高频直缝焊管生产线双向收集装置的设计与应用

高频直缝焊管生产线　
双向收集装置的设计与应用　

陈世民　，陈俊军　，蒋东红。，陈永红４　
（１．常州市诚鑫金属制品有限公司，江苏常州２１３０１１；　
２．佛山市志达钢管制造有限公司，广东佛山５２８３１９；　
３．重庆巴渝钢管工业有限公司，重庆４０００６０；　
４．漳州嘉年钢铁有限公司，福建漳州３６３１００）　

摘要：针对传统收集架旋转输送辊容易擦伤钢管表面、管间相互摩擦产生表面伤痕以及原有收集　
架速率较慢且只能单向收集的缺点，设计了一种新型的直缝焊管生产线卸料收集设备，该设备运用　
磁力辊输送装置、被动式辊道装置、收集过渡装置和收集打包架等装置，有效避免机械动力与钢管　
的滑动摩擦，达到柔性输送的目的，使钢管生产在实现双向收集的同时避免出现表面划伤，有效提　
高了收集效率和收集质量，解决了因收集效率问题制约产能的情况。　
关键词：高频直缝焊管；收集架；卸料架；表面划伤；双向收集　
中图分类号：ＴＧ４４８　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００１—３９３８（２０１２）０６—００４０—０３　

Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ　
ｆｏｒ　ＳＡＷＬ　Ｐｉｐｅ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｌｉｎｅ　

ＣＨＥＮ　Ｓｈｉ－ｍｉｎ　，ＣＨＥＮ　Ｊｕｎ￣ｕｎ。，ＪＩＡＮＧ　Ｄｏｎｇ—ｈｏｎｇ　，ＣＨＥＮ　Ｙｏｎｇ－ｈｏｎｇ４　
（１．Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ　Ｃｈｅｎｇｘｉｎ　Ｍｅｔａｌ　Ｐｒｏｄｕｃｔ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈａｎｇ：ｈｏｕ　２１３０１１，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ；　
２．Ｆｏ￥ｈａｒｔＺｈｉｄａＳｔｅｅｌＰｉＰｅ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｆｏｓｈａｎ　５２８３１９，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ；　
３．ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＢａｙｕ　Ｓｔｅｅｌ　Ｐｉｐｅ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００６０，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ；　
４．Ｚｈａｎｇｚｈｏｕ￣ａｎｉａｎＩｒｏｎ＆ＳｔｅｅｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｚｈａｎｇｚｈｏｕ　３６３１００，　帆，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ　ａｔ　ｓｏｍｅ　ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ　ｆｒａｍｅ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｒｏｔａｔｉｎｇ　ｒｏｌｌｅｒ　ｉｓ　ｅａｓｙ　ｔｏ　ｓｃｒａｐｅ　ｓｔｅｅｌ　ｐｉｐｅ　
ｓｕｒｆａｃｅ，ｍｕｔｕａｌ　ｆｒｉｃｔｉｏｎ　ａｍｏｎｇ　ｐｉｐｅｓ　ｗｉｌｌ　ｃａｕｓｅ　ｓｅａｒ，ｔｈｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｓｐｅｅｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｒｉｇｉｎａｌ　ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ　ｆｒａｍｅ　ｉｓ　ｓｌｏｗ，ａｎｄ　ｏｎｌｙ　
ｃａｎ　ｃｏｎｄｕｃｔ　ｓｉｎｇｌｅ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ，ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｎｅｗ　ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｄｅｖｉｃｅ　ｆｏｒ　ＳＡＷＬ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｌｉｎｅ　
ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｗｈｉｃｈ　ｕｔｉｌｉｚｅｓ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｒｏｌｌ　ｆｅｅｄｉｎｇ　ｄｅｖｉｃｅ，ｐａｓｓｉｖｅ　ｒｏｌｌ　ｔｒａｃｔ　ｄｅｖｉｃｅ，ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ　ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ　ｄｅｖｉｃｅ　ａｎｄ　
ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｐａｃｋｉｎｇ　ｆｒａｍｅ　ｔｏ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ａｖｏｉｄ　ｓｌｉｄｉｎｇ　ｆｒｉｃｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｏｗｅｒ　ａｎｄ　ｓｔｅｅｌ　ｐｉｐｅ，ａｃｈｉｅｖｅ　ｔｈｅ　
ｇｏａｌ　ｏｆ　ｆｌｅｘｉｂｌｅ　ｃｏｎｖｅｙｉｎｇ，ｒｅａｌｉｚｅ　ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ　ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｖｏｉｄ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｓｃｒａｔｃｈｉｎｇ，ａｎｄ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ　
ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ａｎｄ　ｑｕａｌｉｔｙ．　
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＨＦＷ　ｐｉｐｅ；ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ　ｆｒａｍｅ；ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｆｒａｍｅ；ｓｕｒｆａｃｅ　ｓｃｒａｔｃｈｉｎｇ；ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ　ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ　

０前　言　
卸料收集装置是高频直缝焊管生产线上重要　
的设备组成部分，其合理与否直接影响到钢管的　
表面质量和收集效率。随着用户对焊管表面质量　

要求的不断提高，生产线对收集速度的要求也越　
来越快，传统的卸料收集架已经不能适应。笔者　
介绍了一种新型的直缝焊管生产线卸料收集装　
置，使钢管生产在实现双向收集的同时避免出现　
表面划伤，有效提高了收集效率和收集质量。　
传统收集架的优缺点分析　
传统收集架结构如图１所示，其工作流程　
为：钢管来料一输送辊输送钢管一钢管碰到斜挡　
板后滑落一碰到对齐挡板后停止向前运动。其优　
点是设计简单，制造成本低廉，能适应一般要求　
的焊管生产线。但仍旧存在以下缺点：①旋转的　
输送辊容易擦伤钢管表面；②由于钢管滑落前未　
能准确对齐并且不是平行滑落，滑落过程中管端　

对齐挡板斜挡板　输送辊传动链条　钢管运动方向　
图１传统收集架　
钢管运动方向　

陈世民：高频直缝焊管生产线双向收集装置的设计与应用　
的毛刺容易将其他钢管划伤；③只能单向收集，　
高速生产或生产大直径管时会出现因收集效率低　
而制约生产速度的情况。　

２新型收集架的组成　
２．１基本构成　
新型双向收集装置结构如图２所示，主要由　
磁力辊输送装置、被动式辊道装置、收集过渡装　
置和收集打包架（结构如图３所示）等部分组成，　
其工作流程为：钢管来料一磁力辊升起送出钢　
管一磁力辊下降归位一钢管碰到被动式辊道末端　
的对齐挡板后停止一被动式辊道一侧下垂一钢管　
通过过渡架横向平行自然滑落到打包架内一被动　
式辊道升起复位等待下一根钢管。　

对齐挡板　

磁力辊输送装置　被动式辊道装置　
图２新型收集架　

被动式辊道装置　

图３收集打包架　
２．２磁力辊输送装置　
磁力辊输送装置结构如图４所示，主要由磁　
力辊、输送电机、升降机构和机架组成。磁力辊　可以采用永磁材料，外形一般采用Ｖ形设计，　可根据需要输送的管径范围确定外径和底径。磁　力辊安装在升降装置上面，生产时一直处于旋转　状态，转速可实时无极调节，钢管切断后升起输　送钢管，钢管送出后下降，避免与运行中的钢管　表面产生滑动摩擦，升降动作的控制可通过电脑　飞锯的延时功能来实现。调速电机用于带动磁力　辊旋转，同时通过调节磁力辊旋转的速度来实现　钢管输送力度的调节，可以使用各种形式的调速　电机。气缸用于带动升降装置实现升降动作。升　降装置上面安装有磁力辊，磁力辊通过调速电机　带动旋转，同时又通过气缸的动作来达到升降的　
目的，从而达到既能输送钢管又不擦伤钢管表面　
的连续生产要求。机架用于将以上各部分组装起　
来，同时通过地脚螺栓固定在地面上。　
２－３被动式辊道装置　
被动式辊道装置结构如图５所示，由被动排　
辊、旋转拨叉、连接升降轴、支撑轴、对齐挡　
板、升降气缸和底座构成，其作用是保证钢管在　
输送的过程中沿着既定的轨道运行，输送到目标　
位置后，一侧的辊道下垂，使钢管自然滑入收集　

ＨＡＮ　ＧＵＡＮ　＼　・４１・　
升降机构　
图５被动式辊道装置　
图４磁力辊输送装置　
被动排辊　
对齐挡板　

升降轴　
旋转拨叉　
支撑轴　

升降气缸　

过渡装置内，当一边的收集打包架满后可立即切　
换为另一侧的排辊升降，实现双向收集。被动排　
辊可用工具钢或轴承钢制造，通过热处理后经久　
耐用，排辊数量的多少可根据生产线的规格确　
定，排辊间距一般在３００—８００　ｍｍ，排辊安装在　
旋转拨叉上。连接升降轴用于将拨叉连成一条线，　
同时连接升降气缸，通过气缸带动轴升降，从而　
带动拨叉旋转，实现单边排辊同时垂下或升起的　
目的。支撑轴是拨叉的旋转中心轴，除了连接各　
拨叉的旋转中心之外，同时还连接支撑座，通过　
支撑座固定在底座上；末端挡板用于在下落前准　
确对齐每一支钢管，避免在下落过程中管端毛刺　
导致钢管相互之间的划伤。升降气缸通过支座固　
定在底座上，底座通过地脚螺栓固定在地面上。　

２．４收集过渡装置和打包架　
收集过渡装置和收集打包架一般用型钢作支　
架，然后在工作面镶上尼龙棒或铜棒，避免在收　
集打包过程中因料架原因导致钢管划伤。　

３　结　语　
该新型卸料收集装置通过升降磁力辊输送钢　
管，有效避免机械动力与钢管的滑动摩擦，达到　
柔性输送的目的，实现了无划伤、无擦伤输送。　
落料时通过排辊下垂的方式，使钢管利用自身重　
力下滑，彻底避免了机械拨料时划伤钢管的情　
况；钢管在下落前实现准确对齐，有效避免了管　
端毛刺导致的划伤；双向收集也使收集效率成倍　
增加，解决了因收集效率问题制约产能的情况。　

参考文献：　
［１］安子君．机械原理［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２００９．　
［２］成大先．机械设计手册［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００８．　
［３］李继庆，李育锡．机械设计基础［Ｍ］．北京：高等教育出　
版社，１９９９．　
［４］杨雪宝．机械制造装备与设计［Ｍ］．西安：西北工业大学　
出版社，２０１０．　
［５］卢秉恒．机械制造技术基础［Ｍ］，北京：机械工业出版　
社，２００８．　

作者简介：陈世民（１９７５一），男，工程师，长期从事钢管技　
术、管理等工作。　
收稿日期：２０１１－０９—２１　
编辑：张歌