一种用于轧制管材的伸缩夹持方法及伸缩夹持机构

技术领域

本发明涉及一种轧管机，特别是一种用于轧制管材的伸缩夹持方法及伸缩夹持机构。

背景技术

轧管机在对管材进行轧制时，需要在进口处和出口处安装卡盘对管材进行夹持和驱动旋转，从而实现管材在轧制过程中的回转功能；同时，当管材轧制完成后，卡盘则需要向外张开解除对管材进行夹持，从而使管材受到外部驱动下形成轴向移动，实现送进功能。

基于上述功能需求，现有轧管机的夹持机构如专利201010182509.4所示，通过卡盘和滑套的传动连接结构，使得滑套的轴向移动能够带动卡盘进行伸缩，从而实现对管材的装夹；同时，通过将卡盘扣合连接在转动套上，并将滑套的外部轴承连接驱动件，使得管材在作回转动作时，能够由转动套带动卡盘带动管材旋转，从而实现对管材的回转功能。但该结构在实际使用时却存在诸多缺陷：

其一是该结构通过呈环形分布的多个伸缩杆共同驱动滑套进行横向移动，但由于不同伸缩杆之间的实时伸出位置存在差异，无法保持完全同步，导致滑套在轴向移动过程中会受到不同程度的顶推并造成倾斜、卡滞等问题，从而影响滑套的驱动稳定性；而若是仅通过单个伸缩杆对滑套进行驱动，呈偏心设置的伸缩杆同样会造成滑套的倾斜卡滞，驱动稳定性较差；

其二是该结构的滑套是通过轴承连接驱动件，并利用轴承作为传动件来实现对滑套的轴向限位和驱动，但由于轴承本身会存在一定的轴承游隙，导致滑套在驱动平移过程中会出现小幅度的轴向窜动问题，进而造成对卡盘控制精度的下降；

其三是该结构中的转动套是通过轴承转动连接在轧管机上的，但由于轴承游隙的存在，导致转动套在轴向上并无法保持完全限位状态，进而使得当卡盘在受到滑套的挤压进行升降时，会造成转动套的轴向窜动，并随之降低卡盘的定位精度，从而使卡盘在夹持过程中会造成管材的松动或受压变形问题。

因此，现有轧管机的管材夹持机构存在卡盘夹持稳定性差、控制精度低的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于轧制管材的伸缩夹持方法及伸缩夹持机构。它能够提高夹爪的夹持稳定性和控制精度。

本发明的技术方案：一种用于轧制管材的伸缩夹持方法，

当轧管机处于回转状态时，由轴向驱动组件通过正向摆动对夹持组件形成轴向的驱动力，并由夹持组件在受力轴向移动后驱动夹爪径向移动至转动套内并对管材进行夹持，同时由转动组件经转动套对夹爪施加周向的转动力，使夹爪在受力后带动管材随转动套作同步旋转；

当轧管机处于送进状态时，由轴向驱动组件通过反向摆动对夹持组件形成轴向的驱动力，并由夹持组件在受力轴向移动后驱动夹爪径向向外移动至与管材相互分离，同时由转动套对管材进行托举，使得管材在外部驱动下沿转动套进行轴向移动；

所述夹持组件和转动套之间相互扣合连接并形成转动限位，从而使夹持组件在转动套的限位作用下保持竖直状态。

前述的一种用于轧制管材的伸缩夹持方法中，所述转动套的一侧经第一轴承连接轧管机，第一轴承的内端和转动套相互扣合形成轴向限位，第一轴承的外端和轧管机相互扣合形成轴向限位；所述转动套的另一侧经第二轴承连接轧管机，第二轴承的外部设有螺纹连接轧管机的扭环，扭环的内壁与转动套相互贴合并用于对转动套进行挤压限位，使转动套在轧管机和扭环的挤压作用下处于轴向限位状态。

基于前述的一种用于轧制管材的伸缩夹持方法所用的伸缩夹持机构，包括转动连接在轧管机上的转动套，转动套上分别连接有转动组件和夹持组件，所述夹持组件包括沿径向滑动连接在转动套上的夹爪，夹爪的内端和转动套相互扣合并形成转动限位，夹爪的外端滑动连接有限位套，限位套和夹爪之间经锥形面相互贴合，限位套的外部连接有轴向驱动组件，轴向驱动组件通过摆动对限位套施加轴向的驱动力。

前述的伸缩夹持机构中，所述夹爪的数量为多个且呈环形分布在转动套的四周，所述转动套上设有扣合连接夹爪的第一卡槽，转动套通过卡槽对夹爪实现轴向限位和周向限位。

前述的伸缩夹持机构中，所述限位套的内侧呈环形分布有多个扣合连接夹爪的第二卡槽，限位套经第二卡槽对夹爪实现径向限位和周向限位，第二卡槽的底面形成贴合夹爪的锥形面。

前述的伸缩夹持机构中，所述轴向驱动组件包括位于限位套外部的驱动环，限位套和驱动环之间呈内外嵌套设置并转动连接，驱动环的外部设有摆动架，摆动架的下端转动连接轧管机，摆动架的上端滑动连接有驱动板，驱动板的外部连接有伸缩杆，所述驱动环的两侧设有滑槽，摆动架的中部经卡销扣合连接在滑槽内；

所述伸缩杆在伸缩时经驱动板对摆动架施加轴向的牵引力，使摆动架在轧管机上进行摆动，摆动架在摆动后经卡销对驱动环施加轴向的牵引力，使驱动环随限位套一同形成轴向移动。

前述的伸缩夹持机构中，所述限位套的一端形成台阶部，限位套的另一端螺纹连接有挡环，挡环和台阶部之间形成安装槽，所述驱动环的内侧位于安装槽内并经轴承转动连接限位套，所述挡环和台阶部在驱动环安装后对驱动环形成轴向限位。

前述的伸缩夹持机构中，所述转动组件为涡轮蜗杆传动组件，涡轮蜗杆传动组件中的涡轮传动连接在转动套上，涡轮蜗杆传动组件中的蜗杆外部连接有驱动电机。

前述的伸缩夹持机构中，所述转动套的一侧经第一轴承转动连接轧管机，第一轴承的内端和转动套相互扣合，第一轴承的外端连接有可拆卸连接轧管机的第一压盖，第一压盖的内壁贴合第一轴承并用于对转动套的轴向进行单侧限位，转动套的另一侧经第二轴承转动连接轧管机，第二轴承外部设有可拆卸连接轧管机的第二压盖，第二压盖的外部螺纹连接有扭环，扭环的内壁和转动套的端部相互贴合并用于对转动套的轴向进行挤压限位；

当转动套在安装时，由第一压盖对转动套的一侧进行轴向限位，然后由作业人员通过旋入扭环对转动套的端部进行挤压，使转动套在挤压作用下朝第一压盖方向轴向移动并形成紧压限位状态，从而防止转动套的轴向窜动。

前述的伸缩夹持机构中，所述夹爪在靠近转动套一端可拆卸连接有压块，压块的内端形成用于夹持管材的夹持面，所述夹持面由多段不同半径的圆弧面平滑连接而成，各圆弧面沿压块的中心线呈左右对称设置。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

(1)本发明通过对轴向驱动组件的结构限定，使其能够通过摆动架的绕轴转动对驱动环施加轴向的牵引力，从而实现了对驱动环在两侧的同步驱动，有效提高了驱动环的驱动稳定性；

(2)通过对限位套和驱动环之间的连接结构限定，使得限位套和驱动环在转动连接后能够通过挡环和台阶部的配合对两者进行轴向限位，从而避免限位套因轴承游隙造成的轴向窜动，从而提高对卡爪的控制精度；

(3)通过第一压盖、第二压盖和扭环的结构配合，使得转动套在安装时，作业人员还能过通过旋入扭环对转动套进行挤压，使转动套在挤压作用下轴向移动至与第一轴承和第一压盖完全贴合，从而有效防止转动套在安装后的轴向窜动问题，保证转动套的轴向定位精度；而在上述配合下，使得卡爪在径向移动过程中能够保持其轴向位置的固定，从而保证其锥形面驱动结构的控制精度；

因此，本发明能够提高夹爪的夹持稳定性和控制精度。

附图说明

图1是伸缩夹持机构的剖面视图；

图2是图1的A向剖视图；

图3是伸缩夹持机构的外形图。

附图中的标记为：1-转动套，2-夹爪，3-限位套，4-锥形面，5-第一卡槽，6-第二卡槽，7-驱动环，8-摆动架，9-驱动板，10-伸缩杆，11-滑槽，12-卡销，13-台阶部，14-挡环，15-涡轮，16-蜗杆，17-第一轴承，18-第一压盖，19-第二轴承，20-第二压盖，21-扭环，22-压块，23-夹持面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例。一种用于轧制管材的伸缩夹持方法，

当轧管机处于回转状态时，由轴向驱动组件通过正向摆动对夹持组件形成轴向的驱动力，并由夹持组件在受力轴向移动后驱动夹爪径向移动至转动套内并对管材进行夹持，同时由转动组件经转动套对夹爪施加周向的转动力，使夹爪在受力后带动管材随转动套作同步旋转；

当轧管机处于送进状态时，由轴向驱动组件通过反向摆动对夹持组件形成轴向的驱动力，并由夹持组件在受力轴向移动后驱动夹爪径向向外移动至与管材相互分离，同时由转动套对管材进行托举，使得管材在外部驱动下沿转动套进行轴向移动；

所述夹持组件和转动套之间相互扣合连接并形成转动限位，从而使夹持组件在转动套的限位作用下保持竖直状态。

所述转动套的一侧经第一轴承连接轧管机，第一轴承的内端和转动套相互扣合形成轴向限位，第一轴承的外端和轧管机相互扣合形成轴向限位；所述转动套的另一侧经第二轴承连接轧管机，第二轴承的外部设有螺纹连接轧管机的扭环，扭环的内壁与转动套相互贴合并用于对转动套进行挤压限位，使转动套在轧管机和扭环的挤压作用下处于轴向限位状态。

基于所述的一种用于轧制管材的伸缩夹持方法所用的伸缩夹持机构，构成如图1所示，包括转动连接在轧管机上的转动套1，转动套1上分别连接有转动组件和夹持组件，所述夹持组件包括沿径向滑动连接在转动套1上的夹爪2，夹爪2的内端和转动套1相互扣合并形成转动限位，夹爪2的外端滑动连接有限位套3，限位套3和夹爪2之间经锥形面4相互贴合，限位套3的外部连接有轴向驱动组件，轴向驱动组件通过摆动对限位套3施加轴向的驱动力。

所述伸缩夹持机构安装在轧管机的入口卡盘和出口卡盘处，并分别对轧制前的管坯和轧制后的成品管进行夹持驱动。

所述夹爪2的数量为多个且呈环形分布在转动套1的四周，所述转动套1上设有扣合连接夹爪2的第一卡槽5，转动套1通过卡槽对夹爪2实现轴向限位和周向限位。

所述限位套3的内侧呈环形分布有多个扣合连接夹爪2的第二卡槽6，第二卡槽6的截面外形为T形，限位套3经第二卡槽6对夹爪2实现径向限位和周向限位，第二卡槽6的底面形成贴合夹爪2的锥形面4。

所述轴向驱动组件包括位于限位套3外部的驱动环7，限位套3和驱动环7之间呈内外嵌套设置并经轴承相互连接，驱动环7的外部设有摆动架8，摆动架8的下端转动连接轧管机，摆动架8的上端滑动连接有驱动板9，驱动板9的外部连接有固定连接轧管机的伸缩杆10，所述驱动环7的两侧设有滑槽11，摆动架8的中部经卡销12扣合连接在滑槽11内；

所述伸缩杆10在伸缩时经驱动板9对摆动架8施加轴向的牵引力，使摆动架8在轧管机上进行摆动，摆动架8在摆动后经卡销12对驱动环7施加轴向的牵引力，使驱动环7随限位套3一同形成轴向移动；所述驱动板9随摆动架8的摆动在摆动架8上沿竖直方向上下滑动，所述卡销12随动架的摆动在滑槽11内竖直方向上下滑动。

所述限位套3的一端形成台阶部13，限位套3的另一端螺纹连接有挡环14，挡环14和台阶部13之间形成安装槽，所述驱动环7的内侧位于安装槽内并经轴承转动连接限位套3，所述挡环14和台阶部13在驱动环7安装后对驱动环7形成轴向限位。

所述转动组件为涡轮蜗杆传动组件，涡轮蜗杆传动组件中的涡轮15键连接在转动套1上，涡轮蜗杆传动组件中的蜗杆16外部连接有驱动电机。

所述转动套1的一侧经第一轴承17转动连接轧管机，第一轴承17的内端和转动套1相互扣合，第一轴承17的外端连接有可拆卸连接轧管机的第一压盖18，第一压盖18的内壁贴合第一轴承17并用于对转动套1的轴向进行单侧限位，第一轴承17和涡轮15之间经隔套相互贴合，涡轮15在远离第一轴承17一侧扣合连接转动套1；

所述转动套1的另一侧经第二轴承19转动连接轧管机，第二轴承19外部设有可拆卸连接轧管机的第二压盖20，第二轴承19的内外两侧分别与转动套1和第二压盖20相互扣合，第二压盖20的外部螺纹连接有扭环21，扭环21的内壁和转动套1的端部相互贴合并用于对转动套1的轴向进行挤压限位；

当转动套1在安装时，由第一压盖18对转动套1的一侧进行轴向限位，然后由作业人员通过旋入扭环21对转动套1的端部进行挤压，使转动套1在挤压作用下朝第一压盖18方向轴向移动并形成紧压限位状态，从而防止转动套1的轴向窜动。

所述夹爪2在靠近转动套1一端可拆卸连接有压块22，压块22的内端形成用于夹持管材的夹持面23，所述夹持面23由多段不同半径的圆弧面平滑连接而成，各圆弧面沿压块22的中心线呈左右对称设置；通过由各圆弧面依次连接而成的夹持面23，使得压块22在对不同外径的管材进行夹持时，均能够通过对应的圆弧面与管材形成面接触，从而提高其夹持稳定性。

本发明的工作原理：本发明在安装时，作业人员可通过扭环21对转动套1进行挤压，使转动套1在挤压后朝第一压盖18方向轴向移动并随之夹紧，从而有效防止转动套1在使用时的轴向窜动。同时，通过台阶部13和挡环14的配合则能够对驱动环7和限位套3在相互连接后进行夹紧，从而避免驱动环7相对限位套3的轴向窜动。而在上述配合下，一方面能够使夹爪2在工作时处于固定的轴向位置，另一方面则能够提高摆动架8在摆动后对夹爪2的控制精度，从而提高夹爪2在夹持后的定位精度，避免出现管材松动或管材受压变形的问题。

当管材处于回转状态时，由伸缩杆10收缩带动摆动架8逆时针摆动，使摆动架8在摆动后经卡销12和滑槽11的配合对驱动环7施加轴向的驱动力。驱动环7在受力后带动限位套3轴向移动，并使限位套3在移动过程中通过锥形面4对夹爪2施加向内的挤压力，使夹爪2径向向内移动并实现对管材的夹持。夹爪2夹持到位后，由涡轮蜗杆传动组件带动转动套1进行转动，并由转动套1在转动后经第一卡槽5带动夹爪2和限位套3作同步转动，从而实现对管材的回转功能。

当轧管机处于送进状态时，夹爪2按相同驱动方式反向张开，从而解除对管材的夹持，然后由外部驱动装置带动管材进行平移，从而实现管材的轴向移动动作。管材在轴向移动过程中通过转动套1能够对其进行限位，从而使管材的中心线和轧管机的轧制中心保持同轴状态。