CN103230946B - 检测辊、接触式板形仪及检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测辊、接触式板形仪及检测系统。其中检测辊包括：环形压磁铁芯、定子铁芯，闭合的感应线圈、励磁线圈及输出线圈，感应线圈设置于环形压磁铁芯中，励磁线圈与输出线圈独立，并设置于定子铁芯中，定子铁芯同心设置于环形压磁铁芯的内孔中，环形压磁铁芯在待检测板带带动下围绕定子铁芯转动，从而无需滑环结构，因此可提高板形仪的使用寿命。

Description

检测辊、接触式板形仪及检测系统

技术领域

本发明涉及板带箔冷轧机的板形检测领域，尤其涉及检测辊、接触式板形仪及检测系统。

背景技术

在冶金行业中，带材轧制的板形质量问题作为评价冷轧带材产品优劣的重要质量指标之一，会直接影响后续深加工产品的质量，因此板形检测是冷轧领域的核心关键技术。目前在板带箔材轧制线上使用的接触式板形检测仪表主要有：压磁式(ABB公司的stressmeter辊)、压电式(德国钢铁研究所的BFI辊)和空气轴承式(DAVY公司的vidimon辊和BRONE公司的空气轴承式检测辊)等形式。应用最多的还是瑞典ABB公司的压磁式与英国DAVY公司的空气轴承式，其在使用中所存在的问题在于：滑环机构作为核心部件，其机械加工精度要求很高、信号输出引线机构复杂，同时易磨损从而降低了仪表的使用寿命，使生产成本提高。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明实施例提供了一种检测辊、接触式板形仪及检测系统，可以提高设备使用寿命，降低生产成本。

其中，本发明一实施例提供的检测辊，包括：

环形压磁铁芯、定子铁芯，闭合的感应线圈、励磁线圈及输出线圈，所述感应线圈设置于环形压磁铁芯中，所述励磁线圈与所述输出线圈设置于所述定子铁芯中，所述定子铁芯同心设置于所述环形压磁铁芯的内孔中，所述环形压磁铁芯在待检测板带带动下围绕所述定子铁芯转动。

其中，在所述定子铁芯与环形压磁铁芯的内孔之间存在气隙，环形压磁铁芯通过无油轴承与定子铁芯之间的同心装配。

其中，所述定子铁芯和/或所述环形压磁铁芯为多段。

其中，所述多段定子铁芯通过联轴器及轴向紧固件连接。

其中，所述多段检测辊的环形压磁铁芯之间通过外嵌套筒连接，所述外嵌套筒一端为套筒，另一端为嵌孔，所述嵌孔的孔径与所述套筒的外径相应。

其中，还包括：引线，所述引线的一端与所述输出线圈连接，另一端从所述中心通孔中引出，延伸到所述检测辊的外侧。

本发明一实施例还进一步提供了接触式板形仪，包括：检测辊、处理单元，所述检测辊的输出线圈与所述处理单元的输入连接，当输出线圈将感应电动势输出给所述处理单元后，所述处理单元根据所述感应电动势获取待检测板带的表面压力信息。

其中，还包括：引线盒、信号转换电路、接口单元及板形显示单元，所述引线盒、信号转换电路、接口单元依次连接后与所述处理单元的输入端连接，所述板形显示单元与所述处理单元的输出端连接，对所述处理单元中的表面压力信息通过用户界面进行显示。

本发明一实施例还进一步提供了接触式板形检测系统，包括：卷取机及接触式板形仪，所述卷取机固定于轧机出口一侧，对已轧制的板带进行卷取，在该卷取路径上设置所述接触式板形仪，使所述接触式板形仪对已轧制的板带形成支撑，使所述接触式板形仪的检测辊随所述待检测板带的移动而转动。

其中，在卷取路径上所述接触式板形仪的前后还包括：护辊，在卷取路径中接触式板形仪所形成的支撑点前后。

利用本发明实施例提供的技术方案，励磁绕组和输出绕组均设置在内定子内，因此可直接通过空心轴对外引线，因此无需滑环结构，从而可提高板形仪的使用寿命。

同时，本发明实施例中内定子可采用多段装配结构，一方面使得机械加工精度和装配精度要求下降，降低了加工制造和维护成本。另外，可实现对待检测板带的局部检测，从而使轧制控制系统的数据采集更为精确，因此在降低了系统运行成本的同时，提高了轧制质量。

附图说明

图1为本发明一实施例中检测辊的工作系统组成示意图；

图2为本发明一实施例中检测辊的的剖面图；

图3示出了沿图2中A-A线所取的检测辊的横断面图；

图4为本发明一实施例中检测辊的内部组装示意图；

图5示出本发明一实施例中检测辊的剖面图；

图6示出了沿图5中B-B线所取的检测辊的横断面图；

图7为本发明一实施例中接触式板形仪的组成示意图；

图8为本发明一实施例中接触式板形检测系统的组成示意图。

具体实施例

下面结合附图对发明作进一步详细的说明。

如图1、2、3示出了本发明检测辊的第一种实施例。如图2、3所示，本发明中的检测辊11中包括：环形压磁铁芯21、定子铁芯22，4组闭合的感应线圈23(图中所指23处的实心圆与空心圆分别表示线圈中的不同的电流方向)固定缠结于环形压磁铁芯21的凹槽中，多组励磁线圈24(图中所指24处的实心圆与空心圆分别表示线圈中的不同的电流方向)与多组输出线圈25(图中所指25处的实心六边形与空心六边形分别表示线圈中的不同的电流方向)沿定子铁芯圆周方向交错分布，固定缠结于定子铁芯22的凹槽中。定子铁芯22的外径小于环形压磁铁芯21的内孔径，使得当定子铁芯22同心装配于环形压磁铁芯21的内孔中时(如图3中所示)，其定子铁芯22的外径与环形压磁铁芯21的内孔之间存在一定气隙26。此气隙26距离的选取要保证定子铁芯22上的励磁线圈24与环形压磁铁芯21内侧感应线圈23之间可实现有效的感应。气隙要尽可能小，要求小于0.1mm。以上固定在定子铁芯22中的输出线圈25通过引线27可与外部的其他处理单元连接对外输出感应电动势，其引线27可通过定子铁芯22中间的通孔28从检测辊11的内部引出。

在以上实施例中，示意的闭合感应线圈23为4组，但实际上根据励磁磁场及感应电动势的不同要求，上述设置于环形压磁铁芯21上的闭合的感应线圈23，还可选用4组或以上的偶数组。

在本发明一实施例中定子铁芯22上的多组励磁线圈24或多组输出线圈25可具体选用：4组或以上的偶数组，从而可满足在各种条件下使用。

在本发明一实施例中，励磁线圈和输出线圈的组数跟闭合感应线圈的组数必须相同。

环形压磁铁芯21可通过轴承29的连接方式实现与定子铁芯22之间的同心装配。为使其相对旋转更为灵活，其轴承29可选用无油轴承等高精度、低摩擦力轴承，从而可有效保证当待检测板带14带动环形压磁铁芯21转动时的同步性，避免了由于不同步，而对待检测板带14表面的划伤。

同时，为了增加环形压磁铁芯21的耐磨性及光洁度，还可在环形压磁铁芯21外部固定外钢桶210，从而提高了环形压磁铁芯21的耐磨性及进一步降低了对待检测板带14表面的磨损，因此提高了检测辊11的使用寿命。

如图1所示，以上检测辊11在使用时设置于轧机12的出口侧13，在出口侧13所输出的已轧制的板带，即待检测板带14的输出线路上，使检测辊11对待检测板带14形成支撑。当待检测板带14处于静止状态时，检测辊11外侧的环形压磁铁芯21相对于定子铁芯22不产生转动，励磁线圈24相对于闭合感应线圈23产生感应电动势，而在输出线圈25不产生感应电动势，从而无感应电动势输出；当待检测板带14向15方向运动时，待检测板带14带动检测辊11外侧的环形压磁铁芯21围绕定子铁芯22沿方向16顺时针转动，此时，环形压磁铁芯21受到待检测板带14的挤压而在内部产生应变，而环形压磁铁芯21中的感应线圈23导磁率根据环形压磁铁芯的应变量产生，即不同的待检测板带14张力，对环形压磁铁芯21所产生的压力就不同，从而在环形压磁铁芯21中感应线圈23所产生的导磁率就不同。由于环形压磁铁芯和闭合感应线圈转动，充当了再次励磁作用，定子铁芯22中的输出线圈25将产生感应电动势输出，输出频率与励磁电流频率相同，与转速无关，输出幅值与速度有关，同时更重要的是与环形压磁铁芯承受的压力有关，从而可使感应电动势从定子铁芯22中输出，无需滑环结构，从而提高了检测辊11及整体板形仪的使用寿命。

如图4、5、6示出了本发明检测辊的第二种实施例，如图4所示，与上述第一种实施例相比，本实施例的不同之处在于，其检测辊11中的定子铁芯22由4段41、42、43、44组成，其四段定子铁芯41、42、43、44两侧固定为花形联轴器54、55，如图5、图6所示，在定子铁芯内22径向包括4个均匀分布的轴向通孔56、57、58、59，在进行四段定子铁芯41、42、43、44的装配时，首先通过花形联轴器54、55在四段定子铁芯41、42、43、44之间进行松配合连接，之后，再通过4个联接螺栓45紧固件穿过轴向通孔56、57、58、59实现多段检测辊41、42、43、44中多段定子铁芯22之间的固定连接。上述花形联轴器54、55同时还可选用花形弹性联轴器，从而使轴连接后可获得更好的减震及平衡应力的效果。采用上述分段定子铁芯的目的是，由于在待检测板带14宽度方向较宽时，其待检测板带14宽度方向上的变形值在局部会产生变化，因此，实施以上方案可对每段定子铁芯可对局部待检测板带14的张力(即，压力)进行检测，从而可获得宽度方向张力变化离散值，同时，由于每段定子铁芯都可通过各自独立的引线27，将各段的定子铁芯中输出绕组的感应电动势进行对外输出，从而更便于外部处理单元对此离散感应值进行处理，实现了对待检测板带14在局部范围内的平整度给予分段测量，从而使后续的轧制控制更为准确。需要说明的是，上述将检测辊11中的定子铁芯22分为4端，只是本实施例中的一种优选方案，较为适合常规情况下的待检测板带14宽度，同时检测辊11中的定子铁芯22分段，还可以根据待检测板带14的检测宽度及每段定子铁芯的最佳加工长度被分为多段，如：3段、5段、6段......等段数。从而各段定子铁芯的加工成本较整体定子铁芯的加工将更为容易，同时更便于实现对定子铁芯的局部更换，从而降低了生产、装配及维护成本，并且由于定子铁芯之间采用松配合连接，因此减小了使用过程中由于持续的中心应力而对定子铁芯整体产生的影响。

在保证测量精度的基础上，降低检测辊11的加工成本，如图4、图5所示，其环形压磁铁芯21也可被分为4段或6段、10段等多段，每段之间通过外嵌套筒51连接，该外嵌套筒51的一端为套筒52(即为公装配端)、另一端为嵌孔53(即为母装配端)、嵌孔53的孔径与套筒52的外径相应，从而将可多段检测辊的外嵌套筒51进行依次的首尾连接。为保证以装配后整体外嵌套筒的精度，在各段连接装配完毕后，再整体磨削加工，以此保证检测辊的表面光洁度，因此降低的加工精度及装配精度，同时减小了在与待检测板带14接触时，对待检测板带14表面带来的摩擦，从而使待检测板带14表面更为平整、从而避免了划痕的产生。对于上述环形压磁铁芯21的分段需要说的是，如图4中所示，出于对装配方便的考虑，其环形压磁铁芯21与定子铁芯22的分段可以是相同的，从而可使励磁线圈很好的对应闭合的感应线圈，但是在保证单组闭合感应线圈与励磁线圈对应的情况下，其环形压磁铁芯21的分段与定子铁芯22的分段数也可不同，从而可根据实际加工条件，采用多种加工及装配方法。

如图7示出了本发明接触式板形仪的组成示意图，本发明接触式板形仪包括：检测辊11及处理单元61，其检测辊11的输出与处理单元61的输入连接，固定在定子铁芯22中的输出线圈25通过引线27与外部的处理单元61的输入连接，其引线27可通过定子铁芯22中间的通孔28从检测辊11的内部引出。当输出线圈25将此感应电动势输出给处理单元61后，处理单元61根据感应电动势获取待检测带子14的表面压力值等信息。

为使上述接触式板形仪应用在各种场合中，在本发明实施例中，还可包括：支撑座62，支撑座62装配连接于检测辊11的两端。其处理单元61的输入端还可依次连接：引线盒63、信号转换电路64、接口单元65，其中，引线盒63的作用在于当检测辊11输出多路引线时，更便于对该多路引线进行统一的安置。信号转换电路64的作用在于将检测辊11输出的感应电动势转换为数字信号，从而便于后续数字信号的处理。接口单元65的作用在于，当信号转换电路64与处理单元61之间的数字接头形式不同时，可进行接口的互换，从而使接触式板形仪可与更多类型的处理单元61或嵌入式模块进行配合工作。为使使用者可对检测结果进行更为直观的检测，上述处理单元61的输出还可与板形显示单元66的输入连接，从而使所述处理单元61中的表面压力信息可通过用户界面进行显示。

如图8所述，本发明接触式板形检测系统包括：卷取机71、及本发明以上实施例中的接触式板形仪72，卷取机71固定于轧机12出轧口一侧，对已轧制的板带73进行卷取，在该卷取路径74上设置接触式板形仪72，使所述接触式板形仪72对已轧制的板带73形成支撑，使接触式板形仪72的检测辊随待检测板带73的移动而向顺时针方向转动。需要说明的是，上述系统可与轧制控制系统直接进行连接，从而可对轧制过程给予实时控制。

为了保证张力在轧制过程中不受轧制线高低和卷径变化的影响，在卷取路径74上接触式板形仪72的前后设置：前护辊75、及后护辊76，在卷取路径74中接触式板形仪72所形成的支撑点前后，对已轧制的板带形73构成支撑，使接触式板形仪72对已轧制的板带支撑夹角不变，对已轧制的板带夹角变化而承受变化的支撑力，使接触式板形仪对已轧制的板带支撑力稳定。

以上所述的仅是本发明的一些实施例。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于发明的保护范围。

Claims (10)

1.检测辊，其特征在于，包括：环形压磁铁芯、定子铁芯，闭合的感应线圈、励磁线圈及输出线圈，所述感应线圈设置于环形压磁铁芯中，所述励磁线圈与所述输出线圈设置于所述定子铁芯中，所述定子铁芯同心设置于所述环形压磁铁芯的内孔中，所述环形压磁铁芯在待检测板带带动下围绕所述定子铁芯转动。

2.根据权利要求1所述的检测辊，其特征在于，在所述定子铁芯与环形压磁铁芯的内孔之间存在气隙，环形压磁铁芯通过无油轴承与定子铁芯之间同心装配。

3.根据权利要求1所述的检测辊，其特征在于，所述定子铁芯和/或所述环形压磁铁芯为多段。

4.根据权利要求3所述的检测辊，其特征在于，当所述定子铁芯为多段时，所述多段定子铁芯通过联轴器及轴向紧固件连接。

5.根据权利要求3所述的检测辊，其特征在于，当所述环形压磁铁芯为多段时，所述多段环形压磁铁芯之间通过外嵌套筒连接，所述外嵌套筒一端为套筒，另一端为嵌孔，所述嵌孔的孔径与所述套筒的外径相应。

6.根据权利要求1所述的检测辊，其特征在于，还包括：引线，所述引线的一端与所述输出线圈连接，另一端从所述定子铁芯的中心通孔中引出，延伸到所述检测辊的外侧。

7.接触式板形仪，其特征在于，包括：处理单元和根据权利要求1～6中任意一种所述的检测辊；所述检测辊的输出线圈与所述处理单元的输入端连接，当输出线圈将感应电动势输出给所述处理单元后，所述处理单元根据所述感应电动势获取待检测板带的表面压力信息。

8.根据权利要求7所述的接触式板形仪，其特征在于，所述检测辊包括引线时，所述接触式板形仪还包括：引线盒、信号转换电路、接口单元及板形显示单元，所述引线盒、信号转换电路、接口单元依次连接后与所述处理单元的输入端连接，所述板形显示单元与所述处理单元的输出端连接，对所述处理单元中的表面压力信息通过用户界面进行显示；

其中，所述引线盒对所述检测辊输出的多路引线进行统一安置。

9.接触式板形检测系统，其特征在于，包括：卷取机及根据权利要求8所述的接触式板形仪，所述卷取机固定于轧机出口一侧，对已轧制的板带进行卷取，在卷取机的卷取路径上设置所述接触式板形仪，使所述接触式板形仪对已轧制的板带形成支撑，使所述接触式板形仪的检测辊随所述待检测板带的移动而转动。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，在卷取路径上所述接触式板形仪的前方还包括：前护辊，设置于卷取路径中接触式板形仪所形成的支撑点的前方；和，

在卷取路径上所述接触式板形仪的后方还包括：后护辊，设置于卷取路径中接触式板形仪所形成的支撑点的后方。