CN101985134A - 一种接触式板形测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种接触式板形测量仪，其包括检测辊、轴承座、测力传感器、信号测量和处理单元以及计算机，所述检测辊的空心轴安装在轴承座上，空心轴的外表面封闭；所述空心轴沿圆周方向均匀分布有孔，孔从一端面横贯主轴到相向的另一端面，孔的边缘距离空心轴外表面有距离，孔内安装有测力传感器；测力传感器测得的信号通过信号测量和处理单元送入计算机中。本发明结构设计合理新颖，测量精度高，能够补偿测量时检测辊的变形，以及减少工作时带材传导给检测辊温度，进一步减少温度对传感器的影响。

Description

一种接触式板形测量仪

技术领域

本发明涉及一种接触式板形测量仪，用于对金属板带材以及非金属带状材料轧制生产时自动测量带材的板形。

背景技术

金属板带材的平直度，即板形是板带材的最重要的几何形状指标之一，良好的板形是高质量板带材必须具备的性能，也是高生产率的保障，因此板形测量至关重要，板形测量仪是实现板带材板形测量的关键设备。

中国专利ZL00226868.X 公开一种动态板形检测辊，其包括固定轴、轴承、轴承金属套筒、测力元件、检测环、信号引出线及滑环箱、光电检测器和辊端保护片，测力元件采用导电橡胶，在检测辊外套有柔性耐磨套筒。由于此检测辊采用导电橡胶、柔性耐磨套筒，对于同种规格直径的辊子，横向刚度小，检测辊本身变形大，易对检测信号造成干扰。

中国专利ZL02232192.6公开一种气动板形仪，其由气动板形检测辊、转臂、板辊支架、升降气缸等组成，核心部分的检测辊是在空心轴上安装一组板辊，板辊与主轴之间有微量间隙。此微量工作间隙，对气体的清洁度要求高，常因清洁度不够而出现故障，因此该气动板形仪适用于测量小张力的工况。

中国专利ZL200610048380.1公开一种分片内孔压磁式板形仪，其由检测辊、轴承座、集流环等组成，检测辊的空心芯轴上采用过盈配合形式安装5—40个独立的辊片，压磁式测压传感器置放于辊片内。因辊片与芯轴之间的过盈配合，组装时要求对辊片进行高温加热后再进行装配，造成装配繁琐；因多个辊片的非标加工，其内孔及安装传感器的腔体尺寸的一致性不良，可能造成装配后每个传感器位置的灵敏度受到影响，进而影响测量精度。

中国专利ZL03802555.8公开一种用于确定平直度偏差的实心辊，该实心辊包括一些安装在槽内的传感器，传感器可沿轴向置入。但该专利未涉及辊体变形补偿及辊体温升抑制问题。

在带材轧制过程中，带材因压力加工而产生塑性变形，在带材内部产生变形热，尽管部分变形热被轧制冷却液带走，但仍有大部分变形热保留在带材内部，使带材的温度升高。在利用现有的板形测量仪进行板形测量的过程中，带材部分热量因带材与测量仪的接触传导给板形测量仪，使板形测量仪的温度升高，且温度沿辊身呈中间区域高，两边逐渐降低的近似抛物线分布。由于上述原因，一方面辊体产生热膨胀，这对带材本身产生了干扰，使测量出的数据失真；另一方面，板形测量仪内部的传感器的温度在辊身方向亦呈前述的抛物线分布，使传感器的温飘不一致，导致测量信号的失真。另外，在测量过程中板形测量仪因承受带材的压力使辊体产生弹性扰曲变形，该扰曲变形同样对带材造成了干扰。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种接触式板形测量仪，其结构设计合理新颖，信号稳定，测量精度高，能够补偿测量时检测辊的变形，以及进行温度抑制。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种接触式板形测量仪，其包括检测辊、轴承座、测力传感器、信号测量和处理单元以及计算机，所述检测辊的空心轴安装在轴承座上，空心轴的外表面封闭；所述空心轴沿圆周方向均匀分布有孔，孔从一端面横贯主轴到相向的另一端面，孔的边缘距离空心轴外表面有距离，孔内安装有测力传感器；测力传感器测得的信号通过信号测量和处理单元送入计算机中。

进一步地，所述的空心轴可为一体成型整体式结构。

进一步地，所述的空心轴可为分体焊接而成，由两端轴头和中间轴身组成。

上述的接触式板形测量仪中，所述的空心轴沿圆周方向均匀分布有2~8个孔。

上述的接触式板形测量仪中，所述的空心轴沿轴向方向分成的若干个区域，区域的宽度为20~60mm。

上述的接触式板形测量仪中，所述的空心轴的每个区域的孔内安装有1~8个测力传感器。

上述的接触式板形测量仪中，所述的测力传感器可采用压磁式传感器、压电式传感器或应变式传感器。

上述的接触式板形测量仪中，所述的空心轴的每个区域内安装2~4个压磁式传感器或应变式传感器。

上述的接触式板形测量仪中，所述的空心轴的每个区域内安装一个压电式传感器，各个区域内压电式传感器沿空心轴轴向呈螺旋状分布，相邻传感器沿同一方向错一个固定角度。

上述的接触式板形测量仪中，所述的空心轴上沿圆周方向均匀分布的孔为圆孔或异形孔。

上述的接触式板形测量仪中，所述的空心轴内通有压力介质。

上述的接触式板形测量仪中，所述的检测辊外部设置有空气冷却装置。

进一步地，所述的空气冷却装置，其与检测辊外表面相对应一侧为圆弧状面板，面板长度对应于整个检测辊辊身长度；面板上开设有多个条状长槽，长槽的宽度沿横向方向呈中间区域宽，两侧逐渐减小变窄，并以横向中心对称。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

一、本发明接触式板形测量仪，其采用整体式轴身，辊身表面连续无缝结构，避免了对测量带材产生的污染，不会影响带材表面质量下降和后续表面处理所产生的成本增加；同时整体式辊身可针对所测量的不同材料的带材，容易实现各种不同的辊身表面处理。

二、本发明接触式板形测量仪，其采用空心轴结构，一方面可以去除轴的心部材料在制造过程中的冶金缺陷及不充分的锻造成分，使轴体材质保留更均匀的材料性能；同时为适应多种测力传感器的工况要求提供了手段；

三、本发明接触式板形测量仪，其测力传感器的安装孔采用通孔的形式，使轴的机械加工简单、制造精度容易保证，同时这种安装方式可适应多种测力传感器的安装要求；测力传感器通过预紧的方式安装在孔内，安装方便，且稳定可靠。

四、本发明接触式板形测量仪，其空心轴内通有压力介质，可改变轴的表面形状，使测量辊辊身形成正凸度形状，以补偿测量时轴的变形；而且补偿量大小可根据测量带材张力的大小进行调整，实现变工况变补偿。

五、本发明接触式板形测量仪，其检测辊外部设置有空气冷却装置，用于对测量辊进行冷却处理。空气冷却装置的空气出口的长槽可根据带材的宽度进行调整，以调整冷却区域，能够减少工作时带材传导给检测辊温度，进一步减少温度对传感器的影响。

附图说明

图1是本发明接触式板形测量仪的结构示意图；

图2是空气冷却装置的结构示意图；

图3是空气冷却装置的长槽的结构示意图；

图中：1－空心轴；2－区域；3－测力传感器；4－稳压装置；5－高压介质通道；6－轴承座；7－空气冷却装置；8－检测辊端盖；9－长槽。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。

如图1、2、3所示，本发明所述的接触式板形测量仪，其包括检测辊、轴承座、测力传感器、信号测量和处理单元和计算机，所述检测辊的空心轴1安装在轴承座6上，空心轴的外表面封闭，空心轴为一整体式结构；所述空心轴沿圆周方向均匀分布有2~8个孔，孔从一端面横贯主轴到相向的另一端面，孔的边缘距离空心轴外表面有距离，孔内安装有测力传感器3；测力传感器测得的信号通过信号测量和处理单元送入计算机中。

所述的空心轴1沿轴向方向分成的若干个区域2，区域的宽度为20~60mm；每个区域的孔内安装有1~8个测力传感器3；所述孔包括圆孔、异形孔，异形孔有矩形孔、组合矩形孔、方形孔、菱形孔。

所述的测力传感器可采用压磁式传感器、压电式传感器或应变式传感器。

所述的接触式板形测量仪，其空心轴的每个区域内可安装2~4个压磁式传感器或应变式传感器。

所述的接触式板形测量仪，其空心轴的每个区域内可安装一个压电式传感器，各个区域内压电式传感器沿空心轴轴向呈螺旋状分布，相邻传感器沿同一方向错一个固定角度。

测力传感器通过预紧方式安装在空心轴上的孔内，预紧可采用斜楔块、锥套或螺纹连接形式。

所述的空心轴1的一端设置有高压介质通道5，通道一端与空心轴1内的空腔连通，另一端外接稳压装置4，空心轴内通有压力介质，如高压空气，压力介质采用稳压装置处理，使压力保持在要求的范围内。同时，压力介质的压力可随所检测的带材张力进行调整，以保证给一合适的补偿量。

所述的检测辊外部设置有空气冷却装置7，空气冷却装置固定于两轴承座6上，或固定在两轴承座的底座上，所述的空气冷却装置7与检测辊外表面相对应一侧为圆弧状面板，面板长度对应于整个检测辊辊身长度；面板上开设有多个条状长槽9，长槽的宽度沿横向方向呈中间区域宽，两侧逐渐减小变窄，并且以横向中心对称。

上述的长槽的宽度可根据使用条件，即所测量带材的宽度，进行调整。

本发明所述的接触式板形测量仪，其空心轴也可以为分体焊接而成，由两端轴头和中间轴身组成，轴头与轴身焊接。

板形测量仪工作时，带材在测量辊辊身上缠绕而过，带材对测量辊形成必要的工作包角。由力学原理可知，带材横截面上的张力分布即是板形的分布。掌握了张力或张力的偏差，就能得到板形的偏差。本发明接触式板形测量仪就是利用这一原理而工作的。

本发明接触式板形测量仪工作时，带材的张力对测量辊形成正压力，通过测量辊上的测力传感器测量出各区域的正压力大小；正压力大小以电信号（电信号指的是电压信号、电流信号）形式传输，且与电信号成正比；电信号通过信号处理单元的处理、转换后，输出给处理计算机。一个测量周期得到一组数据，比较这些数据，就会得到带材对测量辊的正压力差，亦即带材的张力差。通过力学转换后即可得到带材的板形偏差。

Claims (10)

1.一种接触式板形测量仪，其包括检测辊、轴承座、测力传感器、信号测量和处理单元以及计算机，其特征是：所述检测辊的空心轴（1）安装在轴承座（6）上，空心轴的外表面封闭；所述空心轴沿圆周方向均匀分布有孔，孔从一端面横贯主轴到相向的另一端面，孔的边缘距离空心轴外表面有距离，孔内安装有测力传感器（3）；测力传感器测得的信号通过信号测量和处理单元送入计算机中。

2.根据权利要求1所述的接触式板形测量仪，其特征是：其空心轴为一体成型整体式结构。

3.根据权利要求1所述的接触式板形测量仪，其特征是：其空心轴为分体焊接而成，由两端轴头和中间轴身组成。

4.根据权利要求1所述的接触式板形测量仪，其特征是：其空心轴沿圆周方向均匀分布有2~8个孔。

5.根据权利要求1或4所述的接触式板形测量仪，其特征是：其空心轴（1）沿轴向方向分成的若干个区域（2），区域的宽度为20~60mm，每个区域的孔内安装有1~8个测力传感器（3）。

6.根据权利要求5所述的接触式板形测量仪，其特征是：其空心轴的每个区域内安装2~4个压磁式测力传感器或应变式测力传感器。

7.根据权利要求5所述的接触式板形测量仪，其特征是：其空心轴的每个区域内安装一个压电式测力传感器，各个区域内压电式测力传感器沿空心轴轴向呈螺旋状分布，相邻传感器沿同一方向错一个固定角度。

8.根据权利要求1、2或3所述的接触式板形测量仪，其特征是：其空心轴内通有压力介质。

9.根据权利要求1、2或3所述的接触式板形测量仪，其特征是：其检测辊外部设置有空气冷却装置（7）。

10.根据权利要求9所述的接触式板形测量仪，其特征是：其空气冷却装置（7）与检测辊外表面相对应一侧为圆弧状面板，面板长度对应于整个检测辊辊身长度；面板上开设有多个条状长槽（9），长槽的宽度沿横向方向呈中间区域宽，两侧逐渐减小变窄，并以横向中心对称。

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