一种在线调节铜管生产的装置及工艺制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种在线调节铜管生产的装置，其包括压力滚轮测量机构、水平丝杠传动机构、竖直丝杠传动机构、轧辊单元以及控制单元，压力滚轮测量机构位于轧制管坯正上方，压力滚轮测量机构安装在水平丝杠传动机构上，水平丝杠传动机构在竖直丝杠传动机构上。本发明专利技术还提供一种在线调节铜管生产的工艺，能够对铜管生产进行在线调节，保证铜管质量。本发明专利技术可以在线检测轧制管坯竹节痕的深度大小，并根据需求设定最佳的经济性深度指标，来进行在线闭环反馈调剂。与目前的离线检测技术相比，解决了反馈调节周期长的困境，同时节约了人工成本，还提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种在线调节铜管生产的装置及工艺
本专利技术属于管材成形领域，具体涉及一种在线调节铜管生产的装置及工艺。
技术介绍
铜管以其优良的导电性、导热性、耐腐蚀性以及延展性被大量应用在空调、制冷、发电、建筑、输油、输水、输气管道等领域，这些领域对铜管的要求很高，尤其是制冷管，不仅要求铜管具有良好的散热性和耐腐蚀性，还必须具有足够的韧性、尺寸精度、表面质量等。铜管生产过程中，联拉管坯表面常出现黑纹现象，黑纹的产生是由三辊行星轧制管坯竹节痕缺陷引起的，黑纹严重的管坯，最终会在产品上产生锯齿伤等缺陷，缺陷的产生降低了产品的合格率，增加了生产成本，使企业在市场上无法形成竞争力，因此，铜管生产过程中的轧制管坯表面在线质量控制对提高企业的市场竞争力至关重要。目前，企业普遍采用铸轧法生产TP2铜管，在三辊行星轧机轧制管坯时，由于轧辊存在倾斜角β和偏转角α，管坯上一点的运动不仅绕着轴线旋转，还同时沿着轧制线方向前进，形成了螺旋形的运动轨迹；若轧制速度不合适，会引起轧机轧辊的振动，使轧制出的管坯内、外径忽大忽小；两者综合作用就使得轧制管坯内、外表面形成了螺旋形的竹节痕。目前主流的轧制管坯竹节痕检测方案有两种，一是基于机器视觉检测竹节痕的深度大小，在现实生产中由于TP2铜本身的物理属性，使得轧制管坯表面十分光亮，反光强烈，导致检测结果极不稳定，误差过大；另一种是离线后的物理接触检测法，虽然检测结果稳定性高，但检测过程耗时费力，不仅增加了人工成本，还无法提高生产效率。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种可以自动在线检测TP2铜管竹节痕的深度大小，并通过控制器对所采集的压力数据进行实时反馈处理，使轧制管坯竹节痕的深度大小逐步符合后续加工要求的装置及工艺。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：本专利技术提供一种在线调节铜管生产的装置，其包括压力滚轮测量机构、水平丝杠传动机构、竖直丝杠传动机构、轧辊单元以及控制单元，所述压力滚轮测量机构位于轧制管坯正上方，压力滚轮测量机构安装在水平丝杠传动机构上，水平丝杠传动机构安装在竖直丝杠传动机构上；所述竖直丝杠传动机构包括第一伺服电机、连接板、定位柱、第一滚珠丝杠以及底板，所述定位柱和第一滚珠丝杠竖直平行的安装在底板上，所述第一滚珠丝杠上端和定位柱上端通过连接板连接，第一伺服电机固定安装在连接板的上端并穿过连接板与第一滚珠丝杠连接；所述水平丝杠传动机构包括T形支撑板、第二滚珠丝杠、支撑杆、第二伺服电机和减速器，所述T形支撑板包括横板和竖板，第二滚珠丝杠和支撑杆分别水平安装在所述横板上，第二伺服电机和减速器安装在所述横板的一侧，第二伺服电机的输出轴借助于减速器连接第二滚珠丝杠，所述竖板上开设有分别用于安装第一滚珠丝杠和定位柱的安装孔；所述压力滚轮测量机构包括多个齿轮、U形支撑架、多个压力弹簧、多个压力滚轮、第三伺服电机以及压力传感发射器，多个齿轮并排安装在U形支撑架的上方，相邻的两个齿轮之间相互啮合，第三伺服电机和多个压力弹簧分别并列设置在U形支撑架的下方，第三伺服电机穿过U形支撑架与一个端部的第一个齿轮固定连接，每一个压力弹簧穿过U形支撑架分别与一个齿轮固定连接，第三伺服电机与第一个压力弹簧之间以及每两个压力弹簧之间均间隔设置有一个齿轮，每一个压力弹簧的下端部设置有一个压力滚轮；所述U形支撑架的两个侧板上分别开设有用于安装第二滚珠丝杠和支撑杆的安装孔；所述轧辊单元为三辊行星轧机，所述轧辊单元与所述控制单元通讯连接并受控于所述控制单元；所述控制单元包括压力传感器接收仪、控制器和支撑架，压力传感器接收仪和控制器放置在支撑架上，压力传感器接收仪与控制器相互连接，压力传感器接收仪能够接收来自压力传感发射器所发送的实时测量数据并发送给控制器。优选地，所述齿轮设置有11个，所述压力弹簧设置有5个，每个压力弹簧分别与第三个小齿轮、第五个小齿轮、第七个小齿轮、第九个小齿轮或第十一个小齿轮固定连接。优选地，所述压力滚轮的工作接触面宽度为2mm，相邻两个压力滚轮间的距离为8mm。优选地，第一滚珠丝杠通过滚珠丝杠底座安装在底板上。优选地，所述轧制管坯为铜坯，所述铜坯内部设置有芯棒。优选地，三辊行星轧机的三个轧辊围绕铜管的轴线按120°平均分布，且轧辊的轴线与铜管的轴线之间形成具有一定角度的偏转角α和倾斜角β。优选地，本专利技术还提供一种在线调节铜管生产的工艺，其包括如下步骤：S1、第一伺服电机启动，第一滚珠丝杠带动水平丝杠传动机构以1-2mm/s的速度调节压力滚轮测量机构与管坯之间的距离，当控制器接收到全部压力传感发射器的输出信号时，关闭第一伺服电机；S2、控制第三伺服电机，按顺时针以每次1°的范围调节压力滚轮的方向，直到每个压力传感发射器所发送的数据稳定为止；S3、每个压力滚轮的测量数据稳定之后，压力滚轮测量机构开始对轧制管坯的竹节痕深度进行测量，控制器开始记录测量时间t内的数据并通过比较得出每个压力滚轮各自所测量数据的最大值Pi和每个压力滚轮各自所测量数据的最小值Qi，其中，i为压力滚轮的标号；S4、测量时间t结束后，先启动第一伺服电机，将压力滚轮测量机构上升高度h，再启动第二伺服电机，将压力滚轮测量机构沿管坯运动方向水平移动一段距离L，然后控制第一伺服电机将压力滚轮测量机构下降相同高度h；S5、压力滚轮测量机构再次对轧制管坯的竹节痕深度进行测量，控制器再次记录测量时间t内的数据并通过比较得出此次测量时间t内每个压力滚轮各自所测量的最大值Mi和此次测量时间t内每个压力滚轮各自所测量的最小值Ni；其中，i为压力滚轮的标号；S6、比较数值Pi和Mi的大小，若Pi<Mi，则令Pi＝Mi，若Pi>Mi，则不变，比较数值Qi和Ni的大小，若Qi>Ni，则令Qi＝Ni，若Qi<Ni，则不变；S7、步骤S6结束后，再另行重复步骤S4～步骤S6n次，压力滚轮测量机构在轧制管坯的运动方向一共水平移动n+1次，从而使每个压力滚轮测量n+2组数据，其中压力滚轮测量机构在轧制管坯的运动方向水平移动n+1次的总距离L总为L*(n+1)，该总距离L总与两个压力滚轮之间的距离相等；S8、控制器比较P1、P2、......、Pn之间的大小，将最大值赋予P，控制器比较Q1、Q2、......、Qn之间的大小，将最小值赋予Q，得出轧制管坯竹节痕的最大深度H＝P-Q，控制器通过内设的阈值区间判断H是否符合轧制管坯竹节痕深度的阈值区间；S9、若H不属于阈值区间，则控制器将该结果反馈给三辊行星轧机，并降低轧制速度，然后等待一段时间后，再次从步骤S1开始重新检测轧制管坯竹节痕的深度，直到轧制管坯竹节痕的最大深度处于阈值区间内。优选地，步骤S3以及步骤S5中控制器记录数据的测量时间T为1-5s。优选地，步骤S7中n等于3，L等于2mm，L总等于8mm。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术可以在线检测轧制管坯竹节痕的深度大小，并根据需求本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在线调节铜管生产的装置，其特征在于：其包括压力滚轮测量机构、水平丝杠传动机构、竖直丝杠传动机构、轧辊单元以及控制单元，所述压力滚轮测量机构位于轧制管坯正上方，压力滚轮测量机构安装在水平丝杠传动机构上，水平丝杠传动机构安装在竖直丝杠传动机构上；/n所述竖直丝杠传动机构包括第一伺服电机、连接板、定位柱、第一滚珠丝杠以及底板，所述定位柱和第一滚珠丝杠竖直平行的安装在底板上，所述第一滚珠丝杠上端和定位柱上端通过连接板连接，第一伺服电机固定安装在连接板的上端并穿过连接板与第一滚珠丝杠连接；/n所述水平丝杠传动机构包括T形支撑板、第二滚珠丝杠、支撑杆、第二伺服电机和减速器，所述T形支撑板包括横板和竖板，第二滚珠丝杠和支撑杆分别水平安装在所述横板上，第二伺服电机和减速器安装在所述横板的一侧，第二伺服电机的输出轴借助于减速器连接第二滚珠丝杠，所述竖板上开设有分别用于安装第一滚珠丝杠和定位柱的安装孔；/n所述压力滚轮测量机构包括多个齿轮、U形支撑架、多个压力弹簧、多个压力滚轮、第三伺服电机以及压力传感发射器，多个齿轮并排安装在U形支撑架的上方，相邻的两个齿轮之间相互啮合，第三伺服电机和多个压力弹簧分别并列设置在U形支撑架的下方，第三伺服电机穿过U形支撑架与一个端部的第一个齿轮固定连接，每一个压力弹簧穿过U形支撑架分别与一个齿轮固定连接，第三伺服电机与第一个压力弹簧之间以及每两个压力弹簧之间均间隔设置有一个齿轮，每一个压力弹簧的下端部设置有一个压力滚轮；所述U形支撑架的两个侧板上分别开设有用于安装第二滚珠丝杠和支撑杆的安装孔；/n所述轧辊单元为三辊行星轧机，所述轧辊单元与所述控制单元通讯连接并受控于所述控制单元；所述控制单元包括压力传感器接收仪、控制器和支撑架，压力传感器接收仪和控制器放置在支撑架上，压力传感器接收仪与控制器相互连接，压力传感器接收仪能够接收来自压力传感发射器所发送的实时测量数据并发送给控制器。/n...

【技术特征摘要】
1.一种在线调节铜管生产的装置，其特征在于：其包括压力滚轮测量机构、水平丝杠传动机构、竖直丝杠传动机构、轧辊单元以及控制单元，所述压力滚轮测量机构位于轧制管坯正上方，压力滚轮测量机构安装在水平丝杠传动机构上，水平丝杠传动机构安装在竖直丝杠传动机构上；
所述竖直丝杠传动机构包括第一伺服电机、连接板、定位柱、第一滚珠丝杠以及底板，所述定位柱和第一滚珠丝杠竖直平行的安装在底板上，所述第一滚珠丝杠上端和定位柱上端通过连接板连接，第一伺服电机固定安装在连接板的上端并穿过连接板与第一滚珠丝杠连接；
所述水平丝杠传动机构包括T形支撑板、第二滚珠丝杠、支撑杆、第二伺服电机和减速器，所述T形支撑板包括横板和竖板，第二滚珠丝杠和支撑杆分别水平安装在所述横板上，第二伺服电机和减速器安装在所述横板的一侧，第二伺服电机的输出轴借助于减速器连接第二滚珠丝杠，所述竖板上开设有分别用于安装第一滚珠丝杠和定位柱的安装孔；
所述压力滚轮测量机构包括多个齿轮、U形支撑架、多个压力弹簧、多个压力滚轮、第三伺服电机以及压力传感发射器，多个齿轮并排安装在U形支撑架的上方，相邻的两个齿轮之间相互啮合，第三伺服电机和多个压力弹簧分别并列设置在U形支撑架的下方，第三伺服电机穿过U形支撑架与一个端部的第一个齿轮固定连接，每一个压力弹簧穿过U形支撑架分别与一个齿轮固定连接，第三伺服电机与第一个压力弹簧之间以及每两个压力弹簧之间均间隔设置有一个齿轮，每一个压力弹簧的下端部设置有一个压力滚轮；所述U形支撑架的两个侧板上分别开设有用于安装第二滚珠丝杠和支撑杆的安装孔；
所述轧辊单元为三辊行星轧机，所述轧辊单元与所述控制单元通讯连接并受控于所述控制单元；所述控制单元包括压力传感器接收仪、控制器和支撑架，压力传感器接收仪和控制器放置在支撑架上，压力传感器接收仪与控制器相互连接，压力传感器接收仪能够接收来自压力传感发射器所发送的实时测量数据并发送给控制器。


2.根据权利要求1所述的在线调节铜管生产的装置，其特征在于：所述齿轮设置有11个，所述压力弹簧设置有5个，每个压力弹簧分别与第三个小齿轮、第五个小齿轮、第七个小齿轮、第九个小齿轮或第十一个小齿轮固定连接。


3.根据权利要求1所述的在线调节铜管生产的装置，其特征在于：所述压力滚轮的工作接触面宽度为2mm，相邻两个压力滚轮间的距离为8mm。


4.根据权利要求1所述的在线调节铜管生产的装置，其特征在于：第一滚珠丝杠通过滚珠丝杠底座安装在底板上。


5.根据权利要求1所述的在线调节铜管生产的装置，其特征在于：所述轧制管坯为铜管，所述铜管内部设置有芯棒。


6.根据权利要求5所述的在线调节铜管生产的装置，其特征在于：三辊行星轧机的三个轧辊围绕铜管的轴线按120°平均分...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩毅，姜海，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13