链轨节感应淬火回火机床及电路保护方法与流程

本发明属于电磁感应加热淬火机电一体化技术领域，具体涉及链轨节感应淬火回火机床的机械制造及电路控制设计技术领域。

背景技术：

现有技术的感应淬火设备大都采用静态感应加热淬火技术，而采用动态连续感应加热淬火设备如授权公告号为cn208234951u申请号：2018207241905实用新型名称：轴类零件连续感应淬火、回火设备，这种设备只适用于对圆柱形轴承零件的单轨输送、对工件进行双轴搓动使工件在旋转接受感应加热淬火，单轨输送导致生产效率低且设备的自动化程度不高，应用领域局限性大，不适用于大型和重型零部件如军工坦克用的链轨节和工程机械用链轨节的连续感应加热淬火工艺，对此缺陷一直没有很好的解决方案。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种采用多组模块化双轨输送结构的plc控制运行的、连续感应加热淬火回火技术的链轨节感应淬火回火机床，包括：

多组相互独立且同步运转的模块化输送装置以及在各组模块化输送装置上设置的各种功能部件并在对应的各组模块化输送装置的墙板上设置密封框架分别组成感应加热室、喷液淬火室、回火感应室；模块化板式链轮输送装置，主动链轮轴和从动链轮轴沿左方向相互平行设置，主动链轮轴和从动链轮轴的轴向沿前后方向设置，主动链轮轴贯通两链轨且转动安装在两链轨对应的四个墙板上，两组相互平行的从动链轮轴的两端一一对应转动安装在两条链轨的两端对应的两个墙板上，主动链轮轴的前端贯穿前侧墙板且向前延伸，减速箱动力输出轴与主动链轮轴的延伸端同轴连接，减速箱固定在前侧墙板上，链轮驱动电动机与减速箱动力连接，两组环形板式不锈钢链条分别绕设在两组各一至二只主动链轮上和两组各一至二只从动链轮上，链轮驱动电动机为交流异步变频调速电动机；感应加热室，在第一模块化板式链轮输送装置的前侧设置两台igbt功率单元，感应器安装在lc回路的淬火变压器上，补偿电容器安装在变压器顶部，四个淬火变压器一一对应地安装在可做x、y、z三向调整的四个三维滑台上，四个三维滑台每两个为一组，每组两个三维滑台沿左右方向分别相正对的设置在前轨道的前侧和后轨道的后侧，每条轨道同侧的两个淬火变压器并联连接入同一台igbt功率单元，两组两列感应器一一对应的悬置于前轨道的正上方和后轨道的正上方，在第一模块化输送装置的墙板上设置密封框架构成感应加热室；模块化辊轮输送装置，主动辊轮轴和多个从动辊轮轴沿左方向相互平行设置，主动辊轮轴和从动辊轮轴的轴向沿前后方向设置，主动辊轮轴上固定安装有两组一到二只主动链轮，两组多个从动辊轮轴的同侧一一对应的安装有两组一到二只从动链轮，主动辊轮轴转动安装在两辊道对应的四个墙板上，两组从动辊的两端一一对应转动安装在两辊道两端对应的两个墙板上，主动辊轮轴的前端贯穿前侧墙板且向前延伸，减速箱动力输出轴与主动辊轮轴的延伸端同轴连接，辊轮减速箱固定在前侧墙板上，辊轮驱动电动机与辊轮减速箱动力连接，两组不锈钢链条分别绕设在两组一至二只主动链轮上和从动链轮上，辊轮驱动电动机为变频调速电动机，变频调速电动机的速度调节采用手动调节或自动调节两种调节方式；喷液淬火室，喷液淬火室由3-8级模块化辊轮输送装置依次串连构成多级模块化辊轮输送装置，在模块化辊轮输送装置的正对两个输送辊道的上方，均设置有用于调节喷嘴与链轨节之间的上下间距的、可上下移动的喷液管道和喷液装置，喷液装置的多个喷嘴正对辊道，在两个输送辊道的底部设淬火液的集液槽，集液槽的底部设置淬火液循环装置，两条辊道的两侧的墙板上设置不锈钢限位板，在第一模块化辊轮输送装置的墙板上设置密封框架构成喷液淬火室；回火感应室，用于消除内应力的回火感应室包括：第一回火感应室、第二回火感应室，第三回火感应室；第一回火感应室包括：在第二模块化板式链轮输送装置的两个输送轨道上设置两组隧道式回火感应器(未标示)，两组隧道式回火感应器为分段加长结构，两组隧道式回火感应器的缺口均向下且正对各自下方两条链轨设置，两组隧道式回火感应器的侧壁和顶部上安装的感应器正对环形板式不锈钢链条上方的链轨节，两组隧道式回火感应器与回火电容柜电连接，回火电容柜与igbt回火电源电连接，在第二模块化板式链轮输送装置的墙板上设置密封框架构成第一回火感应室；第二回火感应室与第一回火感应室的结构相同，第三回火感应室与第一回火感应室大部相同，在第三回火感应室的左端设置隧道式回火感应器，在第三回火感应室的右端设置链轨节冷却系统，第二回火感应室密封框架的入口与第一回火感应室密封框架出口连通，第三回火感应室密封框架的入口与第二回火感应室密封框架出口连通。

优选地，左右链轨节踏面朝上自动放置到第一模块化板式链轮输送装置的环形板式不锈钢链条上，工件首尾相接进行电磁感应加热，在第一模块化输送装置的环形板式不锈钢链条的底部设置有用于防止链轨节与感应器碰触的吸附固定链轨节的强力磁钢。

优选地，第二回火感应室与第一回火感应室之间设置有第二模块化辊轮输送装置，第三回火感应室与第二回火感应室之间设置有第三模块化辊轮输送装置。

优选地，喷液淬火室采用3级模块化辊轮输送装置，喷液淬火室的喷液升降装置采用丝杆+电机进行升降驱动，淬火液冷却循环装置包括：集液槽，淬火液过滤装置，储液箱，回液循环泵，出液换热循环泵，淬火液过滤装置包括相互串连的用于吸收感应加热金属链轨节表面形成的氧化皮的大容量的磁性过滤器(未标示)和袋式过滤器(未标示)，磁性过滤器进液管与循环水泵的出液管连通，磁性过滤器出液管与用于精确过滤的袋式过滤器的进液管连通，袋式过滤器出液管与直接排出过滤液进储水箱，回液循环泵的进液管与集液槽的出液管连通，进液热循环泵的进液管伸进储水箱的下部吸液并输出至板式热交换器进行换热冷却，板式热交换器出液管与出液换热循环泵的进液管连通，出液换热循环泵的出液管伸进储水箱供液，高压泵的进液管伸进储水箱的下部吸液，高压泵的出液管与淬火冷却室内的喷液装置连通；板式热交换器的出水管与淬火液热交换软化水冷却循环装置的进水管连通，淬火液热交换软化水冷却循环装置的软水降温循环泵的出水管与风冷螺杆冷冻机组的进水管连通，风冷螺杆冷冻机组的出水管与板式热交换器的进水管连通，风冷螺杆冷冻机组对板式热交换器换热获得的高温热软化水进行冷却降温。

优选地，四个三维滑台x、y、z向的定位调整范围均为土30mm，其中前后方向(y方向)和左右方向(x方向)采用螺杆进行纠偏调节，上下方向(z方向)采用气缸驱动并采用丝杆手动纠偏调节。

优选地，感应加热室的两链轨两侧墙板上均设置有用于限制链轨节偏移的不锈钢限位板，喷液淬火室和第一回火感应室和第二回火感应室和第三回火感应室的两链轨两侧墙板上均设置有用于限制链轨节偏移的不锈钢限位杆，回火感应室内的多个隧道式回火感应器的长度为3-20米，这样设置的有益效果是：保障链轨节回火充分，及时消除应力。

优选地，集液槽配套设置温控装置，温控装置包括温控仪和集液槽内设置的温控探头和在集液槽的底部设置电加热器，集液槽内的淬火液的温度保持在25～45℃，淬火液循环装置配套设置淬火液循环的液位、温度、流量的动态电气控制报警系统，plc电气控制报警系统对液位、温度、流量进行探测、反馈、比较、运算、对比、报警、和对链轨节感应淬火回火机床的各电源开关的通断控制及阀门的开度控制，这样设置的有益效果是：保持设备始终处于正常安全的工作范围，延长设备的使用寿命。

优选地，与感应加热室配套设置的igbt功率单元组的过流检测和软关断保护电路通过检测igbtuce电压的大小来判断igbt的工作状态，当由于igbt本身的原因或短路引起的过流状况发生时，uce会急剧升高，当uce超过igbt的正常范围时，igbt软关断动作，驱动电压下降将igbt的电流降到合理范围，此时若uce继续上升，软关断电路将igbt关闭，这样设计的有益效果是：避免硬关断产生的浪涌电压冲击而缩短igbt的使用寿命。

优选地，igbt功率单元组的工作频率范围为3-10khz，通过调整与igbt功率单元组配套的淬火变压器的匝比和铜排连接方式以及通过扭紧或松开电容器数量调节螺冒获得不同电容器数量，对应获得在3-10khz工作频率范围的任一工作频率，匹配不同工作频率的不同规格的感应线圈和不同规格的链轨节的不同感应频率，增强设备适应不同规格链轨节的应用范围，回火igbt功率单元的工作频率范围为：1-4khz。

优选地，链轨节触碰到感应器或感应器对地时，感应器输出一个停机报警电信号到电源控制端，电源控制端根据停机报警信号发出切断淬火变压器电源和切断机床电源的指令并通过执行机构执行停机动作，防止感应器和变压器烧毁。

有益效果：本发明的链轨节感应淬火回火机床，能够兼顾各规格产品，提高机床的适应性，最大程度地利用设备；采用连续加热的工艺，生产效率高，加热的热形更稳定，层深更均匀，同时也易得到较深的硬化层；每台电源配置两台负载系统，这样的结构更为合理，可以满足大批量生产的需要，使设备更加稳定可靠；机床功能齐备，操作空间大，自动化程度高，具有完善的检测控制功能，对冷却液水位和温度，淬火液流量等关键参数进行实时监控，使冷却系统可靠运行，淬火液温度保持在一定的温度范围内。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为链轨节感应淬火回火机床的平面布置图；

图2为感应加热室内部结构主视图；

图3为感应加热室内部结构右视图；

图4为感应加热室内部结构俯视图；

图5为模块化辊轮输送装置的主视结构示意图；

图6为模块化辊轮输送装置的俯视结构示意图；

图7为喷液淬火室的主视结构示意图；

图8为喷液淬火室的右视结构示意图；

图9为喷液淬火室的俯视结构示意图；

图10为回火感应室的主视结构示意图；

图11为回火感应室的俯视结构示意图。

图中：1.第一模块化板式链轮输送装置，2.感应加热室，3.喷液淬火室，4.回火感应室，5.主动链轮轴，6.从动链轮轴，7.墙板，8.链轨，9.减速箱，10.链轮驱动电动机，11.环形板式不锈钢链条，12.主动链轮，13.从动链轮,14.igbt功率单元组，15.感应器，16.淬火变压器，17.补偿电容器，18.三维滑台，19.前轨道，20.后轨道，21.密封框架，22.强力磁钢，23.辊轮减速箱，24.辊轮驱动电动机，25.不锈钢链条，26.多级模块化辊轮输送装置，261.主动辊轮轴，262.从动辊轮轴，263.主动辊链轮，264.从动辊链轮，27.喷液管，28.喷液升降装置，281.喷液装置，29.集液槽，30.不锈钢限位板，31.第一回火感应室，32.第二回火感应室，33.第三回火感应室，34.第二模块化板式链轮输送装置，35.第三模块化板式链轮输送装置，36.第四模块化板式链轮输送装置，37.第二模块化辊轮输送装置，38.第三模块化辊轮输送装置，39.链轨节导向槽，40.不锈钢限位杆，41.淬火液冷却循环装置，42.淬火过滤系统，43.板式热交换器，44.淬火液热交换软化水冷却循环装置，45.风冷螺杆冷冻机组，46.电气控制柜，47.高压泵，48.回液循环泵，49.出液换热循环泵，50.进液换热循环泵，51.软水降温循环泵。

具体实施例

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

请参阅图1-图11，本发明提供一种技术方案：链轨节感应淬火回火机床及电路保护方法，包括多组相互独立且同步运转的模块化输送装置1以及在各组模块化输送装置上设置的各种功能部件并在对应的各组模块化输送装置的墙板上设置密封框架21分别组成感应加热室2、喷液淬火室3、回火感应室4；模块化板式链轮输送装置，主动链轮轴5和从动链轮轴6沿左方向相互平行设置，主动链轮轴5和从动链轮轴6的轴向沿前后方向设置，主动链轮轴5贯通两链轨8且转动安装在两链轨8对应的四个墙板7上，两组相互平行的从动链轮轴6的两端一一对应转动安装在两条链轨8的两端对应的两个墙板7上，主动链轮轴5的前端贯穿前侧墙板7且向前延伸，减速箱9动力输出轴与主动链轮轴5的延伸端同轴连接，减速箱9固定在前侧墙板7上，链轮驱动电动机10与减速箱9动力连接，两组环形板式不锈钢链条11分别绕设在两组每组一至二只主动链轮12上和两组每组一至二只从动链轮13上，链轮驱动电动机10为交流异步变频调速电动机；感应加热室2，在第一模块化板式链轮输送装置1的前侧设置两台igbt功率单元14，感应器15安装在lc回路的淬火变压器16上，补偿电容器17安装在变压器顶部，四个淬火变压器16一一对应地安装在可做x、y、z三向调整的四个三维滑台18上，四个三维滑台18每两个为一组，每组两个三维滑台18沿左右方向分别相正对的设置在前轨道19的前侧和后轨道20的后侧，每条轨道同侧的两个淬火变压器16并联连接入同一台igbt功率单元14，两组两列感应器15一一对应的悬置于前轨道19的正上方和后轨道20的正上方，在第一模块化输送装置的墙板7上设置密封框架21构成感应加热室2；模块化辊轮输送装置26，主动辊轮轴261和多个从动辊轮轴262沿左方向相互平行设置，主动辊轮轴和从动辊轮轴的轴向沿前后方向设置，主动辊轮轴上固定安装有两组一到二只主动辊链轮263，两组多个从动辊轮轴的同侧一一对应的安装有两组一到二只从动辊链轮264，主动辊轮轴贯通两辊道且转动安装在两辊道对应的四个墙板7上，两组从动辊的两端一一对应转动安装在两辊道两端对应的两个墙板7上，主动辊轮轴的前端贯穿前侧墙板7且向前延伸，减速箱9动力输出轴与主动辊轮轴的延伸端同轴连接，辊轮减速箱23固定在前侧墙板7上，辊轮驱动电动机24与辊轮减速箱23动力连接，两组不锈钢链条25分别绕设在两组一至二只主动链轮12上和从动链轮13上，辊轮驱动电动机24为变频调速电动机，变频调速电动机的速度调节采用手动调节或自动调节两种调节方式；喷液淬火室，喷液淬火室3由3-8级模块化辊轮输送装置依次串连构成多级模块化辊轮输送装置26，在模块化辊轮输送装置的正对两个输送辊道的上方，均设置有用于调节喷嘴与链轨节之间的上下间距的、可上下移动的喷液管27和喷液升降装置28，喷液升降装置28的多个喷嘴正对辊道，在两个输送辊道的底部设淬火液的集液槽29，集液槽29的底部设置淬火液冷却循环装置41，两条辊道的两侧的墙板7上设置不锈钢限位板30，在第一模块化辊轮输送装置的墙板7上设置密封框架21构成喷液淬火室3；回火感应室，用于消除内应力的回火感应室4包括：第一回火感应室31、第二回火感应室32，第三回火感应室33；第一回火感应室31包括：在第二模块化板式链轮输送装置34的两个输送轨道上设置两组隧道式回火感应器(未标示)，两组隧道式回火感应器151为分段加长结构，两组隧道式回火感应器(未标示)的缺口均向下且正对各自下方两条链轨8设置，两组隧道式回火感应器(未标示)的侧壁和顶部上安装的隧道式回火感应器(未标示)正对环形板式不锈钢链条11上方的链轨节，在第二模块化板式链轮输送装置34的墙板7上设置密封框架21构成第一回火感应室31；第二回火感应室32与第一回火感应室31的结构相同，第三回火感应室33与第一回火感应室31大部相同，在第二回火感应室32内包含有第三模块化板式链轮输送装置35，在第三回火感应室33内包含第四模块化板式链轮输送装置36，在第三回火感应室33的左端设置隧道式回火感应器151，在第三回火感应室33的右端设置链轨节冷却系统，第二回火感应室32密封框架21的入口与第一回火感应室31密封框架21出口连通，第三回火感应室33密封框架21的入口与第二回火感应室32密封框架21出口连通，在第三回火感应室33的出料口处设置两条链轨节导向槽39。

本实施例中，左右链轨节踏面朝上自动放置到第一模块化板式链轮输送装置1的环形板式不锈钢链条11上，工件首尾相接进行电磁感应加热，在第一模块化输送装置的环形板式不锈钢链条11的底部设置有用于防止链轨节与感应器15碰触的吸附固定链轨节的强力磁钢22。

本实施例中，第二回火感应室32与第一回火感应室31之间设置有第二模块化辊轮输送装置37，第三回火感应室33与第二回火感应室32之间设置有第三模块化辊轮输送装置38。

本实施例中，喷液淬火室3的喷液升降装置28采用丝杆+电机进行升降驱动，淬火液冷却循环装置41包括：集液槽29，淬火液过滤装置42，储液箱45，回液循环泵48，出液换热循环泵49，淬火液过滤装置42包括相互串连的用于吸收感应加热金属链轨节表面形成的氧化皮的大容量的磁性过滤器(未标示)和袋式过滤器(未标示)，磁性过滤器进液管与回液循环泵48的出液管连通，磁性过滤器出液管与用于精确过滤的袋式过滤器的进液管连通，袋式过滤器出液管与直接排出过滤液进储水箱45，回液循环泵48的进液管与集液槽29的出液管连通，进液热循环泵50的进液管伸进储水箱45的下部吸液并输出至板式热交换器43进行换热冷却，板式热交换器43出液管与出液换热循环泵49的进液管连通，出液换热循环泵49的出液管伸进储水箱45供液，高压泵47的进液管伸进储水箱45的下部吸液，高压泵47的出液管与淬火冷却室内的喷液装置连通；板式热交换器的出水管与淬火液热交换软化水冷却循环装置44的进水管连通，淬火液热交换软化水冷却循环装置44的出水管与风冷螺杆冷冻机组45的进水管连通，风冷螺杆冷冻机组45的出水管与板式热交换器43的进水管连通，风冷螺杆冷冻机组45对板式热交换器换热获得的高温热软化水进行冷却降温。

优选实施例之一：四个三维滑台18的x、y、z三向的定位调整范围均为土30mm，其中前后方向(y方向)和左右方向(x方向)采用螺杆进行纠偏调节，上下方向(z方向)采用气缸驱动并采用丝杆手动纠偏调节。

优选实施例之二：感应加热室2的两链轨8两侧墙板7上均设置有用于限制链轨节偏移的不锈钢限位板30，喷液淬火室3和第一回火感应室31和第二回火感应室32和第三回火感应室33的两链轨8两侧墙板7上均设置有用于限制链轨节偏移的不锈钢限位杆40，回火感应室4内的多个隧道式回火感应器15的长度为3-20米。

优选实施例之三：集液槽29配套设置温控装置，温控装置包括温控仪和集液槽29内设置的温控探头和在集液槽29的底部设置电加热器，集液槽29内的淬火液的温度保持在25～45℃，淬火液循环装置配套设置淬火液循环的液位、温度、流量的动态电气控制报警系统，电气控制报警系统对液位、温度、流量进行探测、反馈、比较、运算、对比、报警、和对链轨节感应淬火回火机床的各电源开关的通断控制及阀门的开度控制。

本发明的电路保护方法实施例之一：与感应加热室2配套设置的igbt功率单元组14的过流检测和软关断保护电路通过检测igbtuce电压的大小来判断igbt的工作状态，当由于igbt本身的原因或短路引起的过流状况发生时，uce会急剧升高，当uce超过igbt的正常范围时，igbt软关断动作，驱动电压下降将igbt的电流降到合理范围，此时若uce继续上升，软关断电路将igbt关闭。

本发明的电路保护方法实施例之二：igbt功率单元组14的工作频率范围为3-10khz，通过调整与igbt功率单元组14配套的淬火变压器16的匝比和铜排连接方式以及通过扭紧或松开电容器数量调节螺冒获得不同电容器数量，对应获得在3-10khz工作频率范围的任一工作频率，匹配不同工作频率的不同规格的感应线圈和不同规格的链轨节的不同感应频率，增强设备适应不同规格链轨节的应用范围，回火igbt功率单元的工作频率范围为：1-4khz。

本发明的电路保护方法实施例之三：链轨节触碰到感应器15或碰触隧道回火感应器，或感应器15或隧道回火感应器对地时，感应器15或隧道回火感应器输出一个停机报警电信号到电源控制端，电源控制端根据停机报警信号发出切断淬火变压器16电源和切断机床电源的指令并通过执行机构执行停机动作，防止感应器15或隧道回火感应器和变压器烧毁。

以上所述，仅为本发明较佳实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。