一种高速冷轧管机的芯棒杆定心装置及方法与流程

1.本发明属于高速冷轧管机领域，具体涉及一种高速冷轧管机的芯棒杆定心装置及方法。


背景技术：

2.现代化的连续上料、连续轧制的高速冷轧管机，在轧制过程中需要连续装料，因此在送料床身的前端都设计有装料床身装置。装料床身的长度由冷轧管机允许装入的最长管坯决定，通常装料床身与2#芯棒卡盘之间的长度大于冷轧机允许装入的最长管坯长度。然而冷轧管机经常在轧制较短管坯的工况下工作。因此，芯棒杆的尾端有相当长的一段处于悬臂状态，轧制过程中，管材冷轧变形过程对芯棒杆周期施加一轴向的拉、压交变的轴向力，导致芯棒杆沿轧制中心线剧烈的周期性颤动，严重时与沿线过套或空心轴等等撞击，不但发出刺耳的噪声，也恶化了芯棒杆的服役受力状态，不利于冷轧机的高速运行。
3.现有技术一是在装料床身上间隔设置有多组导料管，导料管的直径比当前所轧制管坯的外径略大5-10mm，同时沿线的导套内孔直径也跟随所轧制管坯外径而改变，尽量减小管坯与导套之间的间隙。实际生产过程中，该方法对管坯一端能起到较好的效果，对于外露的芯棒杆部分无法达到稳定芯棒杆的作用，主要原因就是导套或导料管的直径比芯棒杆的直径大，芯棒杆在轧制中心线呈悬臂状态。
4.另外一种解决方案是在小型冷轧管机上安装有多组四连杆机构夹钳式定心装置，该机构类似剪刀的工作原理，在液压缸的拉动下两侧夹钳将芯棒杆夹住，缺点是夹钳与芯棒杆之间为滑动摩擦，夹紧力阻止了芯棒杆的转动，同时夹钳磨损比较严重，另外由于中大型芯棒杆自重较大，本发明的对中性能较差。


技术实现要素：

5.为了克服现有中大型高速冷轧管机轧制过程中芯棒杆剧烈跳动、影响高速轧制生产效率的问题，本发明提供一种高速冷轧管机的芯棒杆定心装置及方法，本发明能精准的将芯棒杆稳定于轧制中心线，且不增加芯棒杆的回转阻力，适用于芯棒杆各种直径的变化，保障了设备高速稳定运行。
6.本发明采用的技术方案为：一种高速冷轧管机的芯棒杆定心装置，包括气缸、滑块、水平滑道ⅰ、水平滑道ⅱ、垂直滑道、辊式上卡块、辊式下卡块、连杆机构和底座；所述的底座中部开有u形槽，所述的垂直滑道设在u形槽的侧壁上；所述的辊式上卡块和辊式下卡块沿着垂直滑道上下移动；所述的水平滑道ⅰ和水平滑道ⅱ对称设在u形槽两侧；所述的水平滑道ⅰ和水平滑道ⅱ内均设有滑块，所述的滑块与连杆机构的中部连接，连杆机构的上端与辊式上卡块连接，连杆机构的下端与辊式下卡块连接，所述的气缸设在辊式下卡块的正下方，且气缸设在底座上。
7.所述的连杆机构包括两根连杆，两根连杆呈v形，铰接在一起，且该铰接端与对应的滑块固定连接；所述的连杆与辊式上卡块和辊式下卡块均通过铰接连接。
8.所述的气缸与底座通过铰轴连接。
9.所述的垂直滑道上端与底座的顶部平齐，垂直滑道的下端面高于u形槽的槽底面。
10.所述的水平滑道ⅰ和水平滑道ⅱ均为两个，水平滑道ⅰ和对应的水平滑道ⅱ左右对称设在底座的前侧面上，剩余的水平滑道ⅰ和其对应的水平滑道ⅱ左右对称设在底座的后侧面上。
11.所述的底座包括底板、立板、顶板和肋板，所述的立板为两块，两块立板均为u形状立板，两块立板前后对称设在底板上，两个立板的上端通过顶板连接，两个立板之间左右对称设有两根槽钢，所述的肋板上端与顶板连接，下端与底板连接，所述的肋板的竖直端与槽钢的腹板连接；每个槽钢的两个翼缘板分别与u形状立板对应的竖直端连接。
12.所述的肋板为长条状肋板或者三角状肋板。
13.所述的立板的水平长度小于底板的水平长度。
14.所述的辊式上卡块和辊式下卡块结构相同，所述的辊式上卡块包括两组辊轴、支撑轴和支撑座，每个所述的辊轴通过两端对应的轴承与对应的支撑轴连接，两个支撑轴对称安装在支撑座中。
15.一种高速冷轧管机的芯棒杆定心方法，具体步骤为：先将辊式上卡块和辊式下卡块对称布置在轧制中心线的两侧；当气缸的活塞腔与压缩空气接通时，辊式下卡块沿着垂直滑道上升，在连杆机构的推动下，滑块向远离轧制中心运动，辊式上卡块在连杆机构的拉动下沿垂直滑道向下移动；当辊式上卡块和辊式下卡块的辊轴与芯棒杆接触时,辊式上卡块和辊式下卡块将停止移动，芯棒杆将由四组辊轴所夹持,完成芯棒杆的定心。
16.本发明的有益效果为：本发明采用上、下可移动的辊式卡块，通过连杆与滑块装置同步对称相对沿轧制中心线移动，本发明无需调整可自动适应芯棒杆直径的改变，同时辊式卡块与芯棒杆之间为滚动摩擦，辊轴在对芯棒杆起到定心作用的同时，可随芯棒杆被动旋转，接触件均不产生相对摩擦、磨损，可极大提高高速轧机轧制过程中芯棒杆的稳定性，提高生产效率。
17.以下将结合附图进行进一步的说明。
附图说明
18.图1本发明提供的高速冷轧管机的芯棒杆定心装置的结构示意图。
19.图2本发明提供的高速冷轧管机的芯棒杆定心装置的定心状态示意图。
20.图3本发明提供的高速冷轧管机的芯棒杆定心装置的非定心状态示意图。
21.图4本发明提供的高速冷轧管机的芯棒杆定心装置的辊式卡块结构示意图。
22.图5为图4的a-a剖视图。
23.图6为底座结构示意图。
24.图中：1气缸；2芯棒杆；3滑块；4 水平滑道ⅰ；5 垂直滑道；6 辊式上卡块；7连杆机构；8 水平滑道ⅱ；9底座；901、底板；902、立板；903、顶板；904、肋板；905、槽钢；10辊式下卡块；11支撑轴；12轴承；13辊轴；14支撑座。
具体实施方式
25.实施例1：为了克服现有中大型高速冷轧管机轧制过程中芯棒杆剧烈跳动、影响高速轧制生产效率的问题，本发明提供如图1-6所示的一种高速冷轧管机的芯棒杆定心装置及方法，本发明能精准的将芯棒杆稳定于轧制中心线，且不增加芯棒杆的回转阻力，适用于芯棒杆各种直径的变化，保障了设备高速稳定运行。
26.一种高速冷轧管机的芯棒杆定心装置，包括气缸1、滑块3、水平滑道ⅰ4、水平滑道ⅱ8、垂直滑道5、辊式上卡块6、辊式下卡块10、连杆机构7和底座9；所述的底座9中部开有u形槽，所述的垂直滑道5设在u形槽的侧壁上；所述的辊式上卡块6和辊式下卡块10沿着垂直滑道5上下移动；所述的水平滑道ⅰ4和水平滑道ⅱ8对称设在u形槽两侧；所述的水平滑道ⅰ4和水平滑道ⅱ8内均设有滑块3，所述的滑块3与连杆机构7的中部连接，连杆机构7的上端与辊式上卡块6连接，连杆机构7的下端与辊式下卡块10连接，所述的气缸1设在辊式下卡块10的正下方，且气缸1设在底座9上。
27.本发明中，在需要作业时，芯棒杆2沿轧制中心线布置，工作过程中芯棒杆2绕轧制中心线周期性间歇回转；管坯活动穿设在芯棒杆2上；本发明中的辊式上卡块6和辊式下卡块10对称布置在芯棒杆2上下，且在气缸1的作用下可沿垂直滑道5相对轧制中心线对称移动；连杆机构7一方面与辊式上卡块6连接，另一方面与辊式下卡块10连接；其中连杆机构7均与对应的滑块3连接，滑块3在水平滑道内可自由移动；四个水平滑道（两个水平滑道ⅰ和两个水平滑道ⅱ中心线与轧制中心线共面设计；本发明中，气缸1一端安装在底座9上，另一端与辊式下卡块10连接；辊式上卡块6和辊式下卡块10上的辊轴13两端由滚动轴承12支撑，工作时辊轴13在芯棒杆2的带动下可自由旋转。
28.如图1所示，本发明采用上、下可移动的辊式卡块，通过连杆机构7与滑块3同步对称相对沿轧制中心线移动，本发明无需调整可自动适应芯棒杆2直径的改变，同时辊式卡块（辊式上卡块6和辊式下卡块10与芯棒杆2之间为滚动摩擦，辊轴13在对芯棒杆2起到定心作用的同时，可随芯棒杆2被动旋转，接触件均布不产生相对摩擦、磨损，可极大提高高速轧机轧制过程中芯棒杆的稳定性，提高生产效率。
29.上、下辊式卡块安装在垂直滑道5里，在气缸1的推动下辊式卡块沿垂直方向可自由滑动；所述辊式上卡块6和辊式下卡块10分别通过连杆机构7与水平向的滑块3连接；滑块3安装在水平滑道里；上下辊式卡块沿轧制中心线对称安装，在连杆机构7与滑块3的约束下其位置及运动关于轧制中心线对称。该装置能够可靠的对长的芯棒杆2起到稳定和定心的作用，杜绝了管材高速轧制时芯棒杆的强烈抖动、提高了生产过程的稳定性。
30.实施例2：基于实施例1的基础上，本实施例中，优选的，所述的连杆机构7包括两根连杆，两根连杆呈v形，铰接在一起，且该铰接端与对应的滑块3固定连接；所述的连杆与辊式上卡块6和辊式下卡块10均通过铰接连接。
31.本发明中，两根连杆长度相同，连根连杆之间的夹角为15
°‑
180
°
。在连杆的作用下，带动辊式上卡块6和辊式下卡块10上的四个滚轴同时外切在芯棒杆2上。这样就保证芯棒杆2中心的位置不变，提高了设备的稳定性。
32.优选的，所述的气缸1与底座9通过铰轴连接。
33.本发明中，气缸1通过铰轴连接在底座9上，在保证气缸1稳定性能的同时，保证气缸1工作时，作用力为竖直的力，有效的推动了辊式下卡块10。
34.本发明中，气缸1与辊式下卡块10连接；如安装不允许也可将气缸1与辊式上卡块6连接；也可同时采用两个气缸，一个与辊式下卡块10连接，另一个与辊式上卡块6连接；能实现夹持芯棒杆2上即可。
35.本发明中，气缸1作为执行元件一端安装在底座9上，另一端与辊式下卡块10连接；气缸1受电磁阀控制接通压缩空气时，在气缸1的驱动下，辊式下卡块10可沿垂直滑道5上下移动；滑块3在水平滑道里被动移动不与气缸1等执行元件连接；如辊式上卡块6和辊式下卡块10中任何一个都不与执行元件连接，滑块3也可与气缸1等执行元件连接，从而驱动辊式上卡块6和辊式下卡块10相对轧制中心线对称移动，执行芯棒杆2定心和打开的功能。辊式下卡块10还通过连杆机构7与滑块3相连，滑块3同时通过连杆机构7与辊式上卡块6相连；由于连接辊式上卡块6和辊式下卡块10的连杆机构7尺寸的一致性，当气缸1动作时，将导致辊式上卡块6和辊式下卡块10相对轧制中心线产生对称的位移；辊式上卡块6和辊式下卡块10结构相同，各设计有2组辊轴13装置，辊轴13通过两端的滚动轴承12与支撑轴连接；辊式上卡块6中2组辊轴与辊式下卡块10中的辊轴圆柱面外切于芯棒杆2，起到对芯棒杆2稳定和定心的作用；辊轴13在气缸1的夹紧作用下，紧紧贴在芯棒杆2上，并被芯棒杆2带动周期性间歇绕自身轴线旋转。
36.优选的，所述的垂直滑道5上端与底座1的顶部平齐，垂直滑道5的下端面高于u形槽的槽底面。
37.本发明中垂直滑道5的长度需要保证连杆机构7张开在最大位置时，辊式上卡块6和辊式下卡块10依旧在垂直滑道5内，不会脱落出垂直滑道5。
38.优选的，所述的水平滑道ⅰ4和水平滑道ⅱ8均为两个，水平滑道ⅰ4和对应的水平滑道ⅱ8左右对称设在底座9的前侧面上，剩余的水平滑道ⅰ4和其对应的水平滑道ⅱ8左右对称设在底座9的后侧面上。
39.本发明中，水平滑道包括两个水平滑道ⅰ4和两个水平滑道ⅱ8，水平滑道的长度由需求设定，至少要保证连杆机构7在打开和收紧两个极限位置的滑块3的移动距离，保证滑块3始终在水平滑道内移动。
40.优选的，所述的底座9包括底板901、立板902、顶板903和肋板904，所述的立板902为两块，两块立板902均为u形状立板，两块立板902前后对称设在底板901上，两个立板902的上端通过顶板903连接，两个立板902之间左右对称设有两根槽钢905，所述的肋板904上端与顶板903连接，下端与底板901连接，所述的肋板904的竖直端与槽钢905的腹板连接；每个槽钢905的两个翼缘板分别与u形状立板对应的竖直端连接。
41.优选的，所述的肋板904为长条状肋板或者三角状肋板。
42.优选的，所述的立板902的水平长度小于底板901的水平长度。
43.本发明中，如图6所示，立板902并没有设在底板901上表面的中心，而是偏离了中心位置，靠近底板901一端。这样的设计是因为现有设备的位置问题所确定的。根据现有的场地，可以调整立板902在底板901上的位置。同时，在底板901足够长的情况下，肋板903优选为三角状肋板，提高了底座9整体结构的稳定性。
44.优选的，所述的辊式上卡块6和辊式下卡块10结构相同，所述的辊式上卡块6包括
两组辊轴13、支撑轴11和支撑座14，每个所述的辊轴13通过两端对应的轴承12与对应的支撑轴11连接，两个支撑轴11对称安装在支撑座14中，如图4和5所示。
45.本发明中辊轴13可绕支撑轴11自由旋转。本发明中辊式上卡块6位于辊式下卡块10上方，芯棒杆2位于辊式上卡块6和辊式下卡块10之间。本发明中，支撑座14包括两片支架，两片支架的下端通过两根支撑轴11连接，上端通过工字钢连接，工字钢与两片支架之间通过螺栓固定连接。
46.本发明中，辊式上卡块6和辊式下卡块10沿轧制中心线上下对称布置，在气缸1的推动下，辊式上卡块6和辊式下卡块10沿垂直滑道5并相对轧制中心线对称的移动，完成芯棒杆2的稳定夹持定心。辊式上卡块6和辊式下卡块10沿轧制中心线的对称移动是由与之相连的连杆7和滑块3来实现的。芯棒杆2在轧制过程中是间歇回转的，当辊轴13夹持住芯棒杆2时，在芯棒杆2与辊轴13之间的摩擦力作用下，辊轴13随芯棒杆2同步旋转。
47.当芯棒杆2的外表面处于定心装置中时，气缸1的活塞腔接通压缩空气并推动辊式下卡块10和辊式上卡块6同步向轧制中心线移动，当辊轴13的外表面与芯棒杆2的外表面接触时，气缸1的活塞杆停止移动，此时芯棒杆2的外圆柱面外切于4组辊轴13的外表面，芯棒杆2受4组辊轴13的限制，只能沿着轧制中心线间歇回转，高速冷轧管机的芯棒杆定心装置起到定心和稳定的作用，辊轴13与轴11之间设计有滚动轴承12,目的是消除气缸1的夹持压力作用下辊轴13和芯棒杆2之间的摩擦阻力，达到减小摩擦阻力的效果，延长了辊轴13和芯棒杆2的使用寿命。
48.实施例3：基于实施例1或2的基础上，本实施例中提供一种高速冷轧管机的芯棒杆定心方法，具体步骤为：先将辊式上卡块6和辊式下卡块10对称布置在轧制中心线的两侧；当气缸1的活塞腔与压缩空气接通时，辊式下卡块10沿着垂直滑道5上升，在连杆机构7的推动下，滑块3向远离轧制中心运动，辊式上卡块6在连杆机构7的拉动下沿垂直滑道5向下移动；当辊式上卡块6和辊式下卡块10的辊轴13与芯棒杆2接触时,辊式上卡块6和辊式下卡块10将停止移动，芯棒杆2将由四组辊轴13所夹持,完成芯棒杆2的定心。
49.本发明的具体操作过程为：本发明中，气缸1与所述底座9通过铰轴连接，气缸的另一端与所述辊式下卡块10连接到一起。本发明中，辊式上卡块6和辊式下卡块10通过连杆结构7连接，连杆结构7的同时与对应的滑块3连接；其中滑块3共有四组，分别安装在两个水平滑道ⅰ4和两个水平滑道ⅱ8中；滑块3在四个水平滑道内自由移动。
50.在具体作业时，将辊式上卡块6和辊式下卡块10对称布置在轧制中心线的两侧，当气缸1活塞腔与压缩空气接通时，辊式下卡块10沿着垂直滑道5上升，在连杆机构7的推动下，滑块3沿着水平滑道向远离轧制中心运动，辊式上卡块6在连杆机构7的拉动下沿垂直滑道5向下移动。当辊式上卡块6和辊式下卡块10的辊轴13与芯棒杆2接触时,辊式上卡块6和辊式下卡块10将停止移动，芯棒杆2将由4组辊轴13所夹持,达到芯棒杆2的定心作用，其定心状态如图2中所示。反之，当气缸1活塞杆腔与压缩空气接通时，辊式下卡块10沿着垂直滑道5下降，在连杆机构7的推动下，滑块3沿着水平滑道向靠近轧制中心运动，辊式上卡块6在
连杆机构7的拉动下沿垂直滑道5向上移动。辊式上卡块6和辊式下卡块10的辊轴13与芯棒杆2完全脱离接触,芯棒杆2定心由定心夹持状态转变为自由状态,四组辊轴13的辊面与芯棒杆2形成一个较大的环形间隙，允许比芯棒杆2外径更大的管坯通过定心装置，定心装置释放状态如图3中所示。
51.本发明中，四组辊轴13采用软材料制成，或者在辊轴13外增加一层尼龙材质的保护层，保护辊轴13和芯棒杆2，延长了辊轴13及芯棒杆2的使用寿命。
52.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。本发明中未详细描述的装置结构及方法步骤均为现有技术，本发明中将不再进行进一步的说明。