一种穿孔机顶头循环更换装置的制作方法

本实用新型属于热轧无缝钢管生产设备领域，涉及一种穿孔机顶头循环更换装置。

背景技术：

各种热轧无缝钢管生产工艺方法中，都会使用到穿孔机这一设备对实心管坯穿孔，穿孔机主要由前台推坯机，本体，后台一段，后台二段组成。

穿孔机本体，上下布置有两个锥形轧辊，轧辊的轴线呈一定的夹角，轧辊由电机和减速机传动；左右布置有两个半圆弧形的导板，配合轧辊组成封闭圆孔型。

穿孔机的出口依次布置有后台一段和后台二段，后台一段主要由5-6个定心抱辊和一组运输辊道组成，同时运输辊道的末端布置有脱管卡和顶头冷却装置或者顶头循环更换装置，后台二段主要是龙门止推座，顶杆小车及轨道等。

穿孔机的顶杆是长度约15-20米左右的一根空心钢管制作的专用工具，内部有内推杆并通水冷却，其头部安装锥形顶头，尾部和后台二段顶杆小车连接。顶杆小车采用钢丝绳或齿条驱动，可以前后快速移动。向前移动时，可以带动顶杆前进，将顶头伸到穿孔机内的设定位置后，龙门止推座将顶杆小车锁死，承受穿孔的轴向推力，同时，后台一段的定心抱辊抱住顶杆，保证顶头中心线和穿孔轧制中心线一致。

由轧辊，半圆弧形导板以及顶头共同组成了斜轧穿孔的工模具。穿孔的工艺过程是：加热炉将实心管坯加热到1250℃左右，运送到穿孔机前台，前台的推坯机将高温管坯推入穿孔机内，高速旋转的上下轧辊咬住管坯进行斜轧轧制，管坯在上下轧辊，左右导板，锥形顶头形成的工具型腔中被轧制成空心管(长度约5-10米左右)。穿孔完成后，后台一段将空心管运出穿孔机，空心管在运输辊道末端被脱管卡挡住，同时后台二段的顶杆小车后退将顶杆从空心管中抽出，空心管被拨料机横向拨出后台一段。顶杆带动顶头退回到脱管卡后的顶头冷却装置冷却顶头或则通过顶头循环更换装置更换顶头。顶头完成冷却或更换后，顶杆再次前进，开始新一轮穿孔工艺过程。

顶头是内孔模具，工作中承受轴向和径向的轧制力，忍受高温及高压，其表面磨损严重，需要良好的冷却才可以保证寿命及管材的内表面质量。由于两次穿孔的间隙时间通常只有几秒钟，如不更换顶头，用顶头冷却装置直接冷却一下顶头，其时间短，效果不好。顶头循环更换装置通常采用3个顶头，循环更换使用，顶头冷却时间长，冷却效果好。

顶头更换由顶头循环更换装置和顶杆小车联动实现，主要顺序如下：顶杆小车带着顶杆回退到换顶头位置；顶杆小车上的双行程液压缸驱动顶杆内推杆推出松紧行程和顶出行程，松开顶杆上的顶头锁紧销，同时将旧顶头推出，旧顶头落入空的鞍座中；然后顶杆内推杆缩回顶出行程的距离，让出顶头横移空间；顶头循环更换装置内的顶头框横移一个鞍座的工位距离，旧顶头移出，新顶头移入；顶头循环更换装置的抬正轮向上抬升鞍座，将鞍座上的锥形顶头抬正，保证顶头尾部的内锥孔和顶杆头部的外锥头中心对中；顶杆小车带动顶杆加速前进，顶杆的外锥头精准穿入顶头的内锥孔，在顶头被正确地套在顶杆上后，顶杆小车上的液压缸驱动顶杆内推杆缩回松紧行程，内推杆顶动锁紧销，将顶头锁紧在顶杆上。顶头更换能否成功的关键点在于保证顶头的内锥孔和顶杆头部的外锥头中心一致，内外的锥形完全对准重合，以便顶杆穿入顶头的过程中，顶杆的外锥孔和顶头的内锥孔完整贴合。现有的顶头循环更换装置抬正结构直接作用在顶头上，顶头为锥形，受顶头位置的影响，其抬正高度难以精确控制，时常造成顶头穿入不成功，不到位，锁紧失败，发生顶头掉落事故。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种穿孔机顶头循环更换装置，能够保证顶头的抬正高度，防止因顶头穿入不成功、不到位导致的锁紧失败及发生顶头掉落事故。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种穿孔机顶头循环更换装置，包括更换装置及抬正器，所述更换装置内设置若干鞍座，所述鞍座上设置有用于盛放顶头的容纳槽，所述鞍座的一端转动设置在所述更换装置上，所述抬正器作用在所述鞍座的另一端上，顶头在所述抬正器的驱动下随所述鞍座一起转动。

可选地，所述更换装置包括箱体、导轨、小车及顶头框，所述导轨固定设置在所述箱体内，所述小车滑动设置在所述导轨上，所述顶头框设置在所述小车上，所述鞍座转动设置在所述顶头框内，所述鞍座的延伸方向与穿孔机顶杆的延伸方向平行，所述顶头框随所述小车一起在所述导轨上滑动。

可选地，所述小车及所述顶头框均各位两个，两个所述顶头框分别滑动设置在所述导轨的两端，两个所述顶头框内的鞍座交替与穿孔机的顶杆中心对齐。

可选地，所述顶头框与所述小车之间设置有调节螺杆，所述顶头框通过所述调节螺杆设置在所述小车上。

可选地，所述抬正器包括驱动杆及抬升轮，所述抬升轮与所述驱动杆之间设置有支架，所述抬升轮通过支架连接在所述驱动杆的一端上，所述抬升轮在所述驱动杆的驱动下随所述支架一起绕所述驱动杆的轴线转动；所述抬升轮作用在所述鞍座上，所述抬升轮与所述驱动杆之间的间距大于所述驱动杆与所述鞍座之间的间距。

可选地，所述抬正器还包括调节丝杆及气缸，所述气缸及调节丝杆连接在所述驱动杆远离所述抬升轮的一端上。

本实用新型的有益效果在于：鞍座的一端转动设置，抬正器作用在鞍座的另一端上，抬正器直接作用下鞍座上，消除了顶头形状对抬正高度的影响，提升了顶头抬正的精度，有利于顶杆顺利正确地穿入顶头，提高顶头更换的成功率，减少顶头脱落事故。

本实用新型的其他优点、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，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型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

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：

图1为一种穿孔机顶头循环更换装置的结构示意图；

图2为抬正器、顶头筐、导轨及小车的结构示意图；

图3为顶头筐及小车的结构示意图；

图4为顶头及顶杆的连接示意图。

附图标记：箱体1、链传动装置2、顶头筐3、对中板4、支架5、齿轮马达6、抬正器7、抬升轮8、气缸9、调节丝杆10、驱动杆11、导轨12、小车13、容纳槽14、调节螺杆15、鞍座16、销轴17、顶杆18、内推杆19、锁紧销20、顶头21。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，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实用新型的其他优点与功效。本实用新型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，在没有背离本实用新型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实用新型的基本构想，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，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，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。

本实用新型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；在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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，不能理解为对本实用新型的限制，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4，为一种穿孔机顶头循环更换装置，包括更换装置及抬正器7，更换装置内设置若干鞍座16，鞍座16上设置有用于盛放顶头21的容纳槽14，容纳槽14的截面呈v形，鞍座16的一端转动设置在更换装置上，抬正器7作用在鞍座16的另一端上，顶头21在抬正器7的驱动下随鞍座16一起转动，直至顶头21与顶杆18的轴线方向对准。

顶杆18的内部设置有内推杆19，顶杆18的头部为锥形头结构，安装有锁紧销20，顶头21尾部有锥形的内孔，内孔内加工有环槽。顶杆18的头部和顶头21通过配合在一起，内推杆19为变径杆件，在顶杆小车13的双行程液压缸驱动下前后伸缩，可以实现升降行程和顶出行程。升降行程可以实现锁紧销20的升降，当锁紧销20向上伸出时，锁紧销20在内推杆19的作用下顶入顶头21内孔的环槽中，将顶头21锁紧，反之，则松开顶头21。顶出行程可以将顶头21向外推出。

本实施例中，更换装置包括箱体1、导轨12、小车13及顶头21框，导轨12设置在箱体1内，导轨12的延伸方向与顶杆18的轴线方向垂直，顶头21框和小车13一起设置在导轨12上，顶头21框随小车13一起在导轨12上滑动。鞍座16转动设置在顶头21框内，鞍座16的延伸方向与穿孔机顶杆18的延伸方向平行，鞍座16的转动轴线与顶杆18的延伸方向垂直。

本实施例中，箱体1为焊接的箱型结构，对中板4设置在箱体1内部靠近穿孔机的一侧上。小车13及顶头21框均各位两个，两个顶头21框分别滑动设置在导轨12的两端，两个顶头21框内的鞍座16交替与顶杆18的轴线方向对齐，使两个顶头筐3交替处于使用和准备状态。每个顶头筐3内有设置依次有3个鞍座16，可以放置3个锥形顶头21，鞍座16通过销轴17和铰接在顶头筐3上，鞍座16可以绕销轴17向上转动。小车13为框架结构，顶头21框与小车13之间设置有4个调节螺杆15，顶头21框通过调节螺杆15设置直接支撑在小车13的框架结构上。

顶头筐3由各自的驱动装置驱动，本实施例中，顶头筐3的驱动装置包括为齿轮马达6及链传动装置2，顶头筐3在齿轮马达6的链传动装置2的作用下沿导轨12移动，当使用其中的一个顶头筐3时，驱动装置驱动该顶头筐3横移到穿孔中心线位置，按程序进行3个顶头21的更换及交替使用。每个顶头筐3内的3个v型的鞍座16，鞍座16的尾端通过铰轴和顶头筐3铰接，每个鞍座16可以绕铰轴单独向上旋转。

本实施例中，抬正器7设置在顶杆18中心线的正下方，抬正器7包括驱动杆11及抬升轮8，抬升轮8与驱动杆11之间设置有支架5，抬升轮8通过支架5连接在驱动杆11的一端上，抬升轮8在驱动杆11的驱动下随支架5一起绕驱动杆11的轴线转动；抬升轮8作用在鞍座16上，抬升轮8与驱动杆11之间的间距大于驱动杆11与鞍座16之间的间距。抬正器7还包括调节丝杆10及气缸9，气缸9及调节丝杆10连接在驱动杆11远离抬升轮8的一端上。抬正器7可以向上抬升安放有顶头21的鞍座16，通过标定后，可以保证抬升轮8将鞍座16抬升后顶头21抬正，顶头21的中心线和顶杆18的中心线重合，使顶头21的内锥孔和顶杆18的外锥孔完全对准。

实际使用时，当使用两个顶头筐3中的一个来进行顶头21的循环更换操作时，该顶头筐3中的三个v型鞍座16上分别装入顶头21，然后移动至顶杆18的中心线位置，通过自动化程序实现三个顶头21的循环更换使用。

穿孔结束后，顶杆小车13驱动顶杆18回退到顶头21更换位置，旧的顶头21位于一个空的鞍座16上方；内推杆19向顶头21方向动作，完成升降行程和顶出行程，松开顶杆18上的锁紧销20，同时将旧的顶头21推出，旧的顶头21落入一个空的鞍座16中；然后内推杆19缩回顶出行程，让出新的顶头21的横移空间；顶头筐3沿导轨12横移一个鞍座16的工位距离，旧的顶头21移出顶杆18的中心线位置，新顶头21移入顶杆18的中心线位置；抬升轮8在气缸9的驱动下向上抬升盛放有新顶头21的鞍座16，将鞍座16上的顶头21抬正，新顶头21尾部的内孔和顶杆18头部的外锥头轴心线对中；顶杆小车13带动顶杆18加速向顶头21运动，顶杆18的外锥头精准穿入新顶头21的内孔中，顶头21被套在顶杆18上后，内推杆19回缩升降行程，顶动锁紧销20，将新的顶头21锁紧在顶杆18上，同时抬升轮8在气缸9的驱动下降复位，完成顶头21的更换。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型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，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。