CN107052051B - 一种卧式定心机 - Google Patents

Abstract

本发明提出卧式定心机，涉及无缝钢管生产领域，该卧式定心机包括机架和安装在机架上的锥杆，锥杆呈水平设置且能沿锥杆的轴线往复移动，锥杆的前端安装有锥头，锥杆的后端连接有驱动装置，卧式定心机还包括对称地设置在锥杆两侧的两个夹钳臂，夹钳臂能转动地安装在机架上，夹钳臂朝向锥杆后端的一端为驱动端，夹钳臂朝向锥杆前端的另一端为工作端，两个夹钳臂的驱动端之间通过弹性元件相连接，锥杆还具有朝向驱动端凸出的变径部；每个驱动端均和锥杆的外壁顶抵接触，两个工作端分别在对应的驱动端的带动下张开和抱合。该卧式定心机采用一个驱动装置完成包括夹持和定心的连贯动作，提高了生产效率。

Description

一种卧式定心机

技术领域

本发明涉及无缝钢管生产领域，特别涉及应用于无缝管轧制线上的一种卧式定心机。

背景技术

定心机属于是炽热管坯穿孔前的附加工序设备，穿孔前对热管坯进行定心工序，主要是为了减少毛管缺陷，提高产品质量，包括管坯头端定心和尾端定心。对热管坯进行头部定心，使穿孔时顶头鼻部正确地对准管坯轴线，可以减小毛管前端的壁厚不均，并改善穿孔的咬入条件；对热管坯进行尾部定心，消除毛管末端出现“铁耳子”(环状或不规则的片状钢屑)，提高毛管质量。铁耳子造成后续轧制芯棒划伤、荒管内表面结疤等危害。消除铁耳子，不仅大大提高芯棒的使用寿命，同时也使得钢管的内划伤、结疤缺陷减少。

热定心机有很多种型式，目前常见的是竖直安装的夹持液压缸直接驱动上钳口对管坯进行卡紧，钳口高度中心变化需要调整，水平设置的定心液压缸驱动定心锥头进行定心。此种机型采用两个液压缸，夹持液压缸和定心液压缸分别驱动钳夹和定心锥头；为保证钳夹对热管坯的夹持牢靠，夹持液压缸的缸径很大，所需液压流量大，夹持动作迟缓，夹持动作完成后，定心液压缸才启动，影响生产效率，造成管坯温降，进而不利于穿孔效果，毛管易产生缺陷。

鉴于此，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，研制出一种卧式定心机，以期解决现有技术存在的问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种卧式定心机，采用一个驱动装置完成包括夹持和定心的连贯动作，提高了生产效率。

为达到上述目的，本发明提出一种卧式定心机，其中，所述卧式定心机包括机架和安装在所述机架上的锥杆，所述锥杆呈水平设置且能沿所述锥杆的轴线往复移动，所述锥杆的前端安装有锥头，所述锥杆的后端连接有驱动装置，所述卧式定心机还包括对称地设置在所述锥杆两侧的两个夹钳臂，每个夹钳臂均能转动地安装在所述机架上，所述夹钳臂朝向所述锥杆后端的一端为驱动端，所述夹钳臂朝向所述锥杆前端的另一端为工作端，两个所述夹钳臂的驱动端之间通过弹性元件相连接，所述锥杆还具有朝向所述驱动端凸出的变径部；每个所述驱动端均和所述变径部顶抵接触，两个所述工作端分别在对应的所述驱动端的带动下张开和抱合。

如上所述的卧式定心机，其中，所述变径部包括由前向后顺序设置的导向段、扩径段和定心平直段，所述导向段的外壁面和所述定心平直段的外壁面均为柱面，所述扩径段的外壁面为由前向后渐扩的斜面。

如上所述的卧式定心机，其中，每个所述驱动端均设有滚轮，所述滚轮的外缘顶抵在所述变径部的外壁上并与所述变径部的外壁滚动配合。

如上所述的卧式定心机，其中，所述扩径段的外壁面为圆锥面，所述滚轮的外缘为圆弧面，所述圆弧面的半径与所述定心平直段的半径相同。

如上所述的卧式定心机，其中，所述扩径段的外壁面为斜楔面，所述滚轮的外缘为圆柱面。

如上所述的卧式定心机，其中，所述机架上设有安装套筒，所述安装套筒具有沿所述锥杆轴线贯穿的安装腔，所述锥杆还包括位于所述变径部和所述锥头之间的安装部，所述安装部穿设在所述安装腔内并能沿所述锥杆的轴线往复移动。

如上所述的卧式定心机，其中，所述安装腔的两端均套设有轴套，每个所述轴套通过端盖固定在所述安装套筒上，所述安装部贯穿所述轴套并与所述轴套的内壁面滑动配合。

如上所述的卧式定心机，其中，所述工作端设有用于夹紧管坯的钳口。

如上所述的卧式定心机，其中，所述钳口的一端具有半圆柱形的括弧敞口，所述钳口的另一端具有凸缘，所述工作端上设有与所述凸缘对应配合的凹槽，所述凸缘能拆卸地插装在所述凹槽内。

如上所述的卧式定心机，其中，所述夹钳臂通过转轴能转动地安装在所述机架上，所述转轴竖直设置并枢接在所述驱动端和所述工作端之间的所述夹钳臂上，所述夹钳臂能绕所述转轴转动。

与现有技术相比，本发明具有以下特点和优点：

本发明提出的卧式定心机利用一个驱动装置完成夹持动作和定心动作，并且还能使夹持动作和定心动作保持连贯，大大提高了生产效率，加快了生产节奏，夹持动作和定心动作保持连续还提高了毛管的质量，十分适合在线生产。同时，驱动装置只需克服夹钳臂的驱动端和锥杆的外壁之间的压力与摩擦力的合力即可夹紧管坯，满足定心力要求，也相应降低了驱动装置的功率及耗能，节约了生产成本。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为本发明提出的卧式定心机的俯视图(工作状态)；

图2为本发明提出的卧式定心机的俯视图(待料状态)；

图3为本发明提出的卧式定心机的主视图；

图4为本发明提出的卧式定心机的左视图；

图5为本发明中锥杆的结构示意图；

图6为本发明中锥杆和安装套筒的配合示意图；

图7为本发明中钳口和工作端V型燕尾槽连接图；

图8为本发明中钳口和工作端T型槽连接图；

图9为图8中A-A方向的剖视图；

图10为凸缘为通长结构的示意图；

图11为凹槽为通长结构的示意图；

图12为凸缘为非通长结构的示意图；

图13为凹槽为非通长结构的示意图。

附图标记说明：

100 卧式定心机； 110 机架；

111 安装套筒； 1111 轴套；

1112 端盖； 112 转轴；

120 锥杆； 121 锥头；

122 安装部； 123 变径部；

1231 导向段； 1232 扩径段；

1233 定心平直段； 130 夹钳臂；

131 驱动端； 132 滚轮；

133 工作端； 134 钳口；

1341 凸缘； 1342 凹槽；

1343 挡板； 1344 螺栓；

140 弹性元件； 150 驱动装置；

200 管坯； C 定心中心线。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。

请参考图1至图6，本发明提出的卧式定心机100包括机架110和安装在机架110上的锥杆120，锥杆120呈水平设置且能沿锥杆120的轴线往复移动，锥杆120的前端安装有锥头121，锥杆的后端连接有驱动装置150，卧式定心机100还包括对称地设置在锥杆120两侧的两个夹钳臂130，夹钳臂130能转动地安装在机架上，夹钳臂130朝向锥杆120后端的一端为驱动端131，夹钳臂130朝向锥杆120前端的另一端为工作端，两个夹钳臂130的驱动端131之间通过弹性元件140相连接，锥杆120具有朝向驱动端131凸出的变径部123；每个驱动端131均顶抵在变径部123的外壁上，两个夹钳臂130的工作端133分别在其驱动端131的带动下相对张开(两个工作端133相对远离)和抱合(两个工作端133相对靠近)。

在本发明中，驱动装置150驱动锥杆120沿锥杆120自身轴线往复移动，当驱动装置150驱动锥杆120向前移动时，如图1所示，锥杆120的变径部123将夹钳臂130的驱动端131向锥杆120的外侧推出，两个夹钳臂130的工作端133分别在对应的驱动端131的带动下抱合，从而将管坯200卡紧，而位于锥杆120前端的锥头121则可以沿锥杆120的中心轴线(也是定心中心线C)移动，在管坯200的端部打出定心孔。由上述过程可知，本发明提出的卧式定心机100利用一个驱动装置150完成夹持动作和定心动作，并且还能使夹持动作和定心动作保持连贯，大大提高了生产效率，加快了生产节奏，夹持动作和定心动作保持连续，还提高了毛管的质量，十分适合在线生产。同时，驱动装置150只需克服夹钳臂130的驱动端和锥杆120外壁之间的压力与摩擦力的合力即可夹紧管坯200，满足定心力要求，也相应降低了驱动装置150的功率及耗能，节约了生产成本。

在本发明一个可选的例子中，如图5、图6所示，变径部123包括由前向后顺序设置的导向段1231、扩径段1232和定心平直段1233，导向段1231的外壁面和定心平直段1233的外壁面均为柱面，扩径段1232的外壁面为由前向后逐渐凸出的斜面。如图2、图5和图6所示，当驱动端131顶抵在导向段1231时，两个工作端133处于打开状态(即夹钳处于打开状态)；当驱动端131位于扩径段1232时，两个工作端133由打开逐渐抱合；如图1、图5和图6所示，当驱动端131位于定心平直段1233时，两个工作端133始终处于抱合状态，进而夹持管坯200，此时驱动装置150驱动锥杆120继续向前移动完成定心动作。

在本发明一个可选的例子中，如图1、图2和图6所示，每个驱动端131均设有滚轮132，滚轮132的外缘顶抵在变径部123的外壁上并与变径部123的外壁滚动配合。在驱动装置150推动锥杆120移动的过程中，滚轮132滚动并沿锥杆120母线行走。这里需要说明的是，一条曲线如果按某种规律可以生成某个曲面，那么此曲线就称为这个曲面的母线；对立体几何来说，平面曲线(含直线或折线)绕其所在平面内的定直线旋转而成的立体叫旋转体，此曲线即为母线。

当然，驱动端131也可以采用本领域技术人员熟知的其它结构实现驱动端131与变径部123外壁的滚动配合。

在一个可选的例子中，导向段1231的外壁面和定心平直段1233的外壁面均为圆柱面，扩径段1232的外壁面为由前向后直径渐扩的圆锥面，滚轮132的外缘为内凹的圆弧面，且该圆弧面的半径与定心平直段1233的半径相同；这样，滚轮132与锥杆120的接触线为圆弧线，可以有效增大接触面积，并减少滚轮132的磨损，保证夹持可靠。

在另一个可选的例子中，扩径段1232的外壁面为斜楔面，滚轮132的外缘为圆柱面，这样，也可以保持滚轮132与扩径段1232之间具有足够的接触面积，保持夹持的可靠。

在本发明一个可选的例子中，如图1、图2和图6所示，机架110上设有安装套筒111，安装套筒111设置在机架110的内部，安装套筒111的外表面与机架110固定连接，安装套筒111具有沿锥杆120轴线设置的安装腔，锥杆120还包括位于变径部123和锥头121之间的安装部122，安装部122穿设在上述安装腔内并能在安装套筒111内导向滑移，进而保证锥杆120能够始终沿自身轴线(也是定心中心线C)往复移动，最终保证了锥头121能够准确地在管坯200的端部打出定心孔。

在本发明一个可选的例子中，如图6所示，安装腔的两端均套设有轴套1111，每个轴套1111均通过端盖1112固定在安装套筒111上，安装部122贯穿轴套1111并与轴套1111的内壁面滑动配合。轴套1111的设置可以进一步减少锥杆120往复移动时需要克服的摩擦力，降低了锥杆120移动需要的驱动力，节约了生产成本；同时也进一步提高了动作的精度。

在本发明一个可选的例子中，如图1、图2、图7至图13所示，夹钳臂130的工作端133设有用于夹紧管坯200的钳口134。

在本发明一个可选的例子中，如图7至图13所示，钳口134的一端具有半圆柱形的括弧敞口，钳口的另一端具有凸缘1341，工作端133上设有与凸缘1341对应配合的凹槽1342，凸缘1341能拆卸地插装在凹槽1342内。这样，就可以依据不同的管坯直径来设置更换不同规格的钳口134，保证钳口134对管坯200夹持牢靠。当然，也可以将凸缘设置在工作端的端面上，将凹槽开设在钳口上。

在一个可选的例子中，如图7所示，凸缘1341可以呈V型，相应的，凹槽1342可以为V型燕尾槽，或者，如图8所示，凸缘1341也可以呈T型，凹槽1342为T型槽。

在一个可选的例子中，如图10、图11所示，凸缘1341可以是通长的，即凸缘1341贯通钳口134的端面，凸缘1341的两端分别延伸至钳口134相对的两侧壁，相应的，凹槽1342也是通长的，凹槽1342贯穿工作端133的端面，凹槽1342的两端分别在工作端133相对的两侧壁上开口，在凹槽1342的两端分别设置有挡板1343，防止凸缘1341从凹槽1342中脱出，其中一个挡板1343可以固设在工作端133上，另一个挡板1343通过螺栓1344能拆卸地连接在工作端133上，以保证凸缘1341可以拆卸地从插装在凹槽1342内。

在另一个可选的例子中，图9、如图12、图13所示，凸缘1341可以在在钳口134端面凸出一段，而不会贯通钳口134的两相对侧壁，相应的，凹槽1342的一端开口在工作端133的侧壁上，另一端封闭，不会贯穿工作端133的两相对侧壁，凹槽1342的开口端设置有挡板1343，挡板1343通过螺栓1344能拆卸地连接在工作端133上。

在本发明一个可选的例子中，如图1至图4所示，夹钳臂130通过转轴112安装在机架110上，转轴112竖直设置，转轴112贯穿夹钳臂130并与夹钳臂130枢接，转轴112枢接在工作端133和驱动端131之间的夹钳臂上，夹钳臂130能绕转轴112转动。

在一个可选的例子中，机架110为整体框架式结构，增强了卧式定心机100整体的刚度和稳定性。

在一个可选的例子中，如图3所示，驱动装置150为液压缸，液压缸的缸头连接在锥杆120的后端。机架110具有沿水平方向设置的安装平台，液压缸固定设置在该安装平台上。

在一个可选的例子中，如图1至图4所示，弹性元件140为拉簧，拉簧的两端分别固定连接在两个驱动端131上。弹性元件140的作用为对两个驱动端131进行弹性限位，保证两个驱动端131始终顶抵在锥杆120的外壁上。

本发明提出的卧式定心机100的工作过程如下：

在待料状态时，如图2所示，两个滚轮132均顶抵在导向段1231的外壁上，两个夹钳臂130的工作端133处于打开状态。当需要对管坯200进行定心时，启动液压缸，液压缸的缸头伸出，推动锥杆120向前滑移(朝向管坯200滑移)，两个夹钳臂130上的滚轮132均开始滚动并沿锥杆120的母线行走，滚轮132依次经过导向段1231、扩径段1232和平直定心段1233，两个夹钳臂130的工作端133由打开状态变为抱合状态，如图1所示，当滚轮132位于定心平直段1233时，两工作端133始终处于抱合状态，两个钳口134始终夹持管坯200，进而实现通过钳口134对管坯200的卡紧；之后，液压缸的缸头继续伸出，锥杆120的锥头121沿着锥杆120的轴线(也是定心中心线C)在管坯200的端部打出定心孔，完成定心工序。

在一个可选的例子中，卧式定心机200为热定心机，管坯200为热管坯。

针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地理解本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。

Claims (10)

1.一种卧式定心机，其特征在于，所述卧式定心机包括机架和安装在所述机架上的锥杆，所述锥杆呈水平设置且能沿所述锥杆的轴线往复移动，所述锥杆的前端安装有锥头，所述锥杆的后端连接有驱动装置，所述卧式定心机还包括对称地设置在所述锥杆两侧的两个夹钳臂，每个夹钳臂均能转动地安装在所述机架上，所述夹钳臂朝向所述锥杆后端的一端为驱动端，所述夹钳臂朝向所述锥杆前端的另一端为工作端，两个所述夹钳臂的驱动端之间通过弹性元件相连接，所述锥杆还具有朝向所述驱动端凸出的变径部；每个所述驱动端均和所述变径部的外壁顶抵接触，两个所述工作端分别在对应的所述驱动端的带动下张开和抱合。

2.如权利要求1所述的卧式定心机，其特征在于，所述变径部包括由前向后顺序设置的导向段、扩径段和定心平直段，所述导向段的外壁面和所述定心平直段的外壁面均为柱面，所述扩径段的外壁面为由前向后渐扩的斜面。

3.如权利要求2所述的卧式定心机，其特征在于，每个所述驱动端均设有滚轮，所述滚轮的外缘顶抵在所述变径部的外壁上并与所述变径部的外壁滚动配合。

4.如权利要求3所述的卧式定心机，其特征在于，所述扩径段的外壁面为圆锥面，所述滚轮的外缘为圆弧面，所述圆弧面的半径与所述定心平直段的半径相同。

5.如权利要求3所述的卧式定心机，其特征在于，所述扩径段的外壁面为斜楔面，所述滚轮的外缘为圆柱面。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的卧式定心机，其特征在于，所述机架上设有安装套筒，所述安装套筒具有沿所述锥杆轴线贯穿的安装腔，所述锥杆还包括位于所述变径部和所述锥头之间的安装部，所述安装部穿设在所述安装腔内并能沿所述锥杆的轴线往复移动。

7.如权利要求6所述的卧式定心机，其特征在于，所述安装腔的两端均套设有轴套，每个所述轴套通过端盖固定在所述安装套筒上，所述安装部贯穿所述轴套并与所述轴套的内壁面滑动配合。

8.如权利要求1所述的卧式定心机，其特征在于，所述工作端设有用于夹紧管坯的钳口。

9.如权利要求8所述的卧式定心机，其特征在于，所述钳口的一端具有半圆柱形的括弧敞口，所述钳口的另一端具有凸缘，所述工作端上设有与所述凸缘对应配合的凹槽，所述凸缘能拆卸地插装在所述凹槽内。

10.如权利要求1所述的卧式定心机，其特征在于，所述夹钳臂通过转轴能转动地安装在所述机架上，所述转轴竖直设置并枢接在所述驱动端和所述工作端之间的所述夹钳臂上，所述夹钳臂能绕所述转轴转动。