无缝钢管生产设备及其三辊导向机构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种无缝钢管生产设备及其三辊导向机构，该三辊导向机构包括；机架；固定连接于机架，相互平行且呈第一等边三角形布置的第一至第三固定轴；分别连接第一第二固定轴、第一第三固定轴的两平行四边形连杆结构；两连杆结构位于等边三角形的两相对外侧；分别连接于三固定轴的等长三短摆臂；分别连接于三短摆臂的相互平行且呈第二等边三角形布置的三辊子，辊子平行于固定轴；以及驱动两连杆结构以同角度同方向转动的驱动件，两连杆结构转动时带动短摆臂转动以使三个辊子变化为边长增大或减小的第三等边三角形。本发明使生产的钢管同心度和壁厚精度得到更可靠的保证。
【专利说明】无缝钢管生产设备及其三辊导向机构
【技术领域】
[0001]本发明涉及无缝钢管生产设备，尤其涉及用于无缝钢管生产设备的一种三辊导向机构及具有该三辊导向机构的无缝钢管生产设备。
【背景技术】
[0002]随着无缝钢管生产设备和工艺的完善和提高，油井管、套管及高合金管等高精度、高附加值的钢管需求量增大，以及现代无缝钢管生产批量化、规模化、精细化的特点，都对设备的精度、性能提出了更高的要求。有效的控制管坯、毛管变形才可以使生产的无缝钢管同心度和壁厚精度得到更可靠的保证。
[0003]穿孔机是无缝钢管生产工艺中控制管坯变形的第一台重要设备，其作用是将实心管坯变成所要求的空心毛管。其穿出毛管的偏心度和壁厚公差对成品管起着决定性的作用，其后续轧管等工序均不能对偏心度和壁厚公差作矫正，只能起扩大的作用。因此，高精度的成品管就对穿孔时顶杆和穿孔机的同心度和出口毛管的导向有着极高的要求，随着生产工艺及产品需求的提高，人们对毛管的质量也提出越来越高的要求。穿孔工艺要求有一种设备:在穿孔时，紧紧抱持顶杆，能保持顶杆的稳定性，穿孔后对毛管有导向作用，防止毛管跑偏对后续穿孔的影响。根据出口毛管外径的不同，导向机构的开口度需能进行快速调難
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[0004]轧机是无缝钢管生产工艺中控制毛管变形的第二台重要设备，其作用是将空心毛管变成一定壁厚要求的空心荒管。轧机对最后成品钢管的壁厚起着决定性的作用，其后续设备对荒管的偏心及壁厚偏差有一定影响。轧机中的斜轧无缝管钢管轧机，其出口荒管作螺旋前进，因出口速度快，甩动剧烈，需要一种设备对荒管进行导向，防止荒管在甩动过程中对荒管壁厚产生不利影响。并且根据出口荒管外径不同，导向机构的开口度需要能进行快速调整。
[0005]综上，现有的无缝钢管生产设备，需要一种开口可调的导向机构，以使生产的钢管同心度和壁厚精度得到更可靠的保证。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于无缝钢管生产设备的三辊导向机构，以根据出口毛管外径的不同，对开口度进行快速调整，以使生产的钢管同心度和壁厚精度得到更可靠的保证。
[0007]本发明的另一目的在于提供一种具有本发明三辊导向机构的无缝钢管生产设备。
[0008]本发明是通过以下技术方案来实现的:
[0009]—种三棍导向机构，用于无缝钢管生产设备，该三棍导向机构包括；机架；固定连接于所述机架，相互平行且呈第一等边三角形布置的第一固定轴、第二固定轴和第三固定轴；连接所述第一固定轴与所述第二固定轴的第一平行四边形连杆结构，连接所述第一固定轴与所述第三固定轴的第二平行四边形连杆结构；两所述平行四边形连杆结构位于所述第一等边三角形的两相对外侧；分别连接于所述第一固定轴、所述第二固定轴、所述第三固定轴的等长的第一短摆臂、第二短摆臂、第三短摆臂；分别连接于所述第一短摆臂、第二短摆臂、第三短摆臂的相互平行且呈第二等边三角形布置的第一辊子、第二辊子和第三辊子，所述第一辊子平行于所述第一固定轴，在同一横截面内，所述第二等边三角形与所述第一等边三角形的几何中心重合；以及驱动所述第一平行四边形连杆结构和所述第二平行四边形连杆结构以同角度相同方向转动的驱动件，所述第一平行四边形连杆结构和所述第二平行四边形连杆结构转动时带动所述第一短摆臂、第二短摆臂、第三短摆臂转动以使所述第一辊子、第二辊子和第三辊子变化为呈第三等边三角形布置，所述第三等边三角形的边长大于或小于所述第二等边三角形的边长，所述第三等边三角形与所述第一等边三角形的几何中心重合。
[0010]本发明的无缝钢管生产设备，具有本发明的三辊导向机构。
[0011]本发明的有益效果；在于，本发明的三辊导向机构，是一种能够保证中心位置不变、开口能迅速调节的机构，应用于穿孔机后台和斜轧轧管机后台，穿孔时，辊子闭合，三个辊子距离较近(所成等边三角形的边长较短)，三辊导向机构紧紧抱持顶杆，增强顶杆穿孔时的稳定性，毛管穿出时，导向机构迅速打开到导向位，辊子打开，三个辊子的间距增加(也即辊子所成等边三角形的边长增加)，对毛管进行导向，限制毛管的剧烈甩动。用于斜轧轧管机轧管时，导向机构打开到导向位(辊子打开的状态)对荒管进行导向，限制荒管的剧烈甩动。
[0012]本发明的三辊导向机构，安装调整好后，第一液压缸驱动两个相等的平行四边形多连杆机构，两个四边形连杆转动角度相同，带动三个辊子作同向同幅运动，实现闭合夹持和打开导向功能，通过对调整垫块厚度的调整，可以控制三个辊子导向开度大小的调整；第二液压缸缩回可以实现，上辊子单独的打开动作，可以用于出料。第二液压缸伸出时，抱持不动，可以实现三个辊子处于一个同心圆的位置上。在三个辊子闭合夹持和打开导向的动作过程中，三个辊子始终处于同一个中心的圆上，保证了三辊导向机构和穿孔机、轧管机中心线的一致性，可以提高钢管的偏心和壁厚精度，满足穿孔机、斜轧轧管机后设备的工艺动作要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明实施例的三辊导向机构主视图；
[0014]图2为图1的俯视图；
[0015]图3为本发明实施例的三辊导向机构的多连杆相等四边形原理图；
[0016]图4为本发明实例的压杆3的零件图；
[0017]图5为本发明实例的拉杆6的局部剖视图。
【具体实施方式】
[0018]体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
[0019]本发明实施例的无缝钢管生产设备，具有本发明实施例的三辊导向机构，本发明实施例的三辊导向机构能够用在无缝钢管生产设备中。本发明实施例的无缝钢管生产设备，例如穿孔机和斜轧轧管机等。本发明实施例的三辊导向机构，具体应用于穿孔机和斜轧轧管机后面(出料端)，是对穿孔机顶杆固定，和对毛管和荒管起导向定位作用。
[0020]以下具体介绍本发明实施例的三辊导向机构。
[0021]如图1-图5所示，本发明实施例的用于无缝钢管生产设备的三辊导向机构，是一种中心不变、开口可调的多连杆三辊导向机构，其包括:机架1，第一托架2，压杆3，第二托架4，连杆5，拉杆6，辊子7，第一液压缸8，第二液压缸9，调整垫块10以及固定轴(或称连接轴)0、P、Q。
[0022]机架I是用钢板拼装焊接的框架，是上述各部件的支撑，固定轴0、P、Q固定连接在机架I上，各固定轴是相互平行且呈等边三角形布置，第二托架4、第一托架2和压杆3分别安装在固定轴O、P、Q上，可绕固定轴O、P、Q转动，并且第二托架4、第一托架2和压杆3的转动可以带动固定轴O、P、Q上的其他短摆臂的转动，也即同一固定轴上的短摆臂总是联动的；连杆5上端通过铰接轴A铰接于第二托架4，连杆5下端通过铰接轴B铰接第一托架2 ；第一托架2通过连杆5带动第二托架4转动；拉杆6的下端通过铰接轴C铰接于第一托架2，拉杆6的上端铰接于压杆3，且拉杆6可以在压杆3的连接轴孔内滑动；辊子7数量为3个，相互平行设置且平行于固定轴O、P、Q，分别为辊子X、辊子Y和辊子Z，也呈等边三角形布置，也就是说在一个同心圆的圆周上，或者说是两个等边三角形的几何中心重合。辊子X、棍子Y和棍子Z分别通过固定轴P、固定轴Q和固定轴O连接于第一托架2,压杆3和第二托架4，可以通过连杆5和拉杆6由第一液压缸8驱动同时向中心(上述同心圆的圆心、等边三角形的几何中心)靠拢或者远离；第一液压缸8固定在机架上1，直接驱动第一托架2，通过压杆3、第二托架4、连杆5、拉杆6的传动而带动辊子7 —起运动，能同时调整三个辊子X、Y、Z围成开口(三个辊子的共同内切圆)的大小；第二液压缸9固定在机架I上，单独驱动压杆3，压杆3的铰接轴D沿拉杆6向下滑动，带动辊子7中位于上部的辊子Z单独打开，以进行出料操作。
[0023]压杆3的铰接轴D之所以能够沿拉杆6向下滑动，如图4和图5所示，铰接轴D通过支架31固定在压杆3上，而铰接轴D则套设在拉杆6上，铰接轴D之所以能够沿拉杆6向下滑动。
[0024]调整垫块10安装在机架上1，通过对第一托架2的圆弧面20进行机械限位，实现对辊子7开口度大小的调整。
[0025]如图1和图2所示，第一托架2由以固定轴P为中心成一定角度的3个短摆臂PB=PC=PY和一个长摆臂PS组成，三个短摆臂等长，即PB=PC=PY, 3个等长的短摆臂PY、PB、PC分别连接辊子Y、连杆5的下端、拉杆6的下端，长摆臂PS连接第一液压缸8，第一液压缸8驱动第一托架2围绕固定轴P旋转。其中的长摆臂PS和短摆臂PB优选的是一体成型。
[0026]如图1和图3所示，压杆3由以固定轴Q为中心成一定角度的三个摆臂QD、QE、QZ组成，而且三个摆臂等长即QD=QE=QZ,三个等长的摆臂QZ、QD、QE分别连接辊子Z、拉杆6的上端、第二液压缸9，压杆3由第一托架2通过拉杆6带动围绕固定轴Q转动，拉杆6可以在压杆3的连接轴孔内滑动，第二液压缸9可以单独驱动压杆3带动辊子7向上打开。
[0027]第二托架4由以固定轴O为中心成一定角度的两个短摆臂OX、OA组成，而且两个短摆臂等长即OX=OA,两个等长的短摆臂0Χ、0Α分别连接辊子X、连杆5的上端，连杆5驱动第二托架4围绕固定轴O旋转。
[0028]如图1所示，调整垫块10是一组下表面带凸台12的圆钢板，凸台12可以卡入机架I上的定位块11上，防止调整垫块10窜动，通过对第一液压缸8带动第一托架2的长摆臂PS的圆弧面20接触定位，实现三个辊子打开幅度的控制，根据穿孔工艺的要求，可以更换不同厚度的调整垫块10实现对不同直径毛管或荒管的导向。
[0029]本专利实现同心不变，同时开口调整的原理为:辊子X、Y、Z的安装位置，形成一个等边三角形，即三个辊子7在一个同心圆上，且三个辊子间距相等，即ΧΥ=ΥΖ=ΖΧ。第一托架
2、压杆3、第二托架4的固定转轴P、Q、O,也形成一个等边三角形，且在一个同心圆上，而且和辊子7形成的同心圆圆心重合，也就是说两者所成的等边三角形的几何中心重合。从图3多连杆相等四边形原理图可以看出，由第一托架2的短摆臂PB、第二托架4的短摆臂0Α、连杆5组成一个平行四边形ΑΒΡ0，由第一托架2的短摆臂PC、压杆3的摆臂QD、拉杆6组成一个平行四边形⑶QP，根据OPQ组成的等边三角形，可以得出AB=OP=PQ=⑶，根据第一托架2、压杆3、第二托架4的短摆臂等长，可以得出OA=BP=PC=DQ,即两个平行四边形ABPO和CDQP对应边相等，BP和PC为第一托架2上的两个短摆臂，其旋转一个角度，例如图3所示的15度，则带动压杆3上的短摆臂DQ和第二托架4上的短摆臂OA转动相同的角度，带动辊子X、Y、Z也转动相同的角度，实现辊子7打开，即辊子7的开口改变，但辊子7的圆心位置不变。
[0030]下面再介绍一下本发明实施例的三辊导向装置的动作过程:
[0031]辊子7打开:第一液压缸8的自由端S伸出，推动第一托架2上面的长摆臂PS，带动第一托架2的短摆臂PB、PC、PY及短摆臂PY上的的辊子Y旋转，短摆臂PB通过连杆5带动第二托架4上面的短臂0Α、0Χ及OX上的辊子X旋转，同时，第一托架2上的摆臂PC通过拉杆6驱动压杆3上面的摆臂QD、QE、QZ及QZ上的辊子Z旋转，第一托架2上的长摆臂PS下的圆弧端20通过碰触调整垫块10实现辊子7开口度的控制，也就是辊子所形成的等边三角形的边长大小的控制；第二液压缸9缩回时，通过摆臂QE带动摆臂QZ及辊子7实现单独打开，单独打开辊子Z时，三个辊子之间的间距不再相等。
[0032]辊子闭合:第二液压缸9伸出，带动辊子7转动闭合；第一液压缸8缩回，带动第一托架2、压杆3、第二托架4及上面的辊子7实现闭合，这里所说的闭合是三个辊子之间的间距较小的状态，可以包括间距为O的状态。
[0033]本发明实施例的三辊导向机构，是一种能够保证中心位置不变、开口能迅速调节的机构，可应用于穿孔机后台和斜轧轧管机后台，穿孔机进行穿孔时，三辊导向机构处于辊子闭合的状态，紧紧抱持顶杆，增强顶杆穿孔时的稳定性，毛管穿出时，第一液压缸8的自由端S伸出，本发明实施例的三辊导向机构迅速打开到导向位，即辊子7打开的状态，对毛管进行导向，限制毛管的剧烈甩动。用于斜轧轧管机轧管时，导向机构打开到导向位对荒管进行导向，限制荒管的剧烈甩动。
[0034]本发明的技术方案已由优选实施例揭示如上。本领域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权利要求所揭示的本发明的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本发明的权利要求的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种三棍导向机构，用于无缝钢管生产设备，其特征在于，该三棍导向机构包括； 机架； 固定连接于所述机架，相互平行且呈第一等边三角形布置的第一固定轴、第二固定轴和第三固定轴； 连接所述第一固定轴与所述第二固定轴的第一平行四边形连杆结构，连接所述第一固定轴与所述第三固定轴的第二平行四边形连杆结构；两所述平行四边形连杆结构位于所述第一等边三角形的两相对外侧； 分别连接于所述第一固定轴、所述第二固定轴、所述第三固定轴的等长的第一短摆臂、第二短摆臂、第三短摆臂； 分别连接于所述第一短摆臂、第二短摆臂、第三短摆臂的相互平行且呈第二等边三角形布置的第一辊子、第二辊子和第三辊子，所述第一辊子平行于所述第一固定轴，在同一横截面内，所述第二等边三角形与所述第一等边三角形的几何中心重合；以及 驱动所述第一平行四边形连杆结构和所述第二平行四边形连杆结构以同角度同方向转动的驱动件，所述第一平行四边形连杆结构和所述第二平行四边形连杆结构转动时带动所述第一短摆臂、第二短摆臂、第三短摆臂转动以使所述第一辊子、第二辊子和第三辊子变化为呈第三等边三角形布置，所述第三等边三角形的边长大于或小于所述第二等边三角形的边长，所述第三等边三角形与所述第一等边三角形的几何中心重合。
2.如权利要求1所述的三辊导向机构，其特征在于，所述驱动件为第一液压缸，所述第一固定轴上还可转动的连接有长摆臂和与所述第一短摆臂等长的第四短摆臂与第五短摆臂，所述第四短摆臂属于所述第一平行四边形连杆结构，所述第五短摆臂属于所述第二平行四边形连杆结构，所述长摆臂连接于所述第一固定轴与所述第一液压缸的自由端之间。
3.如权利要求2所述的三辊导向机构，其特征在于，所述第二固定轴上还可转动的连接有与所述第二短摆臂等长的第六短摆臂，所述第六短摆臂一端连接所述第二固定轴，另一端连接连杆，所述第四短摆臂一端连接所述连杆，另一端连接所述第一固定轴，所述第一平行四边形连杆结构由所述第四短摆臂、所述连杆和所述第六短摆臂构成。
4.如权利要求2所述的三辊导向机构，其特征在于，所述第三固定轴上还可转动的连接有与所述第三短摆臂等长的第七短摆臂，所述第七短摆臂一端连接所述第三固定轴，另一端连接拉杆，所述第五短摆臂一端连接所述拉杆，另一端连接所述第一固定轴，所述第二平行四边形连杆结构由所述第五短摆臂、所述拉杆和所述第七短摆臂构成。
5.如权利要求4所述的三辊导向机构，其特征在于，所述第三辊子位于所述第一辊子和所述第二辊子的上方，所述第三固定轴上还可转动的连接有与所述第三短摆臂等长的第八短摆臂，所述第八短摆臂的一端连接所述第三固定轴，另一端连接第二液压缸的自由端，所述第二液压缸的自由端缩回时，通过所述第八短摆臂带动所述第三短摆臂使所述第三辊子实现单独打开。
6.如权利要求4所述的三辊导向机构，其特征在于，所述拉杆能够在所述第三固定轴的连接轴孔内滑动。
7.如权利要求2所述的三辊导向机构，其特征在于，所述三辊导向机构还包括安装在机架上的调整垫块，所述长摆臂具有一圆弧面，所述圆弧面位于所述长摆臂与所述第一液压缸自由端的铰接点的下方，通过所述调整垫块对所述圆弧面进行机械限位，实现对所述第三等边三角形的边长的调整。
8.如权利要求1所述的三辊导向机构，其特征在于，所述调整垫块为厚度可变的一组下表面带凸台的圆钢板，所述凸台卡入所述机架上的定位块上以防止所述调整垫块窜动。
9.一种无缝钢管 生产设备，其特征在于，所述无缝钢管生产设备具有权利要求1-8任一所述的三棍导向机构。
10.如权利要求9所述的三辊导向机构，其特征在于，所述无缝钢管生产设备为穿孔机或斜轧轧管机。
【文档编号】B21B39/14GK103934290SQ201410140338
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月9日 优先权日:2014年4月9日
【发明者】周新亮 申请人:太原重工股份有限公司