管材矯直機(jī)的主要作用是提高被矯管材的直線度和圓度。矯直輥的角度和矯直機(jī)反彎量的調(diào)節(jié)是影響矯后管材直線度和圓度的主要因素。反彎量的調(diào)節(jié)依據(jù)矯直機(jī)反彎輥數(shù)量的不同，限于一個(gè)或兩個(gè)輥?zhàn)又?。矯直輥角度的調(diào)節(jié)涉及到矯直機(jī)的每個(gè)輥?zhàn)樱译S著反彎量的不同或是為了規(guī)避矯直機(jī)的加工制造缺陷，往往打破所有輥角度應(yīng)一致的理論要求，對(duì)個(gè)別輥進(jìn)行調(diào)節(jié)。其調(diào)節(jié)量不大，但很敏感，因此要求調(diào)角檢測(cè)和控制系統(tǒng)有較高的精度。例如，反彎量增大之后，為了追求接觸線的統(tǒng)一，往往將反彎輥前后的兩組輥?zhàn)拥慕嵌戎岛头磸澼伒慕嵌戎嫡{(diào)得偏大一些(當(dāng)前的經(jīng)驗(yàn)值約為0.8度)，由此可見，能否準(zhǔn)確檢測(cè)矯直輥當(dāng)前角度并進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)于矯后管材的幾何尺寸精度意義十分重大。
精密管材矯直機(jī)(指直線度≤0.5mm/m)，具有矯直輥數(shù)量多，輥?zhàn)永碚撝行囊灼?，矯直輥角度和反彎量調(diào)節(jié)敏感，適宜采用轉(zhuǎn)轂式調(diào)角結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)。因此，提高精密管材矯直機(jī)矯直輥角度的顯示和調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性意義重大。當(dāng)前普遍使用的轉(zhuǎn)轂式精密管材矯直機(jī)調(diào)角機(jī)構(gòu)在調(diào)角過程中角度的準(zhǔn)確性存在較大缺陷，主要表現(xiàn)在：檢測(cè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)量和矯直輥角度的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)量不呈線性比例關(guān)系；無法通過上位機(jī)地對(duì)有加工制造缺陷的矯直輥進(jìn)行基本角度補(bǔ)償；原點(diǎn)和極限位置的指示不，隨著標(biāo)定次數(shù)的增多會(huì)逐次降低角度指示的精度。上述3方面問題已經(jīng)成為影響精密矯直機(jī)矯直質(zhì)量的重大難題。
過去，小規(guī)格機(jī)組一般采用手動(dòng)調(diào)節(jié)及標(biāo)尺顯示矯直輥實(shí)際角度的方法。這種方法在手動(dòng)調(diào)節(jié)的機(jī)組上有效，但對(duì)于大規(guī)格及工藝參數(shù)自動(dòng)調(diào)整的機(jī)組，標(biāo)尺顯示只能作為一個(gè)參考量。
1.線性檢測(cè)機(jī)構(gòu)
角度檢測(cè)機(jī)構(gòu)是通過檢測(cè)絲杠調(diào)整機(jī)構(gòu)的位移量驅(qū)動(dòng)編碼器的旋轉(zhuǎn)脈沖數(shù)，和轉(zhuǎn)動(dòng)當(dāng)量比對(duì)來求出角度轉(zhuǎn)動(dòng)量，而線性檢測(cè)機(jī)構(gòu)將其轉(zhuǎn)化為直接檢測(cè)轉(zhuǎn)轂轉(zhuǎn)動(dòng)的角度量。通過轉(zhuǎn)轂轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)蝸輪、蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)編碼器，將旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)脈沖數(shù)傳遞給上位機(jī)，從而顯示和控制矯直輥的角度。這種方法的*性在于：傳動(dòng)鏈短、累積誤差小、各部件的運(yùn)動(dòng)關(guān)系為線性比例關(guān)系；轉(zhuǎn)動(dòng)當(dāng)量為實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)系的真實(shí)計(jì)算結(jié)果，傳動(dòng)精度高，易于用上位機(jī)進(jìn)行檢測(cè)和控制角度。
線性檢測(cè)機(jī)構(gòu)蝸輪、蝸桿安裝于轉(zhuǎn)轂之上，轉(zhuǎn)轂在調(diào)角絲杠的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)蝸輪、蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，由蝸桿軸驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)。不計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差，將該傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度設(shè)計(jì)為0.01度，配置蝸輪、蝸桿的齒數(shù)和頭數(shù)，將轉(zhuǎn)轂0.01度的轉(zhuǎn)動(dòng)量整數(shù)倍地反映在蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)上，這樣有利于系統(tǒng)的精度。
將傳動(dòng)精度設(shè)計(jì)為0.01度，主要受調(diào)角驅(qū)動(dòng)電機(jī)的影響。為了控制整機(jī)成本，本調(diào)角電機(jī)選用了帶抱閘的普通電機(jī)，由于在上位機(jī)給出電機(jī)停止信號(hào)到抱閘啟動(dòng)，再到抱閘抱緊的過程中，絲杠還有微小的前進(jìn)或后退位移。因此，若傳動(dòng)精度要求過低，會(huì)增加累積誤差，終會(huì)影響調(diào)角精度。
2.矯直輥角度原點(diǎn)值的標(biāo)識(shí)
原點(diǎn)值的標(biāo)識(shí)是決定矯直輥當(dāng)前實(shí)際角度的一個(gè)參考基準(zhǔn)，原點(diǎn)值標(biāo)識(shí)的準(zhǔn)確與否，直接影響到當(dāng)前實(shí)際角度的可靠性。因此，一個(gè)的矯直輥角度檢測(cè)與控制系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提條件是矯直輥角度原點(diǎn)值的標(biāo)識(shí)必須準(zhǔn)確。
目前，精密管材矯直機(jī)矯直輥的原點(diǎn)值標(biāo)識(shí)是在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)矯直機(jī)的中心和規(guī)格進(jìn)行標(biāo)識(shí)的，由于受到條件的限制，不能準(zhǔn)確得到原點(diǎn)值的標(biāo)識(shí)，往往標(biāo)識(shí)點(diǎn)和理論點(diǎn)相差較大，可能達(dá)到1.5度，嚴(yán)重影響到個(gè)別矯直輥的工作。原點(diǎn)值的標(biāo)識(shí)主要受到以下幾個(gè)因素的影響：設(shè)備加工精度；裝配精度；人工觀察矯直輥和樣管接觸線長(zhǎng)短的誤差：反彎輥調(diào)零的誤差。綜合上述4個(gè)因素，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)識(shí)的難度較大，準(zhǔn)確性不高是顯而易見的。
3.應(yīng)用中需要解決的問題
(1)轉(zhuǎn)轂的隨動(dòng)性設(shè)計(jì)
被檢測(cè)的轉(zhuǎn)轂不僅應(yīng)有旋轉(zhuǎn)調(diào)整角度的功能，而且要有在壓下絲杠帶動(dòng)下升降的功能，以矯直機(jī)規(guī)格范圍內(nèi)不同直徑管材矯直的要求。因此要檢測(cè)其角度，必須使蝸輪、蝸桿系統(tǒng)隨其升降或在其升降的過程中保持角度不發(fā)生變化。因此，將蝸輪中心孔設(shè)計(jì)為花鍵孔，轉(zhuǎn)轂伸入蝸輪中心孔的軸也設(shè)計(jì)為花鍵軸，使轉(zhuǎn)轂在上升和下降過程中在花鍵孔中滑動(dòng)，即可上述角度不發(fā)生變化。
(2)角度機(jī)械指示系統(tǒng)
設(shè)計(jì)機(jī)械指示系統(tǒng)是為了在生產(chǎn)過程中驗(yàn)證上位機(jī)檢測(cè)和控制角度的準(zhǔn)確性，方便在操作過程快捷地掌握當(dāng)前角度數(shù)值，對(duì)上位機(jī)調(diào)節(jié)角度進(jìn)行指導(dǎo)，這對(duì)于精密管材矯直機(jī)而言。指示系統(tǒng)由指針盤以及指針驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成，驅(qū)動(dòng)來源于線性檢測(cè)系統(tǒng)的蝸桿軸，其角度指示精度也為0.01度