全自動鋼管移料作業機

何昭潔 韓霞 張馨月

摘 要：本文介紹的全自動鋼管移料作業機是集輸送機構、調心機構、旋轉支撐裝置、位置補償裝置、齒輪式步進橫移機構為一體的作業機。主要作用是將鋼管或油套管加工生產線中可連續執行和操作的工位較密集地安排在一起，如對齊、檢查、車絲、接箍預擰、擰扣、管端探傷、帶絲扣保護帽等，根據工藝安排任意調整組合，其特點在于工位設計密集，統一取料、放料，適合連續作業的工藝工位。具有自動化程度高、占用空間小、結構緊湊、工作效率高、設備成本低、連續安全可靠等優點。

關鍵詞：鋼管步進 熱軋 生產線 多工位 輔機

中圖分類號：T-0 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）02（a）-0110-02

鋼管作為石油鉆采、建筑、冶金、煉化等行業的基本材料，使用廣泛，特別是近幾年來我國熱軋、直縫焊管加工技術的提高，使得我國熱軋線、直縫焊管線配套設備有了更高的要求，更關注于效率、產能、節能、環保、控制技術等方面。目前在用生產線中最常見的是“惠斯頓杠桿機構”，命名為“惠斯頓”移鋼機。它在一次旋轉中完成鋼管的升降運動和旋轉運動，在旋轉一周完成一次接鋼、移鋼、放鋼的工作循環中，始終保證托架開口的方向朝上。然而在移鋼機工作中也存在很多不足：（1）單托架結構，每一個周期中只能完成一根鋼管，工作效率低。（2）單托架結構力矩不平衡，需加配重增加了設備重量。（3）鏈條傳動精度低，需配張緊機構，結構復雜。針對這些不足，本文介紹的新型“全自動鋼管移料作業機”，解決了以上所有的不足。

1 主要結構

如圖1、圖2所示，鋼管移料作業機中，設備主要由齒輪式步進橫移機構、輸送機構、位置補償機構、調心機構、旋轉支撐機構等五大部分組成；在鋼管生產線中，各個工位按工藝安排完成一系列加工，將鋼管加工中可以連續執行和操作的工位安排在一起，如：對齊、檢查、車絲、預擰接箍、擰扣、管端探傷、帶絲扣保護帽等。設備布置從整個跨的鋼管進料方向，第一個工位是輸送機構組成的對齊工位，第二個工位是調心機構組成的調心工位，第三個工位是旋轉支撐機構組成的旋轉工位，第四個是位置補償裝置組成的位置補償工位；這些工位，沿鋼管方向均由接近開關檢測來料信號，PLC程序控制協調個工位之間的動作間隔時間。

齒輪式步進橫移機構的作用是將鋼管連續移送到各個工位；沿鋼管軸線的垂直方向，布置5臺齒輪式步進橫移機構，各單體之間通過安裝在主動軸上的連接法蘭同萬向聯軸器相連接，動力傳動部分放置在靠近鋼管線跨中軸線附近，動力傳動靠液壓馬達通過齒式聯軸器、驅動減速器，減速器的輸出軸通過萬向聯軸器分別同位于兩邊的兩齒輪式步進橫移機構的主動軸上的連接法蘭相連接；這樣5臺齒輪式步進橫移機構的動力輸入通過萬向聯軸器連接成一條軸線。保證5臺齒輪式步進橫移機構齒輪轉動角度的一致性。整個動力傳遞為：液壓馬達→減速機→萬向聯軸器→齒輪箱主動軸→小齒輪→大齒輪→曲柄支撐總成→取料板→各工位鋼管；整個設備的控制靠PLC程序協調控制動力源（變頻電機→油泵→溢流閥→電磁比例閥→液壓馬達）來完成。

2 各工位機構工作原理

管端對齊機構，由5組輸送機構組成，分別安裝在5只齒輪式步進橫移機構的上方，安裝時5組滾輪中心對齊，鋼管放置后，通過電機渦輪蝸桿減速器驅動滾輪轉動調整鋼管的端面位置，對齊工位的軸線上安裝有接近開關，檢測到鋼管后，通過PLC程序控制5組輸送機構完成設定動作；管端線附近，有根據生產線要求的管端位置停靠板，管端觸碰后，所有滾輪電機停止，且控制上采用變頻控制，根據不同的管徑調整速度。

調心機構，主要是配合主機設備，根據不同的鋼管直徑調整中心高；由5組調心機構組成，每組調心機構分別固定在滑動支架的頂端，滑動支架可沿滑槽上下移動。滑動支架下支撐面設計為斜面，放置在導向塊的斜面上，導向塊可沿底槽滑動，5組滑槽通過連桿連接在一條軸線上。驅動液缸上裝有位移傳感器，生產線可根據加工鋼管管徑的變化，來調整鋼管加工中心高。

旋轉支撐機構，由滾輪支撐座、主動滾輪、從動滾輪、電機減速器組成；沿鋼管軸線方向布置5組旋轉支撐機構；滾輪支撐座用螺栓固定在齒輪式步進橫移機構箱體上表面， 主動滾輪軸通過輪軸安裝在滾輪支撐座設計的滑動軸承內，軸的一端連接電機減速器作為驅動；從動滾輪軸通過輪軸安裝在滾輪支撐座設計的滑動軸承內，兩端用軸承蓋封死；5組旋轉支撐機構的驅動靠PLC程序控制。本工位工藝一般用于生產線中絲扣檢查、預擰接箍、帶保護套工位，旋轉速度變頻可調，旋轉方向可以自動切換。

位置補償機構，主要功能是將鋼管放置在工位上以后，既可以對鋼管端面位置進行調整，也可以對鋼管中心高度進行調整。鋼管端面位置進行調整結構同輸送機構，相當于在調心機構上方安裝有可上下調整高度的滾輪輸送機構總成，共5組，通過液缸連桿統一調解。本工位工藝一般用于生產線中如打鋼字、接箍擰扣等。

齒輪式步進橫移機構，由齒輪箱體、前支撐總成、后支撐總成、小齒輪、主動軸、大齒輪、曲柄支撐總成、取料支架組成；齒輪箱由安裝在最下方的小齒輪驅動，同時嚙合兩只大齒輪，分別安裝在小齒輪兩側的上方，齒輪減速比很大；小齒輪安裝在主動軸靠前支撐總成和后支撐總成分別支撐在齒輪箱體的前后立板上。大齒輪內圈空套軸承安裝在從動軸上，從動軸前端設計為懸臂軸，后端安裝在大齒輪軸套內，大齒輪軸套焊接在齒輪箱箱體上；在從動軸的后端連接有旋轉編碼器，用壓板和緊定螺釘固定在大齒輪軸套上。在兩只大齒輪相同半徑的輪緣位置安裝有曲柄支撐總成，通過曲柄軸用緊定螺母、擋圈固定在大齒輪輪緣上，緊定螺母端頭設計有開口銷。整體取料板用兩點安裝在兩只曲柄支撐總成上，在大齒輪的作用下，整體做圓周運動。

3 主要特點

（1）設備工位設計密集，統一取料、放料，適合連續作業的工藝布置。

（2）具有自動化程度高，占用空間小、結構緊湊、工作效率高、設備成本低、安全可靠等優點。

（3）設備主要針對大型熱軋、直縫焊鋼管、棒料生產線等多種自動化主機所需工藝動作而設計。

（4）解決了以往設備自動化程度低、設備設計較原始、工序繁瑣、占用空間大、能源浪費等缺點。

4 結語

本全自動多工位鋼管移料機，自2010年研制成功以來，經過三次大的改進，目前已經系列化，根據管徑及管重進行分級，管徑￠60～￠508mm，管重100～3000kg；設備已成功應用于山東墨龍、黑龍江建龍、寶鋼等鋼管熱軋線及套管生產線。事實證明，本設備設計巧妙、結構合理、性能可靠，克服了傳統移鋼機工作效率低、力矩不平衡的不足。

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