线轨道51与小车轨道平行设置，受电器52滑动连接在滑触线轨道51上且与滑触线轨道51电性连接。冷拔机控制单元9通过线路与滑触线轨道51电性连接，受电器52通过线路与小车控制单元6电性连接。小车控制单元6通过线路与电磁阀4电性连接。小车控制单元6接收冷拔机控制单元9的控制信号通过电磁阀4对夹紧钳口气缸32和打开钳口气缸31进行控制，从而控制钳口机构2的开合。

见图1和图4，本实施例的冷拔机钳口自动控制装置还包括充气装置、用于检测冷拔小车1沿小车轨道平移距离的位移传感器、用于检测钳口机构2夹持力的钳口压力传感器和用于检测气罐压力的气罐压力传感器。冷拔小车1的一侧固定连接有充气嘴71，气罐7进气口通过管路与充气嘴71相连，充气装置和位移传感器分别与冷拔机控制单元9电性连接，钳口压力传感器和气罐压力传感器分别与小车控制单元6电性连接，冷拔小车1位于拔制初始工位时，充气装置通过充气嘴71与气罐7相连通。

位移传感器是拉线式位移传感器，主体安装在小车轨道的一端，拉伸伸出的一端固定在冷拔小车1上。钳口压力传感器是硅压阻式压力变送器，气罐压力传感器是电容式压力变送器。滑触线轨道51和受电器52可以采用希尔电气的滑触线轨道产品，小车控制单元6和冷拔机控制单元9为PLC控制器。充气装置为压缩气泵。

见图2和图3，钳口机构2包括钳口座21、钳口夹块22、驱动拨板24和横梁25、钳口盖板23、横梁销轴27和拨板销轴28。钳口座21固定连接在冷拔小车1上，钳口座21内设有两条对称斜向设置的限位槽，两条限位槽的前端合拢后端分开，钳口夹块22有两块且分别位于相应的限位槽内能沿相应的限位槽滑动，两块钳口夹块22的前端分别开设有对称设置与钢管形状相匹配的钳口221，两块钳口夹块22的后端分别开设有开口向上的拨板槽222。夹紧钳口气缸32和打开钳口气缸31位于钳口机构的上方，横梁25架设固定在夹紧钳口气缸32和打开钳口气缸31上，驱动拨板24位于夹紧钳口气缸32和打开钳口气缸31之间，驱动拨板24的顶部铰接在横梁25上，驱动拨板24的底部位于拨板槽222内。钳口盖板23固定连接在钳口座21的顶部，夹紧钳口气缸32和打开钳口气缸31固定连接在钳口盖板23的顶部。夹紧钳口气缸32和打开钳口气缸31的顶部均固定连接有铰接座，铰接座的顶部开设有开口向上的槽口，横梁25的两端分别位于相应的铰接座的槽口内，铰接座上设有贯穿铰接座和横梁25的横梁销轴27，横梁销轴27的一端设有头部，横梁销轴27的另一端穿过铰接座和横梁25且插接有限位销。驱动拨板24的顶部开设有开口向上的凹槽，横梁25的中段位于驱动拨板24的凹槽内，拨板销轴28的一端设有头部，拨板销轴28的另一端穿过驱动拨板24和横梁25且插接有限位销。横梁25的一端设有螺纹连接在横梁25上的吊环26。

气罐7的进气口和出气口处均设有单向节流阀72，气罐7进气口处的单向节流阀72通过管路与充气嘴71相连，气罐7出气口处的单向节流阀72通过管路与电磁阀4的进气口相连。电磁阀4是两位五通电控换向阀。单向节流阀72可以采用QLA系列单向节流阀。电磁阀4可以采用QDC系列3mm电控换向阀。

冷拔小车1的底部转动连接有四个竖直方向设置的滚轮11和四个水平方向设置的导向轮12，滚轮11位于小车轨道上，导向轮12位于小车轨道的两侧且与小车轨道的侧面相接触。小车驱动单元是链条链轮驱动单元，小车驱动单元包括驱动电机、与驱动电机的电机轴相连的链轮和沿小车轨道设置且缠绕在链轮上的链条，链条与冷拔小车1固定连接。

本实施例的冷拔机钳口自动控制装置的控制方法，冷拔小车1位于拔制初始工位时，冷拔机控制单元9控制充气装置向气罐7中充气，直至气罐压力传感器检测到气罐7的压力达到下限值，小车控制单元6接收冷拔机控制单元9的控制信号通过电磁阀4控制夹紧钳口气缸32使得钳口机构2合拢夹持钢管。钳口压力传感器检测到的夹持力数据通过小车控制单元6传递给冷拔机控制单元9，当夹持力达到预设值，则充气装置停止充气，冷拔小车1开始移动进行钢管拔制，当夹持力小于预设值，充气装置按照预设时间继续向气罐7中充气，钳口机构2重新合拢夹持钢管，重复该步骤，直至夹持力达到预设值。当气罐7的压力达到上限值时，充气装置停止充气，报警检修。当冷拔机控制单元9判定冷拔小车1移动至钢管拔制完成位置时，小车控制单元6接收冷拔机控制单元9的控制信号通过电磁阀4控制打开钳口气缸31使得钳口机构2松开钢管。

冷拔机控制单元9记录夹持力达到预设值时，气罐压力传感器的数值。冷拔机控制单元9通过位移传感器检测到的冷拔小车1位移数据判定冷拔小车1移动至钢管拔制完成位置。冷拔小车1开始移动进行钢管拔制时，冷拔机控制单元9持续采集钳口压力传感器的夹持力数据和位移传感器的位移距离数据进行记录。

实施例2

本实施例的其余部分与实施例1相同，不同之处在于：位移传感器是激光位移传感器，激光发射端安装在小车轨道的一端，与之相对应的反光板安装在冷拔小车1上。

实施例3

本实施例的其余部分与实施例1相同，不同之处在于：位移传感器是磁致位移传感器，活动磁环固定连接在冷拔小车1上。

实施例4

本实施例的其余部分与实施例1相同，不同之处在于：有多个钳口机构2可以同时对多个钢管进行冷拔，电磁阀4的数量与钳口机构2的数量相对应，一个小车控制单元6可以同时控制多个电磁阀4，从而控制相互独立的钳口机构2的开合。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种冷拔机钳口自动控制装置，包括冷拔小车（1）、小车轨道和小车驱动单元，所述冷拔小车（1）能在小车驱动单元的作用下沿小车轨道平移，所述冷拔小车（1）上设有用于夹持钢管的钳口机构（2）、用于驱动钳口机构（2）合拢的夹紧钳口气缸（32）和用于驱动钳口机构（2）打开的打开钳口气缸（31），其特征在于，还包括电磁阀（4）、气罐（7）、冷拔机控制单元（9）、滑触线轨道（51）、受电器（52）、小车控制单元（6）、充气装置、用于检测所述冷拔小车（1）沿小车轨道平移距离的位移传感器、用于检测钳口机构（2）夹持力的钳口压力传感器和用于检测气罐压力的气罐压力传感器；所述气罐（7）固定于冷拔小车（1）上，所述气罐（7）的出气口通过管路与电磁阀（4）相连，所述电磁阀（4）通过管路分别与夹紧钳口气缸（32）和打开钳口气缸（31）相连；所述滑触线轨道（51）与小车轨道平行设置，所述受电器（52）滑动连接在滑触线轨道（51）上且与滑触线轨道（51）电性连接，所述冷拔机控制单元（9）通过线路与滑触线轨道（51）电性连接，所述受电器（52）通过线路与小车控制单元（6）电性连接，所述小车控制单元（6）通过线路与电磁阀（4）电性连接；所述小车控制单元（6）接收冷拔机控制单元（9）的控制信号通过电磁阀（4）对夹紧钳口气缸（32）和打开钳口气缸（31）进行控制，从而控制钳口机构（2）的开合；所述钳口机构（2）包括钳口座（21）、钳口夹块（22）、驱动拨板（24）和横梁（25）；所述钳口座（21）固定连接在冷拔小车（1）上，所述钳口座（21）内设有两条对称斜向设置的限位槽，两条限位槽的前端合拢后端分开，所述钳口夹块（22）有两块且分别位于相应的限位槽内能沿相应的限位槽滑动，两块钳口夹块（22）的前端分别开设有对称设置与钢管形状相匹配的钳口（221），两块钳口夹块（22）的后端分别开设有开口向上的拨板槽（222）；所述夹紧钳口气缸（32）和打开钳口气缸（31）位于钳口机构的上方，所述横梁（25）架设固定在夹紧钳口气缸（32）和打开钳口气缸（31）上，所述驱动拨板（24）位于夹紧钳口气缸（32）和打开钳口气缸（31）之间，所述驱动拨板（24）的顶部铰接在横梁（25）上，所述驱动拨板（24）的底部位于拨板槽（222）内；所述冷拔小车（1）的一侧固定连接有充气嘴（71），所述气罐（7）进气口通过管路与充气嘴（71）相连，所述充气装置和位移传感器分别与冷拔机控制单元（9）电性连接，所述钳口压力传感器和气罐压力传感器分别与小车控制单元（6）电性连接，所述冷拔小车（1）位于拔制初始工位时，所述充气装置通过充气嘴（71）与气罐（7）相连通。

2.根据权利要求1所述的冷拔机钳口自动控制装置，其特征在于，所述位移传感器是激光位移传感器、拉线式位移传感器或磁致位移传感器，所述钳口压力传感器是硅压阻式压力变送器，所述气罐压力传感器是电容式压力变送器。

3.根据权利要求1所述的冷拔机钳口自动控制装置，其特征在于，所述钳口机构还包括钳口盖板（23）、横梁销轴（27）和拨板销轴（28），所述钳口盖板（23）固定连接在钳口座（21）的顶部，所述夹紧钳口气缸（32）和打开钳口气缸（31）固定连接在钳口盖板（23）的顶部；所述夹紧钳口气缸（32）和打开钳口气缸（31）的顶部均固定连接有铰接座，所述铰接座的顶部开设有开口向上的槽口，所述横梁（25）的两端分别位于相应的铰接座的槽口内，所述铰接座上设有贯穿铰接座和横梁（25）的横梁销轴（27），所述横梁销轴（27）的一端设有头部，所述横梁销轴（27）的另一端穿过铰接座和横梁（25）且插接有限位销；所述驱动拨板（24）的顶部开设有开口向上的凹槽，所述横梁（25）的中段位于驱动拨板（24）的凹槽内，所述拨板销轴（28）的一端设有头部，所述拨板销轴（28）的另一端穿过驱动拨板（24）和横梁（25）且插接有限位销；所述横梁（25）的一端设有螺纹连接在横梁（25）上的吊环（26）。

4.根据权利要求1所述的冷拔机钳口自动控制装置，其特征在于，所述气罐（7）的进气口和出气口处均设有单向节流阀（72），所述气罐（7）进气口处的单向节流阀（72）通过管路与充气嘴（71）相连，所述气罐（7）出气口处的单向节流阀（72）通过管路与电磁阀（4）的进气口相连；所述电磁阀（4）是两位五通电控换向阀。

5.根据权利要求1所述的冷拔机钳口自动控制装置，其特征在于，所述冷拔小车（1）上固定连接有阀座（41），所述电磁阀（4）和小车控制单元（6）固定连接在阀座（41）上。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的冷拔机钳口自动控制装置，其特征在于，所述冷拔小车（1）的底部转动连接有至少四个竖直方向设置的滚轮（11）和至少四个水平方向设置的导向轮（12），所述滚轮（11）位于小车轨道上，所述导向轮（12）位于小车轨道的两侧且与小车轨道的侧面相接触；所述小车驱动单元是链条链轮驱动单元，所述小车驱动单元包括驱动电机、与驱动电机的电机轴相连的链轮和沿小车轨道设置且缠绕在链轮上的链条，所述链条与冷拔小车（1）固定连接。

7.一种如权利要求1所述的冷拔机钳口自动控制装置的控制方法，其特征在于，所述冷拔小车（1）位于拔制初始工位时，冷拔机控制单元（9）控制充气装置向气罐（7）中充气，直至气罐压力传感器检测到气罐（7）的压力达到下限值，所述小车控制单元（6）接收冷拔机控制单元（9）的控制信号通过电磁阀（4）控制夹紧钳口气缸（32）使得钳口机构（2）合拢夹持钢管；所述钳口压力传感器检测到的夹持力数据通过小车控制单元（6）传递给冷拔机控制单元（9），当夹持力达到预设值，则所述充气装置停止充气，所述冷拔小车（1）开始移动进行钢管拔制，当夹持力小于预设值，所述充气装置按照预设时间继续向气罐（7）中充气，所述钳口机构（2）重新合拢夹持钢管，重复该步骤，直至夹持力达到预设值；当气罐（7）的压力达到上限值时，所述充气装置停止充气，报警检修；当冷拔机控制单元（9）判定冷拔小车（1）移动至钢管拔制完成位置时，所述小车控制单元（6）接收冷拔机控制单元（9）的控制信号通过电磁阀（4）控制打开钳口气缸（31）使得钳口机构（2）松开钢管。

8.根据权利要求7所述的冷拔机钳口自动控制装置的控制方法，其特征在于，所述冷拔机控制单元（9）记录夹持力达到预设值时，所述气罐压力传感器的数值；所述冷拔机控制单元（9）通过位移传感器检测到的冷拔小车（1）位移数据判定冷拔小车（1）移动至钢管拔制完成位置；所述冷拔小车（1）开始移动进行钢管拔制时，冷拔机控制单元（9）持续采集钳口压力传感器的夹持力数据和位移传感器的位移距离数据进行记录。