專(zhuān)利名稱(chēng)：用于冷、熱態(tài)板帶材平直度檢測(cè)的壓電式板形儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化測(cè)量、測(cè)試儀器領(lǐng)域，是一種應(yīng)用于 板帶軋制線上的在線自動(dòng)檢測(cè)冷、熱軋板帶材平直度(板形)的檢測(cè)裝置。 適用于金屬材料板帶材軋制工業(yè)生產(chǎn)的板形在線檢測(cè)。
背景技術(shù)：
在板帶材軋制過(guò)程中，板形板厚綜合控制技術(shù)是有效提高板帶材產(chǎn)品 質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)，隨著板厚控制技術(shù)的發(fā)展，板材厚度自動(dòng)控制技術(shù)(液
壓AGC)得到快速發(fā)展并已滿(mǎn)足基本工業(yè)生產(chǎn)需求。而板形控制技術(shù)受設(shè)備、 工藝及數(shù)學(xué)模型的影響，還沒(méi)有完全達(dá)到板帶材平直度控制要求。其中， 板形檢測(cè)裝置即板形儀一直是板帶材軋制板形控制技術(shù)的核心和技術(shù)關(guān) 鍵。板形檢測(cè)信號(hào)，是調(diào)整軋機(jī)的依據(jù)。由于板形檢測(cè)屬于微弱信號(hào)傳輸 與識(shí)別問(wèn)題，如何提取這些信號(hào)并確保其具有可靠性和穩(wěn)定性，已成為板 形檢測(cè)的技術(shù)難題。受檢測(cè)環(huán)境溫度等影響和軋機(jī)機(jī)型限制，檢測(cè)信號(hào)極 易漂移，即使能夠獲得板形缺陷信號(hào)，還需要給出軋機(jī)可控參量量值。因 此，板形控制技術(shù)是一項(xiàng)多學(xué)科交叉與融合的高難技術(shù)。
有關(guān)板形儀的研制，國(guó)內(nèi)外都取得了重要進(jìn)展。板形檢測(cè)有接觸式和 非接觸式兩種，非接觸式雖然具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，傳感器與帶材表 面不接觸而無(wú)摩擦，不會(huì)劃傷表面等優(yōu)點(diǎn)，但間接測(cè)得的板形信號(hào)，信號(hào) 誤差大，在板厚波動(dòng)、溫度變化及振動(dòng)等干擾下，精度較低。因此，在實(shí) 際應(yīng)用中，接觸式板形儀得到了比較廣泛的應(yīng)用。
國(guó)外從上世紀(jì)60年代開(kāi)始，雖然已經(jīng)開(kāi)發(fā)出多種形式的板形儀，但能 夠應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際的只有幾種，例如瑞典ABB公司的分段式檢測(cè)板形儀， 該板形儀采用壓磁式傳感器作為力檢測(cè)元件對(duì)張力橫向分布進(jìn)行檢測(cè)，獲 得了板形檢測(cè)信號(hào)；英國(guó)DAVY公司的空氣軸承式板形儀以空氣壓力變化來(lái) 檢測(cè)張力橫向分布，主要用于有色金屬箔或極薄帶檢測(cè)；德國(guó)的SUNDWIG 公司采用壓電傳感方式檢測(cè)張力的橫向分布， 一種方式是直接將壓電傳感器鑲嵌在檢測(cè)輥表面直接進(jìn)行力信號(hào)檢測(cè)。另一種是將壓電傳感器埋入輥 體之內(nèi)所開(kāi)的軸向圓孔之中，來(lái)檢測(cè)大張力作用下的張力橫向分布。國(guó)內(nèi) 的研究工作從上世紀(jì)80年代開(kāi)始，主要以壓磁式板形儀為主且僅用在一般 低速窄帶可逆軋制條件下的板形檢測(cè)中。在接觸式板形儀研制中，主要采 用壓磁式傳感器，采用內(nèi)置有壓磁傳感器的分片組裝在一根空心軸上，來(lái) 檢測(cè)張力信號(hào)。還有將壓磁傳感器放置在輥芯槽中，直接用輥環(huán)作為力傳 感元件，進(jìn)行整體裝配。

發(fā)明內(nèi)容
為了適應(yīng)金屬板帶材在高速冷、熱軋制條件下的板形檢測(cè)，解決高可 靠性和信號(hào)傳輸問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于冷、熱態(tài)板帶材平直度檢測(cè)的 壓電式板形儀。該發(fā)明采用輥環(huán)、整體彈性壓板與整體芯輥裝配技術(shù)、壓 電式傳感器和整體密封結(jié)構(gòu)，采取有線或紅外無(wú)線傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸 和采集。
本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是所述冷、熱態(tài)板帶平直度檢 測(cè)的壓電式板形儀，包括無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)、聯(lián)軸器、軸承座、角位移傳感器 及計(jì)算機(jī)，其特征是檢測(cè)輥安裝在軸承座上，無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器 與檢測(cè)輥一端聯(lián)接，檢測(cè)輥的另一端裝有配電器和信號(hào)傳輸裝置；所述檢 測(cè)輥的輥芯的外表面沿軸向開(kāi)有1 6個(gè)凹形通槽，每個(gè)凹形通槽之內(nèi)安裝 5 80個(gè)壓電傳感器，用螺釘壓緊與輥身具有相同長(zhǎng)度整體彈性壓板，再過(guò) 盈裝配輥套。檢測(cè)輥可由無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，也可以由帶鋼驅(qū)動(dòng)。由壓電 傳感器檢測(cè)的力信號(hào)連接到配電器上，通過(guò)信號(hào)傳輸裝置連入計(jì)算機(jī)進(jìn)行 信號(hào)處理和板形信號(hào)顯示。對(duì)于檢測(cè)輥的密封，在輥芯兩側(cè)端面采用整體 密封墊對(duì)輥環(huán)、輥芯端面、凹狀通槽和彈性壓板進(jìn)行整體密封。電荷放大 器內(nèi)置于檢測(cè)輥輥體內(nèi)部進(jìn)行電荷放大，傳輸信號(hào)為強(qiáng)電信號(hào)。信號(hào)傳輸 裝置采用集流環(huán)進(jìn)行有線信號(hào)傳輸或者采用紅外無(wú)線信號(hào)傳輸。
本發(fā)明的有益效果是板形儀可由無(wú)極調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)檢測(cè)輥轉(zhuǎn)動(dòng)，也 可采用壓緊在檢測(cè)輥上的帶鋼驅(qū)動(dòng)，通過(guò)角位移傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)板 形在線檢測(cè)。在高轉(zhuǎn)速條件下，應(yīng)考慮檢測(cè)輥與帶材之間的相對(duì)滑動(dòng)。通 過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)輥與板帶的同步運(yùn)動(dòng)。采用壓電傳感器，利用其
4足高速檢測(cè)的要求。檢測(cè)輥通過(guò)采用整體密封形式，可 預(yù)防溫度過(guò)高而影響測(cè)量精度問(wèn)題，同時(shí)還保護(hù)了惡劣環(huán)境對(duì)檢測(cè)元器件 的損壞，依此來(lái)滿(mǎn)足冷、熱軋制工況。同壓磁式傳感器相比，采用壓電傳 感器，排除了因裝配、熱變形、殘余力變形等所產(chǎn)生的靜載荷對(duì)零點(diǎn)漂移 的影響，利用其電荷傳輸特性和內(nèi)置電荷放大器技術(shù)，可將微弱信號(hào)傳輸 距離大大縮短，降低了電磁干擾和溫度變化的影響，提高了信號(hào)傳輸?shù)木?度和可靠性。本發(fā)明的板形儀具有剛度大、響應(yīng)快、信號(hào)不受靜力載荷和 溫度干擾的特點(diǎn)。因此，具有信號(hào)穩(wěn)定、檢測(cè)精度高、檢測(cè)速度快、適合 高速冷、熱軋制和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)提高板帶材平直度和實(shí)現(xiàn)高速軋 制具有重要實(shí)用價(jià)值。


圖1是一種用于冷、熱態(tài)板帶材平直度檢測(cè)的壓電式板形儀結(jié)構(gòu)示意
圖2是一種用于冷、熱態(tài)板帶材平直度檢測(cè)的壓電式板形儀的檢測(cè)輥 結(jié)構(gòu)示意圖3是一種用于冷、熱態(tài)板帶材平直度檢測(cè)的壓電式板形儀的檢測(cè)輥 端面剖視圖。
在圖l、圖2、圖3中，l.無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)，2.聯(lián)軸器，3.軸承座，4.檢 測(cè)輥，5.配電器，6.信號(hào)傳輸裝置，7.輥芯，8.輥套，9.整體密封墊，10. 螺釘，ll.整體彈性壓板，12.壓電傳感器，13.密封端蓋。
具體實(shí)施例方式
圖1為本發(fā)明公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例，板形儀采用由無(wú)極調(diào)速電機(jī)(1)通 過(guò)聯(lián)軸器連接到檢測(cè)輥(4) 一端驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)或直接由被檢測(cè)帶鋼驅(qū)動(dòng)。輥 體端部安裝角位移傳感器用以檢測(cè)轉(zhuǎn)速，并保證檢測(cè)輥(4)的轉(zhuǎn)速與軋制 板帶材速度同步。檢測(cè)輥(4)另一端安裝配電器(5)，壓電傳感器(12) 的信號(hào)接入配電器(5)上，通過(guò)電荷放大器、采集卡、信號(hào)傳輸裝置(6) 與計(jì)算機(jī)的連接進(jìn)行信號(hào)處理和板形信號(hào)顯示。
檢測(cè)輥(4)的輥芯(7)為圓柱結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖2)，其外表面沿軸向開(kāi)有 1 6個(gè)凹形通槽，每個(gè)凹狀通槽內(nèi)安裝有25個(gè)壓電傳感器(12)。電荷放
5大器內(nèi)置于輥體內(nèi)部。與輥身相同長(zhǎng)度的整體彈性壓板(11)由螺釘(io) 與輥芯(7)連接固定，輥芯(7)的凹形通槽與彈性壓板(11)之間采用 整體密封墊(9)密封。輥芯(7)、輥環(huán)(8)、彈性壓板(11)的端部與密 封端蓋(13)之間也采用整體密封。檢測(cè)輥(4)采取整體密封形式，實(shí)現(xiàn) 完全密閉結(jié)構(gòu)。由此，可滿(mǎn)足冷熱軋軋制工況，提高檢測(cè)輥的檢測(cè)精度和 使用壽命。
其工作原理是將板形儀的檢測(cè)輥(4)橫置于軋制線上，檢測(cè)輥(4) 輥面以一定的包角壓緊板帶材。工作中，板帶材的縱向張力對(duì)檢測(cè)輥(4) 輥面施加相應(yīng)的表面壓力。檢測(cè)輥(4)的每組壓力傳感器(12)為一個(gè)檢 測(cè)單元，表面壓力經(jīng)過(guò)輥套(8)、彈性壓板(11)將壓力傳遞給壓力傳感 器(12)，從而測(cè)得壓力信號(hào)。利用軸向分布裝配的數(shù)組檢測(cè)單元，得到沿 檢測(cè)輥軸向壓力信號(hào)，經(jīng)電荷放大器、采集卡，將信號(hào)放大、模/數(shù)轉(zhuǎn)換后， 由信號(hào)傳輸裝置(6)傳入計(jì)算機(jī)。根據(jù)板帶材張力與作用于檢測(cè)輥輥面的 壓力對(duì)應(yīng)關(guān)系，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到板帶材張力的橫向分布。該 結(jié)果可以通過(guò)顯示器顯示，也可作為板帶軋機(jī)板形控制參數(shù)離線顯示和在 線調(diào)節(jié)的依據(jù)。
權(quán)利要求
1. 一種用于冷、熱態(tài)板帶平直度檢測(cè)的壓電式板形儀，包括無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)(1)、聯(lián)軸器(2)、軸承座(3)、角位移傳感器及計(jì)算機(jī)，其特征是檢測(cè)輥(4)安裝在軸承座(3)、(3′)上，輥端裝有角位移傳感器，無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)(1)通過(guò)聯(lián)軸器(2)與檢測(cè)輥(4)聯(lián)接，檢測(cè)輥(4)的另一端裝有配電器(5)和信號(hào)傳輸裝置(6)；所述檢測(cè)輥(4)的輥芯(7)外表面沿軸向開(kāi)有1～6個(gè)凹形通槽，每個(gè)凹形通槽內(nèi)安裝5～80個(gè)壓電傳感器(12)，用螺釘(10)壓緊與輥身相同長(zhǎng)度的整體彈性壓板(11)，再過(guò)盈裝配輥套(8)；檢測(cè)輥(4)可由待測(cè)帶鋼驅(qū)動(dòng)或者直接采用無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)(1)驅(qū)動(dòng)，由壓電傳感器(11)檢測(cè)的力信號(hào)連接到配電器(5)上，通過(guò)信號(hào)傳輸裝置(6)連入計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理和板形信號(hào)顯示。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電式板形儀，其特征是輥芯(7)的凹狀通 槽和彈性壓板(ll)采用整體密封墊(9)密封；輥芯(7)、端部輥環(huán)(8)、 彈性壓板(11)與端蓋(13)之間采用整體密封。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電式板形儀，其特征是信號(hào)傳輸裝置(6) 采用紅外無(wú)線信號(hào)傳輸或者采用集流環(huán)有線信號(hào)傳輸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電式板形儀，其特征是電荷放大器內(nèi)置于檢測(cè)輥(4)輥體內(nèi)部。
全文摘要
本發(fā)明屬于板帶軋制線自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，是一種在線自動(dòng)檢測(cè)冷、熱軋板帶材平直度(板形)的檢測(cè)裝置。其特征是檢測(cè)輥(4)安裝在軸承座(3)、(3′)上，既可驅(qū)動(dòng)又可從動(dòng)的無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)(1)通過(guò)聯(lián)軸器(2)與檢測(cè)輥(4)聯(lián)接，檢測(cè)輥(4)的另一端裝有配電器(5)和信號(hào)傳輸裝置(6)；所述檢測(cè)輥(4)的輥芯(7)外表面沿軸向開(kāi)有1～6個(gè)凹形通槽，通槽內(nèi)安裝數(shù)組壓電式傳感器(12)并與整體彈性壓板(11)和輥套(8)組合裝配。檢測(cè)輥(4)采用全密封結(jié)構(gòu)可進(jìn)行水霧冷卻以適應(yīng)冷、熱軋制工況，其壓力信號(hào)采用有線或無(wú)線兩種方式傳輸，可實(shí)現(xiàn)高速在線檢測(cè)。所述板形儀剛度大、響應(yīng)快、適應(yīng)速度高、信號(hào)不受靜力載荷和溫度干擾。因此，具有信號(hào)穩(wěn)定、檢測(cè)精度高、檢測(cè)速度快、適合高速冷熱軋制和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)提高板帶材平直度和實(shí)現(xiàn)高速軋制具有重要實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)B21B38/02GK101497084SQ20091007378
公開(kāi)日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2009年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月13日
發(fā)明者杜鳳山, 陳恩平, 黃華貴 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)