顶头夹持喷淋冷却装置

摘要

本发明提供了一种顶头夹持喷淋冷却装置。该装置包括夹持组件和喷淋冷却组件。其中，夹持组件包括成对的夹持机构，成对的夹持机构相对于被夹持的顶头的轴线对称布置，各个夹持机构包括夹爪、第一端与夹爪铰接的转臂、及伸缩运动端与转臂第二端铰接的驱动件，各个夹持机构还包括转臂座，转臂的第三端与转臂座铰接；成对的夹爪在各自的驱动件的驱动端的伸缩作用下，通过各自的转臂的带动在夹持顶头的夹持状态和放开夹持顶头的放开状态之间变换。本发明的装置能实现顶头脱离、夹爪夹持、喷淋冷却三道工序同步同工位进行，并与前后生产作业工序无缝衔接，没有无效动作时间的浪费。节约了钢管生产时间，提高了生产效率。

权利要求

1.一种顶头夹持喷淋冷却装置，其特征在于，包括夹持组件(11)和喷淋冷却组件(12)，其中，

夹持组件(11)包括成对的夹持机构，成对的夹持机构相对于被夹持的顶头(2)的轴线对称布置，各个夹持机构包括夹爪(111)、第一端与夹爪铰接的转臂(112)、以及伸缩运动端与转臂第二端铰接的驱动件(113)，各个夹持机构还包括转臂座(114)，转臂(112)的第三端与转臂座(114)铰接；

成对的夹爪(111)在各自的驱动件(113)的驱动端的伸缩作用下，通过各自的转臂(112)的带动在夹持顶头(2)的夹持状态和放开夹持顶头(2)的放开状态之间变换；

喷淋冷却组件(12)包括位于被夹持的顶头(2)上方的喷淋管阵列(121)、喷淋管旋转机构(122)、以及为喷淋管阵列(121)供水的供水管(123)；

在顶头(2)被夹持组件(11)夹持的状态，喷淋管阵列(121)处于覆盖在被夹持的顶头(2)的上方的喷淋位置；在顶头(2)因需要更换而被吊起的状态，喷淋管阵列(121)在顶头(2)向上顶靠的作用下通过喷淋管旋转机构(122)旋转外翻到预定角度，从而处于打开位置。

2.根据权利要求1所述的顶头夹持喷淋冷却装置，其特征在于，转臂(112)的第一端通过夹爪销轴(115)与夹爪(111)铰接，夹爪销轴(115)固定在转臂(112)和夹爪(111)中的一个上，夹爪销轴(115)的轴孔位于转臂(112)和夹爪(111)中的另一个上。

3.根据权利要求1所述的顶头夹持喷淋冷却装置，其特征在于，转臂(112)的第二端通过驱动件销轴(116)与驱动件(113)铰接，驱动件销轴(116)固定在转臂(112)和驱动件(113)中的一个上，驱动件销轴(116)的轴孔位于转臂(112)和驱动件(113)中的另一个上。

4.根据权利要求1所述的顶头夹持喷淋冷却装置，其特征在于，转臂(112)的第三端通过转臂销轴(117)与转臂座(114)铰接，转臂(112)能够以转臂销轴(117)为轴相对转臂座(114)旋转，转臂销轴(117)固定在转臂(112)和转臂座(114)中的一个上，转臂销轴的轴孔位于转臂(112)和转臂座(114)中的另一个上。

5.根据权利要求1所述的顶头夹持喷淋冷却装置，其特征在于，喷淋管旋转机构(122)包括水管支座(1221)和能够相对于水管支座(1221)旋转的旋转水管(1222)，旋转水管(1222)通过连接管与喷淋管阵列(121)连通，喷淋管阵列(121)能够以旋转水管(1222)的轴线为轴相对于水管支座(1221)旋转。

6.根据权利要求5所述的顶头夹持喷淋冷却装置，其特征在于，喷淋管旋转机构(122)还包括限位组件(1223)，限制喷淋管阵列(121)围绕旋转水管(1222)的轴线旋转的角度范围。

7.根据权利要求6所述的顶头夹持喷淋冷却装置，其特征在于，限位组件(1223)包括第一限位件，第一限位件使喷淋管阵列(121)相对于水管支座(1221)旋转到喷淋位置后不再继续旋转。

8.根据权利要求7所述的顶头夹持喷淋冷却装置，其特征在于，限位组件(1223)还包括第二限位件，第二限位件使喷淋管阵列(121)相对于水管支座(1221)旋转到打开位置后不再继续旋转。

说明书

顶头夹持喷淋冷却装置

技术领域

[0001] 本发明涉及轧钢技术，尤其涉及一种顶头夹持喷淋冷却装置。

背景技术

[0002] 在无缝钢管生产线穿轧或旋扩工艺中，有一道生产工序是：带顶头的顶杆在完成穿轧后，顶头随顶杆离开穿轧主机，此时需要将顶杆与顶头暂时分离，顶头留在一个工位上，而顶杆带着穿轧后的毛管进入下一工位。此时顶头移入冷却系统，进行顶头的冷却工序。再将完成与毛管脱离的顶杆回位到与顶头结合工位。由于顶头的夹持脱离与冷却为两个工位和两个工序，需要动作时间，同时在顶杆顶头脱离前，顶杆的运动需要暂时停顿，也需要一定的时间。这样就会产生一段无效的生产作业时间，造成生产时间的浪费，影响了无缝钢管整条生产线的生产节奏和生产效率。

发明内容

[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种实现顶头脱离、夹爪夹持、喷淋冷却三道工序同步同工位进行的顶头夹持喷淋冷却装置。

[0004] 为了解决上述技术问题，本发明公开了如下技术方案：

[0005] 提出一种顶头夹持喷淋冷却装置。该顶头夹持喷淋冷却装置包括夹持组件和喷淋冷却组件，其中，

[0006] 夹持组件包括成对的夹持机构，成对的夹持机构相对于被夹持的顶头的轴线对称布置，各个夹持机构包括夹爪、第一端与夹爪铰接的转臂、以及伸缩运动端与转臂第二端铰接的驱动件，各个夹持机构还包括转臂座，转臂的第三端与转臂座铰接；

[0007] 成对的夹爪在各自的驱动件的驱动端的伸缩作用下，通过各自的转臂的带动在夹持顶头的夹持状态和放开夹持顶头的放开状态之间变换；

[0008] 喷淋冷却组件包括位于被夹持的顶头上方的喷淋管阵列、喷淋管旋转机构、以及为喷淋管阵列供水的供水管；

[0009] 在顶头被夹持组件夹持的状态，喷淋管阵列处于覆盖在被夹持的顶头的上方的喷淋位置；在顶头因需要更换而被吊起的状态，喷淋管阵列在顶头向上顶靠的作用下通过喷淋管旋转机构旋转外翻到预定角度，从而处于打开位置。

[0010] 对于上述顶头夹持喷淋冷却装置，转臂的第一端通过夹爪销轴与夹爪铰接，夹爪销轴固定在转臂和夹爪中的一个上，夹爪销轴的轴孔位于转臂和夹爪中的另一个上。

[0011] 对于上述顶头夹持喷淋冷却装置，转臂的第二端通过驱动件销轴与驱动件铰接，驱动件销轴固定在转臂和驱动件中的一个上，驱动件销轴的轴孔位于转臂和驱动件中的另一个上。

[0012] 对于上述顶头夹持喷淋冷却装置，转臂的第三端通过转臂销轴与转臂座铰接，转臂能够以转臂销轴为轴相对转臂座旋转，转臂销轴固定在转臂和转臂座中的一个上，转臂销轴的轴孔位于转臂和转臂座中的另一个上。

[0013] 对于上述顶头夹持喷淋冷却装置，喷淋管旋转机构包括水管支座和能够相对于水管支座旋转的旋转水管，旋转水管通过连接管与喷淋管阵列连通，喷淋管阵列能够以旋转水管的轴线为轴相对于水管支座旋转。

[0014] 对于上述顶头夹持喷淋冷却装置，喷淋管旋转机构还包括限位组件，限制喷淋管阵列围绕旋转水管的轴线旋转的角度范围。

[0015] 对于上述顶头夹持喷淋冷却装置，限位组件包括第一限位件，第一限位件使喷淋管阵列相对于水管支座旋转到喷淋位置后不再继续旋转。

[0016] 对于上述顶头夹持喷淋冷却装置，限位组件还包括第二限位件，第二限位件使喷淋管阵列相对于水管支座旋转到打开位置后不再继续旋转。

[0017] 1)在无缝钢管轧机或旋扩机组生产中，本发明的顶头夹持喷淋冷却装置能够在顶杆运动不停顿的情况下，同时实现对顶头的夹持脱离工序，并同步实现对顶头的冷却工序，且在同一工位完成，不需要工序与工位的转换，也不需要顶杆停顿，并与前后生产作业工序无缝衔接，没有无效动作时间的浪费。节约了钢管生产时间，提高了生产效率。

[0018] 2)当需要更换顶头时，可以将顶头直接吊起，喷淋管阵列在顶头向上运动的带动下被动打开，既无需增加额外的驱动装置也无需人工干预，大大降低了劳动强度和设备制造成本。

[0019] 3)对于中小直径钢管穿轧生产工艺，采用本发明的顶头夹持喷淋冷却装置可以提高生产效率；同时降低了生产环节中的人工干预程度，降低了生产工人的劳动强度。

附图说明

[0020] 此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明实施例的一部分，本发明的示例性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

[0021] 图1为本发明一个实施例提供的顶头夹持喷淋冷却装置的立体视图，其中夹爪处于松开状态，顶头处于夹持工位；

[0022] 图2为图1所示的顶头夹持喷淋冷却装置中夹爪处于夹持状态，顶头处于吊起状态；

[0023] 图3为图1所示的顶头夹持喷淋冷却装置的侧视图；

[0024] 图4为图1所示的顶头夹持喷淋冷却装置的顶视图。

具体实施方式

[0025] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0026] 说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的部分，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示的以外的顺序实施。

[0027] 针对现有的顶头夹持与冷却装置的效率低下、顶头夹持与冷却的无效时间占用生产时间长的问题，本发明的顶头夹持喷淋冷却装置能够实现在顶杆运动不停顿的情况下，同时实现对顶头的夹持脱离工序，并同步实现对顶头的冷却工序，且在同一工位完成，不需要工序与工位的转换，也不需要顶杆停顿，并与前后生产作业工序无缝衔接，没有无效动作时间的浪费。

[0028] 下面结合附图，通过实施例对本发明的技术方案进行说明。

[0029] 如图1和图2所示，本发明一个实施例提供的顶头夹持喷淋冷却装置1包括夹持组件11和喷淋冷却组件12。其中，夹持组件11包括成对的夹持机构，成对的夹持机构相对于被夹持的顶头2的轴线对称布置，各个夹持机构包括夹爪111、第一端与夹爪111铰接的转臂112、以及伸缩运动端与转臂112第二端铰接的驱动件113。各个夹持机构还包括转臂座114，转臂112的第三端与转臂座114铰接。成对的夹爪111在各自的驱动件113的驱动端的伸缩作用下，通过各自的转臂112的带动在夹持顶头2的夹持状态和放开夹持顶头2的放开状态之间变换。这里，驱动件113可以是油缸、气缸、伺服电机、或者其中任意种装置的组合。

[0030] 其中，成对的夹持机构包括两个夹持机构，两个夹持机构相对于被夹持的顶头2的轴线对称布置，每个夹持机构都包括夹爪111、第一端与夹爪111铰接的转臂112、以及伸缩运动端与转臂112第二端铰接的驱动件113。每个夹持机构还包括转臂座114，转臂112的第三端与转臂座114铰接。转臂112的第一端可以通过夹爪销轴115与夹爪111铰接，夹爪销轴115固定在转臂112和夹爪111中的一个上，夹爪销轴115的轴孔位于转臂112和夹爪111中的另一个上。转臂112的第二端可以通过驱动件销轴116与驱动件113铰接，驱动件销轴116固定在转臂112和驱动件113中的一个上，驱动件销轴116的轴孔位于转臂112和驱动件113中的另一个上。转臂112的第三端可以通过转臂销轴117与转臂座114铰接，转臂112能够以转臂销轴117为轴相对转臂座114旋转。转臂销轴117固定在转臂112和转臂座114中的一个上，转臂销轴的轴孔位于转臂112和转臂座114中的另一个上。每个夹持机构还包括驱动件支座
118，驱动件113安装在驱动件支座118上。夹爪111和驱动件113的驱动端通过转臂112连接，这种连接方式使夹爪111动作时可以有多个自由度，可适应不同锥度和直径的顶头2夹紧。

[0031] 当然，成对的夹持机构还可以包括大于2的偶数个夹持机构，偶数个夹持机构相对于被夹持的顶头2的轴线对称布置。

[0032] 如图1、图2、图3和图4所示，喷淋冷却组件12包括位于被夹持的顶头2上方的喷淋管阵列121、喷淋管旋转机构122、以及为喷淋管阵列121供水的供水管123。在顶头2被夹持组件11夹持的状态，喷淋管阵列121处于覆盖在被夹持的顶头2的上方的喷淋位置。在顶头2因需要更换而被吊起的状态，喷淋管阵列121在顶头2向上顶靠的作用下通过喷淋管旋转机构122旋转外翻到预定角度，从而处于打开位置。

[0033] 具体来说，喷淋管阵列121包括两个喷淋管子阵列，两个喷淋管子阵列相对于被夹持的顶头2的轴线对称布置。相应地，喷淋管旋转机构122为两个，每个喷淋管旋转机构122使喷淋管子阵列能够旋转。每个喷淋管旋转机构122包括水管支座1221和能够相对于水管支座1221旋转的旋转水管1222，旋转水管1222通过连接管与喷淋管阵列121中的喷淋管子阵列连通，喷淋管子阵列能够以旋转水管1222的轴线为轴相对于水管支座1221旋转。旋转水管1222通过两端的凸缘保持在水管支座1221的轴孔内并能够相对于水管支座1221旋转，而且旋转水管1222的旋转带动与其相连的喷淋管子阵列围绕旋转水管1222的轴线旋转。每个喷淋管旋转机构122还包括限位组件1223，限制喷淋管阵列121围绕旋转水管1222的轴线旋转的角度范围。限位组件1223包括安装在水管支座1221上的第一限位件，第一限位件使喷淋管阵列121中的喷淋管子阵列相对于水管支座1221旋转到喷淋位置后不再继续旋转，也就是使喷淋管子阵列保持在基本水平的喷淋位置。优选地，限位组件1223还包括安装在水管支座1221上的第二限位件，第二限位件使喷淋管阵列121中的喷淋管子阵列相对于水管支座1221旋转到打开位置后不再继续旋转，也就是使喷淋管子阵列保持在竖直翻起的打开位置。每个喷淋管子阵列通过重力作用向下压靠在第一限位件上实现0°水平位置的限位，通过重力作用向外压靠在第二限位件上实现90°竖直位置的限位，因此能够分别保持在喷淋位置与打开位置，只有受到外力作用时才会从喷淋位置和打开位置中的一个位置变换到另一个位置。限位件的一种可选实施方式为固定在旋转水管1222外周的条状支板，条状支板的延伸方向与旋转水管1222的轴线平行，条状支板距离旋转水管1222和喷淋管子阵列之间的连接管的近端边缘开有近似半圆形的豁口，豁口直径大于连接管的直径，豁口通过连接管旋转到位时卡住连接管而将喷淋管子阵列稳定地保持在喷淋位置和打开位置。喷淋管子阵列和旋转水管1222与供水管123一端连通，供水管123另一端连通水源，将来自水源的水输送到喷淋管子阵列作为喷淋冷却用水。

[0034] 当需要更换顶头2时，控制驱动件113的驱动端缩回，拉动通过转臂销轴117与转臂座114铰接的转臂112转动，进而拉动夹爪111松开顶头2，可以将顶头2直接吊起，喷淋管子阵列在顶头2向上运动的带动下通过安装在水管支座1221上的旋转水管1222的旋转被动打开，既无需增加额外的驱动装置也无需人工干预，大大降低了劳动强度和设备制造成本。喷淋管子阵列被动打开之后，可以由操作人员手动反向旋转喷淋管子阵列，使喷淋管子阵列返回喷淋位置。

[0035] 进一步来说，顶头夹持喷淋冷却装置1还包括底座13，上述夹持组件11和上述喷淋冷却组件12位于底座13上。底座13支撑顶头2的部分设有下水通道，使落到底座13上的水通过下水通道及时流出顶头夹持喷淋冷却装置1，以免带有顶头2热量的水滞留在底座13上影响顶头2的冷却效果。

[0036] 下面对上述顶头夹持喷淋冷却装置的工作原理进行说明。

[0037] 在无缝钢管穿轧工艺中，完成穿轧的顶杆带着毛管与顶头2回退，当顶杆带顶头2退到夹持工位时，控制安装在驱动件支座118上的驱动件113的驱动端推出，带动通过转臂销轴117与转臂座114铰接的转臂112转动，转臂112的转动进而推动夹爪111合拢将顶头2抱紧，同时喷淋管阵列121喷水对顶头2进行冷却，而顶杆无停顿继续退走，顶头2与顶杆脱离。由于夹爪111和驱动件113分别与转臂112的第一端和第二端铰接，夹爪111动作时可以有多个自由度，可以适应不同锥度和直径的顶头2夹紧。在顶头2被冷却的同时，顶杆带着毛管继续后退实现了顶头2脱离、夹爪111夹持、以及喷淋冷却三道工序同步同工位进行，极大地减少了工序及工位转换造成的生产时间的浪费，提高了生产效率。当顶头2冷却完成时，与毛管脱离的顶杆又前进到顶头2所在的工位实现顶杆与顶头2的连接，之后控制驱动件113的驱动端缩回，拉动通过转臂销轴117与转臂座114铰接的转臂112转动，进而拉动夹爪111松开顶头2，顶杆带着顶头2继续前进，进行下一根钢管的穿轧。当需要更换顶头2时，可以将顶头2直接吊起，喷淋管阵列121在顶头2向上运动的带动下被动打开，既无需增加额外的驱动装置也无需人工干预，大大降低了劳动强度和设备制造成本。

[0038] 在实际生产中，通过本发明的顶头夹持喷淋冷却装置，每根毛管的生产时间可节约1分钟左右，如果一个大口径钢管穿轧一个节奏约3分钟左右，可提高穿轧工序效率约30％。对中小直径钢管穿轧生产工艺，则可提高生产效率。同时，本发明的顶头夹持喷淋冷却装置也降低了生产环节中的人工干预程度，降低了生产工人的劳动强度。

[0039] 上述实施例提供的顶头夹持喷淋冷却装置主要应用于无缝钢管穿轧工艺，能够在顶杆运动不停顿的情况下，同时实现对顶头的夹持脱离工序，并同步实现对顶头的冷却工序，且在同一工位完成，不需要工序与工位的转换，也不需要顶杆停顿，并与前后生产作业工序无缝衔接，没有无效动作时间的浪费。节约了生产时间，提高了生产效率。

[0040] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。