具有曲柄驱动机构的皮尔格式轧管机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有可沿运动方向线性来回运动的轧机机架并具有曲柄驱动机构的皮尔格式轧管机，其中曲柄驱动机构包括曲柄轴、曲柄销和连杆，该曲柄轴被以能够绕旋转轴线旋转的方式支撑，该曲柄销离旋转轴线一定径向距离，该连杆具有第一端和第二端，其中连杆的第一端可枢转地固定到曲柄销，并且其中连杆的第二端可旋转地固定到轧机机架，使得在皮尔格式轧管机的运行期间，曲柄轴的旋转运动被转换成轧机机架沿运动方向的振荡运动，以及具有补偿轴，该补偿轴被以能够绕旋转轴线旋转的方式支撑，其中补偿轴包括关于其旋转轴线不旋转对称的质量分布并且具有配衡质量块，其中曲柄轴和补偿轴通过传动装置彼此相连，使得曲柄轴的旋转引起补偿轴的旋转。
【背景技术】
[0002]为了制造精确金属管，具体地说由不锈钢组成的管，延伸的、中空圆柱形坯料通过压力拉伸应力减径，在该过程中，坯料变形成具有限定外径和限定壁厚的管。
[0003]最广泛的管的减径方法已知为皮尔格式(pilger)冷乳，其中还料被称为管壳。管壳在轧制过程中在完全冷态下被推动到经校准的辊心轴(即，其具有成品管的内径)上并且被两个轧辊从外面包围，乳辊是经校准的(即:其限定成品管的外径)，并且沿纵向方向在辊心轴上轧制。
[0004]在皮尔格式冷轧过程中，当轧辊以旋转的方式在辊心轴上并因此在管壳上水平来回运动时，管壳在朝向辊心轴方向上或在辊心轴上方经历步进前进。在这个时候，轧辊的水平运动通过轧机机架设定，轧辊被可旋转地支撑在轧机机架上。轧辊就其本身来说从相对于轧机机架静止的齿条接收其旋转运动，齿条啮合永久连接到辊轴的齿轮。管壳在辊心轴上的前进借助于馈送夹紧床鞍进行，该馈送夹紧床鞍能在与辊心轴的轴线平行的方向上进行短暂运动。在已知的皮尔格式冷轧管机中，馈送夹紧床鞍的线性前进借助于滚珠螺杆或借助于线性驱动机构获得。
[0005]重叠布置在轧机机架中的锥形经校标准的轧辊与馈送夹紧床鞍的前进方向相反地旋转。由轧辊形成的所谓的皮尔格式嘴抓持管壳，并且轧辊将延伸超过辊心轴和轧辊的光滑管径(smoothing caliber)的小材料波从外侧挤压离开，达到想要的壁厚度，直到乳棍的孔隙管径(clearance caliber)释放成品管为止。
[0006]在轧制过程中，乳机机架随固定到其上的轧辊与管壳的前进方向相反地运动。在管壳已经达到轧辊的孔隙管径后，管壳借助于馈送夹紧床鞍通过另一步骤向辊轴前进，与此同时，乳辊随轧机机架返回到其水平起始位置。同时，管壳经历绕其轴线的旋转，以获得成品管在周向方向上的均匀形状。通过对每个管段进行多次轧制获得管的均匀壁厚和圆度以及均匀内外径。
[0007]轧机机架的水平来回运动借助于曲柄驱动机构实现。曲柄驱动机构包括曲柄轴，该曲柄轴可绕旋转轴线旋转并包括离旋转轴线一定距离的曲柄销，以及具有第一端和第二端的连杆。连杆在其第一端可枢转地铰接到曲柄轴的曲柄销，并在其第二端可枢转地铰接到轧机机架，使得曲柄轴的旋转运动被转换成轧机机架的平移运动。轧机机架的运动方向通过导轨固定。
[0008]为了制造精确制造的管，馈送夹紧床鞍的精确并且受控的按步前进，以及轧机机架的精确并且受控的平移运动是不可或缺的。具体地说，从大扭矩到在轧机机架的平移方向上的线性力的转换面临高要求。
[0009]为了使轧机机架的振荡运动的均匀行进变成可能，并且因此获得高质量的轧管，因此必须使驱动机构可用于基本上没有自由力或自由力矩或者其中自由力和自由力矩最小化的轧机机架的线性运动。
【发明内容】
[0010]这些问题中的至少一个根据本发明通过皮尔格式轧管机解决，该皮尔格式轧管机具有可沿运动方向线性来回运动的轧机机架并具有曲柄驱动机构，其中曲柄驱动机构包括曲柄轴，该曲柄轴被以能够绕旋转轴线旋转的方式支撑并且包括离旋转轴线一定径向距离的曲柄销，并且曲柄驱动机构包括具有第一端和第二端的连杆，其中连杆的第一端可枢转地固定到曲柄销，并且其中连杆的第二端可枢转地固定到轧机机架，使得在皮尔格式轧管机的运行期间，曲柄轴的旋转运动被转换成轧机机架沿运动方向的振荡运动，以及具有补偿轴，该补偿轴被以能够绕旋转轴线旋转的方式支撑，其中补偿轴包括关于其旋转轴线不旋转对称的质量分布并且具有配衡质量块，从而曲柄轴和补偿轴通过传动装置彼此相连，使得曲柄轴的旋转引起补偿轴的旋转并且其中曲柄轴的旋转轴线与补偿轴的旋转轴线在与轧机机架的运动方向垂直的方向上彼此间隔开一定距离。
[0011]换言之，根据本发明，曲柄轴的旋转轴线和补偿轴的旋转轴线布置成彼此上下重叠。首先，这不排除旋转轴线也在与轧机机架的线性运动的运动方向平行的方向上彼此间隔开的事实。本发明使得能够使包括曲柄驱动机构和补偿轴的布置在平行于轧机机架的运动方向的方向上保持小的尺寸。
[0012]然而，如果曲柄轴的旋转轴线和补偿轴的旋转轴线在与轧机机架的运动方向垂直的平面上的话，则是尤其有利的。在这种情况下，旋转轴线在与轧机机架的运动的线性方向平行的方向上不彼此间隔开。借助该实施例，能够获得包括曲柄驱动机构和补偿轴的布置的最小结构长度。
[0013]这种具有用于驱动轧机机架的曲柄驱动机构以及具有带配衡质量块的质量分布的补偿轴的皮尔格式轧管机的实施例，使得能够至少部分地补偿在皮尔格式轧管机的运行期间发生的力和力矩，该质量分布关于其旋转轴线不旋转对称。
[0014]在本发明的一个实施例中，曲柄轴和补偿轴之间的连接通过传动装置实现，使得曲柄轴的完整旋转引起补偿轴的正好一次完整旋转。以这样的方式，能够至少部分地补偿第一阶的发生的力和力矩。如果配衡质量块与作用在曲柄轴上的连杆的质量近似一样大的话，则是有利的。
[0015]具体地说，如果曲柄轴也具有像曲柄销一样在离旋转轴线一定距离并布置成相对于旋转轴线偏移曲柄销大约180°的补偿质量块的话，则是有利的。
[0016]曲柄轴在本发明的意义上表示具有同心布置在其上用于接纳连杆的曲柄销的每一种类型的轴。具体地说，曲柄轴在本发明的意义上包括传统构造，其具有限定旋转轴线的、被以可旋转的方式支撑的轴颈并具有连接轴颈和曲柄销的一个或多个曲柄颊板。然而，此外，曲柄轴在本发明的意义上尤其表示以可旋转的方式被支撑在轴上的曲柄轮，其中曲柄销偏心于旋转轴线地固定在轮本身上。
[0017]作为曲柄轮的曲柄轴的这种构造具有多个优点。其明显地简化了安装和维护。此夕卜，构造成曲柄轮的曲柄轴可用作补充飞轮质量，从而确保轧机机架的改进操作平顺性。
[0018]如果用同一皮尔格式轧管机轧制不同类型的管的话，则以下实施例是有利的，在该实施例中，曲柄销能在离曲柄轴的旋转轴线不同径向距离下固定在曲柄轴上，优选地在曲柄轮上，使得能用同一曲柄驱动机构实现轧机机架的不同行程长度。
[0019]此外，以下实施例是有利的，在该实施例中，补偿质量块设置在曲柄轴上，其中，补偿质量块优选地以可拆除的方式固定在曲柄轴上，使得补偿质量块的质量可不同。此外，以下实施是优选的，在该实施例中，补偿质量块的位置甚至可以相对于离曲柄轴的旋转轴线的其径向距离和/或相对于离曲柄销的角度距离进行调整。
[0020]如果曲柄轮在与旋转轴线平行的方向上具有宽度，其中补偿质量块布置在曲柄轮的该宽度内，则是尤其有利的。
[0021]如果补偿质量块和具有连杆的曲柄销在旋转轴线的方向上布置成彼此间隔开的话，则是尤其有利的。
[0022]在实施例中，补偿轴构造成补偿轮，该补偿轮在补偿轴的旋转轴线的方向上具有宽度，由此配衡质量块至少分段地布置在补偿轮的宽度外。
[0023]此外，曲柄轴作为曲柄轮并且补偿轴构造成补偿轮的实施例被证明是有利的，因为这能够使曲柄轮和补偿轮成为彼此啮合的齿轮并形成将曲柄轴和补偿轴彼此相连的传动装置。这样，能够省略具有受磨损影响的其它齿轮的另外传动装置。
[0024]在本发明的一个实施例中，曲柄轴的旋转轴线在与轧机机架的运动方向垂直的方向上布置在补偿轴的旋转轴线下方。以这样的方式，能够在被驱动的轧机机架的运动方向与连杆之间获得平角，这又引起轧机机架的更安静运行并且还减少轧机机架的线性导轨的磨损。
[0025]如果轧机机架包括两个轧辊，其中轧辊固定待轧制的管的中心管轴线，其中曲柄轴的旋转轴线布置在中心管轴线下方而补偿轴的旋转轴线布置在中心管轴线上