一种具有稳定快速开闭功能的加热炉炉门装置的制作方法

本发明属于机械技术领域，涉及一种具有稳定快速开闭功能的加热炉炉门装置。

背景技术：

随着热加工工艺的发展，产品质量需求的不断提升，加热炉和炉门作为热成型工艺中必不可少的装置，其结构及性能得到越来越多的关注。由于炉门一般比较笨重，且需要经常打开与关闭，传统的人工操作，费时费力。同时，炉门的开启与关闭过程会带动外界的气体进入炉体，对炉体内部的热工艺环境产生较大影响，进而影响被加工试样的品质。为此，先后有专利号为“cn201820373674.x”、“cn201811563469.0”、“cn201822220845.8”、“cn201920807771.x”、“cn201910485566.0”提出炉门打开与关闭不同的解决方案，且均采用电动驱动取代手动操作的模式，一定程度上提升了炉门开、关动作的便捷性，提高了热加工过程中的作业效率，但也存在一些不足，具体如下：

1)炉门驱动系统中，机械结构复杂且受力负荷大，可靠性不高。

由于热工艺过程中，炉体内部加热环境要求较高，为了使炉门达到保温隔热的效果，往往将其设计的较为厚重，而以上所述专利中均通过多个连杆的机械结构直接驱动炉门动作，显然，连杆所承受的负载较大，长期工作后，连杆磨损较为严重，容易发生疲劳破坏等故障。同时，由于连杆数量较多，其中任何一个零件发生故障，均会导致炉门的开、关动作无法正常完成，总体的可靠性不高。

2)炉门打开与关闭的速度，无法根据加工试件或加工工艺的不同而调节。

上述专利中，虽然考虑到炉门打开与关闭过程中，外界空气会进入炉体内部进而对加工试件的品质产生一定的影响，因而采用电机带动联动部件控制炉门的工作状态。但其电机控制部分设计较为简单，无法根据加工试件或加工工艺的不同而改变炉门开关的速度，进而无法对外界环境进入炉体内部的气体进行有效控制。

3)炉门无防碰撞和关闭自锁功能，炉门关闭程度及保温效果无法得到有效保证。

炉门关闭后，如何保证炉体内部的热处理环境稳定是加热炉及其装备设计时首要考虑的问题。上述专利中，对炉门工作状态的控制均通过连杆实现，当炉门接近炉体时，由于其存在一定的运动惯性，不可避免的会发生炉体与炉门之间的碰撞；若为了防止碰撞，提前降低炉门的关闭速度，将可能会发生炉门关不紧的状况。同时，当电动驱动系统完成炉门关闭动作后，无自锁功能，无法保证其一直处于关紧状态。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服加热炉门打开与关闭过程中存在的问题，提出了一种具有稳定快速开闭功能的加热炉炉门装置，该装置结构简单、便于操作、适应性强、安全性高，为上述背景技术提供解决方案。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种具有稳定快速开闭功能的加热炉炉门装置，包括主动力系统、炉体、动力传递系统、炉门、炉门自动锁紧系统；所述主动力系统通过螺栓安装于所述炉体的后侧底座上；所述动力传递系统通过螺栓安装于所述炉体的左右两侧；所述炉门底部通过铰链安装在所述炉体前端的炉口处，左右两边通过螺栓与所述动力传递系统连接；所述炉门自动锁紧系统通过螺栓安装于所述炉体前端的炉口下侧。

所述主动力系统包括主动力系统外壳、主动力系统支撑底座、钢丝绳滚筒a、钢丝绳滚筒支撑架a、齿轮a、传动轴、钢丝绳滚筒支撑架b、钢丝绳滚筒b、伺服电机系统a、齿轮b；所述主动力系统外壳通过螺栓安装在所述主动力系统支撑底座上；所述主动力系统支撑底座一侧边通过焊接与所述炉体连接；所述钢丝绳滚筒支撑架a和所述钢丝绳滚筒支撑架b通过螺栓安装在所述主动力系统支撑底座上；所述传动轴安装于所述钢丝绳滚筒支撑架a和所述钢丝绳滚筒支撑架b上的轴承上；所述钢丝绳滚筒a和所述钢丝绳滚筒b分别通过过盈配合安装于所述传动轴的两端；所述齿轮a通过过盈配合安装于所述传动轴的中间左侧位置；所述伺服电机系统a通过螺栓安装于所述主动力系统支撑底座上；所述齿轮b通过过盈配合安装于所述伺服电机系统a输出轴上；所述齿轮b与所述齿轮a通过齿轮配合连接。

所述炉体包括炉体结构和所述炉体侧壁外壳；所述炉体侧壁外壳通过螺栓与所述炉体结构连接。

由于所述动力传递系统左右两侧完全一样，仅以其中一侧结构进行叙述。所述动力传递系统包括钢丝绳、炉门安装支架、滑轮a、滑块、滑轮b、滑轮c、滑轮d；所述炉门安装支架通过螺栓固定于所述炉门两侧；所述滑块安装于所述炉体结构侧面的滑槽中，所述滑轮a通过螺栓安装于所述滑块上，所述滑块和所述滑轮a其特征在于：其可随所述钢丝绳的收、放，而在滑槽中滑动，从而最大范围的提升所述炉门开口的大小；所述滑轮b、所述滑轮c、所述滑轮d分别通过螺栓依次安装于所述炉体结构的侧面；所述钢丝绳一端固定在所述炉门安装支架上，依次穿过所述滑轮a、所述滑轮b、所述滑轮c、所述滑轮d，末端固定在所述钢丝绳滚筒b上。

所述炉门自动锁紧系统包括炉门自动锁紧系统外壳、伺服电机系统b、炉门锁紧销、炉门锁紧齿轮、炉门锁紧齿条；所述伺服电机系统b通过螺栓安装于所述炉体前端的炉口下侧；所述炉门锁紧齿轮通过过盈配合安装于所述伺服电机系统b的输出轴上；所述炉门锁紧齿条安装于所述炉体前端的炉口下侧的安装槽中；所述炉门锁紧销底部焊接于所述炉门锁紧齿条上端。

一种具有稳定快速开闭功能的加热炉炉门装置，其炉门打开与关闭特征包括以下步骤：

s1：根据当前加工试件及加工工艺要求，编写用于控制所述炉门开启和关闭的速度的程序，并下载到所述伺服电机系统a的控制系统中；

s2：所述炉门关闭时，首先启动所述伺服电机系统a；所述伺服电机系统a驱动所述传动轴转动，进而带动所述钢丝绳滚筒a和所述钢丝绳滚筒b转动；

s3：所述钢丝绳滚筒a和所述钢丝绳滚筒b驱动所述钢丝绳伸长，所述钢丝绳通过所述滑轮a、所述滑轮b、所述滑轮c、所述滑轮d后，将所述炉门安装支架及所述炉门放下；当所述炉门靠近炉口时，安装于炉口侧的接近传感器将信号反馈于所述伺服电机系统a和所述伺服电机系统b；

s4：所述伺服电机系统a接收信号后，控制驱动电机转速下降，直至速度降为0，从而防止所述炉门与所述炉体之间发生碰撞；同时，当所述伺服电机系统b接收接近传感器传输信号及所述伺服电机系统a驱动速度降为0后，立即启动，驱动所述炉门锁紧销插入所述炉门下端的锁紧孔中，完成所述炉门关闭及锁紧动作；

s5：所述炉门打开时，首先启动所述伺服电机系统b反向转动；驱动所述炉门锁紧销离开所述炉门下端的锁紧孔，实现解锁动作；随后所述伺服电机系统a反向转动，其余动作与上述相同，在此不再赘述，最终完成所述炉门开启的动作。

与现有的炉门装置及其控制系统(包括本文中所提到的专利)相比，本发明的有益效果是：

1)炉门驱动装置结构简单，操作方便，可靠性高。

本发明中主要通过所述钢丝绳控制炉门的开启与关闭动作，所述炉门通过铰链安装在所述炉体上，与所述炉门直接连接的所述炉门安装支架结构简单且可进行加厚处理，以增加其使用寿命。

2)炉门打开与关闭的速度，可根据加工试件或加工工艺的不同而调节，满足实际操作需求。

本发明所述伺服电机系统a和所述伺服电机系统b均可进行编程控制，可根据当前加工试件及加工工艺要求，编写用于控制炉门开启和关闭动作的程序，从而满足实际热加工工艺的要求。

3)炉门有防碰撞和关闭自锁功能，可有效保证炉门关闭程度及保温效果。

本发明中安装有接近开关传感器，当所述炉门接近所述炉体时，及时将信号传输至所述伺服电机系统a的控制系统中，进而控制炉门关闭的速度，防止所述炉门与所述炉体之间发生碰撞。同时，本发明专门设计了炉门自动锁紧系统，有效保证了炉门的关闭效果。

附图说明

图1本发明整体装备结构示意图；

图2本发明整体装备结构侧面示意图；

图3本发明主动力系统外壳示意图；

图4本发明主动力系统示意图；

图5本发明炉体侧壁外壳示意图；

图6本发明滑轮安装示意图；

图7本发明滑块示意图；

图8本发明炉体侧面钢丝绳缠绕示意图；

图9本发明炉门自动锁紧系统外壳示意图；

图10本发明炉门自动锁紧系统示意图；

图11本发明炉门结构示意图；

图12本发明炉门关闭后锁紧示意图。

图中各标号表示：1.主动力系统；1-1.主动力系统外壳；1-2.主动力系统支撑底座；1-3.钢丝绳滚筒a；1-4.钢丝绳滚筒支撑架a；1-5.齿轮a；1-6.传动轴；1-7.钢丝绳滚筒支撑架b；1-8.钢丝绳滚筒b；1-9.伺服电机系统a；1-10.齿轮b；2.炉体；2-1.炉体结构；2-2.炉体侧壁外壳；3.动力传递系统；3-1.钢丝绳；3-2.炉门安装支架；3-3.滑轮a；3-4.滑块；3-5.滑轮b；3-6.滑轮c；3-7.滑轮d；4.炉门；5.炉门自动锁紧系统；5-1.炉门自动锁紧系统外壳；5-2.伺服电机系统b；5-3.炉门锁紧销；5-4.炉门锁紧齿轮；5-5.炉门锁紧齿条。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1、图2，一种具有稳定快速开闭功能的加热炉炉门装置，包括主动力系统1、炉体2、动力传递系统3、炉门4、炉门自动锁紧系统5；所述主动力系统1通过螺栓安装于所述炉体2的后侧底座上；所述动力传递系统3通过螺栓安装于所述炉体2的左右两侧；所述炉门4底部通过铰链安装在所述炉体2前端的炉口处，左右两边通过螺栓与所述动力传递系统3连接；所述炉门自动锁紧系统5通过螺栓安装于所述炉体2前端的炉口下侧。

参见图3、图4，所述主动力系统1包括主动力系统外壳1-1、主动力系统支撑底座1-2、钢丝绳滚筒a1-3、钢丝绳滚筒支撑架a1-4、齿轮a1-5、传动轴1-6、钢丝绳滚筒支撑架b1-7、钢丝绳滚筒b1-8、伺服电机系统a1-9、齿轮b1-10；所述主动力系统外壳1-1通过螺栓安装在所述主动力系统支撑底座1-2上；所述主动力系统支撑底座1-2一侧边通过焊接与所述炉体2连接；所述钢丝绳滚筒支撑架a1-4和所述钢丝绳滚筒支撑架b1-7通过螺栓安装在所述主动力系统支撑底座1-2上；所述传动轴1-6安装于所述钢丝绳滚筒支撑架a1-4和所述钢丝绳滚筒支撑架b1-7上的轴承上；所述钢丝绳滚筒a1-3和所述钢丝绳滚筒b1-8分别通过过盈配合安装于所述传动轴1-6的两端；所述齿轮a1-5通过过盈配合安装于所述传动轴1-6的中间左侧位置；所述伺服电机系统a1-9通过螺栓安装于所述主动力系统支撑底座1-2上；所述齿轮b1-10通过过盈配合安装于所述伺服电机系统a1-9输出轴上；所述齿轮b1-10与所述齿轮a1-5通过齿轮配合连接。

参见图5，所述炉体2包括炉体结构2-1和炉体侧壁外壳2-2；所述炉体侧壁外壳2-2通过螺栓与所述炉体结构2-1连接。

参见图6、图7、图8，由于所述动力传递系统3左右两侧完全一样，仅以其中一侧结构进行叙述。所述动力传递系统3包括钢丝绳3-1、炉门安装支架3-2、滑轮a3-3、滑块3-4、滑轮b3-5、滑轮c3-6、滑轮d3-7；所述炉门安装支架3-2通过螺栓固定于所述炉门4两侧；所述滑块3-4安装于所述炉体结构2-1侧面的滑槽中，所述滑轮a3-3通过螺栓安装于所述滑块3-4上，所述滑块3-4和所述滑轮a3-3其特征在于：其可随所述钢丝绳3-1的收、放，而在滑槽中滑动，从而最大范围的提升所述炉门4开口的大小；所述滑轮b3-5、所述滑轮c3-6、所述滑轮d3-7分别通过螺栓依次安装于所述炉体结构2-1的侧面；所述钢丝绳3-1一端固定在所述炉门安装支架3-2上，依次穿过所述滑轮a3-3、所述滑轮b3-5、所述滑轮c3-6、所述滑轮d3-7，末端固定在所述钢丝绳滚筒b1-8上。

参见图9、图10、图11、图12，所述炉门自动锁紧系统5包括炉门自动锁紧系统外壳5-1、伺服电机系统b5-2、炉门锁紧销5-3、炉门锁紧齿轮5-4、炉门锁紧齿条5-5；所述伺服电机系统b5-2通过螺栓安装于所述炉体2前端的炉口下侧；所述炉门锁紧齿轮5-4通过过盈配合安装于所述伺服电机系统b5-2的输出轴上；所述炉门锁紧齿条5-5安装于所述炉体2前端的炉口下侧的安装槽中；所述炉门锁紧销5-3底部焊接于所述炉门锁紧齿条5-5上端。

一种具有稳定快速开闭功能的加热炉炉门装置，其炉门打开与关闭特征包括以下步骤：

s1：根据当前加工试件及加工工艺要求，编写用于控制所述炉门4开启和关闭的速度的程序，并下载到所述伺服电机系统a1-9的控制系统中；

s2：所述炉门4关闭时，首先启动所述伺服电机系统a1-9；所述伺服电机系统a1-9驱动所述传动轴1-6转动，进而带动所述钢丝绳滚筒a1-3和所述钢丝绳滚筒b1-8转动；

s3：所述钢丝绳滚筒a1-3和所述钢丝绳滚筒b1-8驱动所述钢丝绳3-1伸长，所述钢丝绳3-1通过所述滑轮a3-3、所述滑轮b3-5、所述滑轮c3-6、所述滑轮d3-7后，将所述炉门安装支架3-2及所述炉门4放下；当所述炉门4靠近炉口时，安装于炉口侧的接近传感器将信号反馈于所述伺服电机系统a1-9和所述伺服电机系统b5-2；

s4：所述伺服电机系统a1-9接收信号后，控制驱动电机转速下降，直至速度降为0，从而防止所述炉门4与所述炉体2之间发生碰撞；同时，当所述伺服电机系统b5-2接收接近传感器传输信号及所述伺服电机系统a1-9驱动速度降为0后，立即启动，驱动所述炉门锁紧销5-3插入所述炉门4下端的锁紧孔中，完成所述炉门4关闭及锁紧动作；

s5：所述炉门4打开时，首先启动所述伺服电机系统b5-2反向转动；驱动所述炉门锁紧销5-3离开所述炉门4下端的锁紧孔，实现解锁动作；随后所述伺服电机系统a1-9反向转动，其余动作与上述相同，在此不再赘述，最终完成所述炉门4开启的动作。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。