CN104006773B - 一种卧式超声波纸张测厚装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卧式超声波纸张测厚装置。该装置包括左侧测量部分和右侧测量部分。在左侧测量部分包括罐体、左超声波探头、右超声波探头、通气管、活塞、右圆柱管、左圆柱管、连接销、上电磁铁、下电磁铁、锁定销、固定销、测量端面、弹簧、套管、绕纸轴、支架、轴承座、底板。右侧测量部分组成与左侧测量部分相同。在测量过程中，超声波探头一直处于液体中，且装置横放，减少了气泡附着在超声波探头上造成测量错误的风险，且超声波频率高，最终结果精度高。采用两测厚装置相对同时测量的方法，减少了测量过程对绕纸轴的冲击，且能实现多点测量，提高了测量结果的精度，消除系统误差的影响。

Description

一种卧式超声波纸张测厚装置

技术领域

本发明涉及超声波测距领域，具体是涉及一种用于测量纸张厚度的卧式超声波纸张测厚装置。

背景技术

在纸张测厚的产品中，采用接触式测量原理的产品具有以下优点：接触式测量使得纸张在测量时处于压紧状态，减小了纸张本身不平整对测量结果造成的不利影响，排除了纸张中气隙的干扰。但是也存在着缺点：在存在绕纸轴的情况下，测厚装置常常会在工作时对绕纸轴造成冲击，尽管冲击力很小，但是在长时间工作的情况下，容易使绕纸轴发生形变，减少绕纸轴的使用寿命，影响最终的测量精度，同时影响设备的正常运行。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供了一种卧式超声波纸张测厚装置。该装置能减少对绕纸轴的冲击，增长绕纸轴的使用寿命；装置横放，减少了气泡附着在超声波探头上造成测量错误的风险，由于通气管的存在，在活塞运动时不会造成管内液体溢出的现象；装置的机械结构简单，制作成本低，测量精度高、可靠。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种卧式超声波纸张测厚装置。该装置包括左侧测量部分和右侧测量部分。在左侧测量部分包括罐体、左超声波探头、右超声波探头、通气管、活塞、右圆柱管、左圆柱管、连接销、上电磁铁、下电磁铁、锁定销、固定销、测量端面、弹簧、套管、绕纸轴、支架、轴承座、底板。右侧测量部分组成与左侧测量部分相同。

在左侧测量部分，左超声波探头与罐体的底部连接在一起；右超声波探头与活塞的左端连接在一起，且与左超声波探头正对；罐体内部具有液体；罐体上具有通气孔，通气管与罐体的通气孔相连；活塞与罐体内腔连接；左圆柱管的左端与活塞的右端连接在一起；右圆柱管通过套管与左圆柱管连接在一起；右圆柱管上具有左销孔，连接销通过右圆柱管上的左销孔与右圆柱管连接；右圆柱管上具有右销孔，锁定销通过右圆柱管上的右销孔与右圆柱管连接；固定销通过右圆柱管上的滑槽，与支架连接固定；弹簧置于右圆柱管的内管内，并处于锁定销和固定销之间；上电磁铁的左端和下电磁铁的左端与连接销连接，上电磁铁的右端和下电磁铁的右端与固定销连接；测量端面与右圆柱管连接；绕纸轴与轴承座相连接；支架与底板相连接；轴承座置于底板上。右侧测量部分的结构与绕纸轴左侧结构相同，两测厚装置位于相同的液体平面内，并且关于绕纸轴成轴对称。

所述的套管内有内螺纹，与左圆柱管和右圆柱管的外螺纹相配合。

所述的超声波探头为分体式超声波探头。分体式探头分为发射探头和接受探头。由发射探头发射超声波，由接收探头接收超声波信号。

所述的电磁铁为推拉式电磁铁。该电磁铁可以在通电时产生拉力，带动电磁铁的自由端做收缩的动作。

所述的液体是水。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、在测量过程中，超声波探头一直处于液体中，且装置横放，减少了气泡附着在超声波探头上造成测量错误的风险，且超声波频率高，最终结果精度高。

2、由于通气管的存在，在活塞运动时不会造成管内液体溢出的现象，并且可以在罐体内液体量过少时及时添加液体。

3、在锁定销与固定销之间的圆柱管内夹有弹簧，可以在运动过程中减缓测量端面对绕纸轴的冲击，防止在频繁工作条件下，绕纸轴被测量端面冲弯；或者可以把测量端面对准绕纸轴靠近边上的位置，以减少冲击对轴圆柱度造成的影响。

4、在每次工作时，总是先测量绕纸轴上无纸时的距离S1，再等纸张到来后，再次测量得S2，这样使每次测量都是差动式测量，减少系统误差的影响，提高了精度。

5、利用套管将左圆柱管和右圆柱管用螺纹连接在一起，当活塞罐体部分或者测量部分出现问题时，可以通过拧开套管，将两部分分开，使得拆装更为简单省时。

6、采用两测厚装置相对同时测量的方法，减少了测量过程对绕纸轴的冲击，且能实现多点测量，提高了测量结果的精度，消除系统误差的影响。

7、超声波测厚装置的机械结构简单，制作成本低，测量精度高、安全可靠。

附图说明

图1是本发明卧式超声波纸张测厚装置俯视结构示意图；

图2是本发明卧式超声波纸张测厚装置主视局部结构示意图；

图3是本发明卧式超声波纸张测厚装置左右圆柱管主视结构示意图；

图4是本发明卧式超声波纸张测厚装置左右圆柱管主视剖视结构示意图；

图5是本发明卧式超声波纸张测厚装置套管主视剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实例和附图来对本发明进行说明。

本发明卧式超声波纸张测厚装置(简称测厚装置)，该装置包括左侧测量部分和右侧测量部分。在左侧测量部分包括罐体1、左超声波探头2、右超声波探头3、通气管5、活塞6、右圆柱管7、左圆柱管8、连接销9、上电磁铁10、下电磁铁11、锁定销12、固定销13、测量端面14、弹簧15、套管16、绕纸轴17、支架18、轴承座19、底板20。右侧测量部分组成与左侧测量部分相同。

在左侧测量部分，左超声波探头2与罐体1的底部连接在一起。右超声波探头3与活塞6的左端连接在一起，且与左超声波探头2正对。罐体1内部具有液体。罐体上具有通气孔，通气管5与罐体的通气孔相连。活塞6与罐体1内腔连接。左圆柱管8的左端与活塞6的右端连接在一起。右圆柱管7通过套管16与左圆柱管8连接在一起。右圆柱管7上具有左销孔71，连接销9通过右圆柱管7上的左销孔71与右圆柱管7连接。右圆柱管7上具有右销孔72，锁定销12通过右圆柱管7上的右销孔72与右圆柱管7连接。固定销13通过右圆柱管7上的滑槽73，与支架18连接固定。弹簧15置于右圆柱管7的内管内，并处于锁定销12和固定销13之间。上电磁铁10的左端和下电磁铁11的左端与连接销9连接，上电磁铁10的右端和下电磁铁11的右端与固定销13连接。测量端面14与右圆柱管7连接。绕纸轴17与轴承座19相连接。支架18与底板20相连接。轴承座19置于底板20上。右侧测量部分的结构与绕纸轴17左侧结构相同，两测厚装置位于相同的液体平面内，并且关于绕纸轴17成轴对称。(参见图1、图2)。

该测厚装置的工作原理与工作过程：组装好测厚装置后，通过通气管5的一根加液体，直至液体没过探头，此时，将两通气管5的端部用塞子堵住，等将设备搬运到工厂后，再将塞子打开。这样可以防止在运输过程中发生泄漏。同时，在工作过程中，保持通气管5的上端始终保持竖直状态，可以防止在使用过程中泄漏。

在非工作状态时，右圆柱管7内部的弹簧15处于原长或者稍微压缩状态，上电磁铁10和下电磁铁11断电，处于原长状态，测量端面14与绕纸轴17保持有一小段距离。

开始工作时，分为两个阶段：

第一阶段，未安装测量纸张时，为了实现差动测量，先控制上电磁铁10和下电磁铁11通电，由于固定销13的作用，使得右圆柱管7沿右圆柱管7上的滑槽73向接近绕纸轴17的方向运动，使得测量端面14与绕纸轴17接触。此时，左超声波探头2工作，一端发射一段有限个数的脉冲(5个)，经另一端右超声波探头3接收，取第三个脉冲作为测量脉冲，测得距离S1。将数据存储后，控制上电磁铁10和下电磁铁11断电，此时在右圆柱管7内弹簧15反作用力的作用下，测量端面14回到原位。

第二阶段，纸张绕到绕纸轴17上后，控制上电磁铁10和下电磁铁11通电，带动右圆柱管7向靠近绕纸轴17的方向移动，测量端面14接触绕有纸张的绕纸轴17。同时，左超声波探头2工作，一端发射一段有限个数的脉冲(5个)，经另一端右超声波探头3接收，取第三个脉冲作为测量脉冲，测得距离S2。将数据存储后，控制上电磁铁10和下电磁铁11断电，测量端面14归位。

最终将S＝S1-S2作为结果，同时，单片机将另一侧的测量结果与左侧的结果整合，并将最后的平均值输出。输出的平均值即为测量纸张的厚度值。

本发明测厚装置虽为测量纸张厚度而设计，但其完全适用于如塑料薄膜、布匹等类似产品的厚度测量。测厚的范围一般为0-2mm。

Claims (6)

1.一种卧式超声波纸张测厚装置，其特征在于该装置包括左侧测量部分和右侧测量部分，在左侧测量部分包括罐体、左超声波探头、右超声波探头、通气管、活塞、右圆柱管、左圆柱管、连接销、上电磁铁、下电磁铁、锁定销、固定销、测量端面、弹簧、套管、绕纸轴、支架、轴承座、底板；右侧测量部分的结构与左侧测量部分结构相同，并且关于绕纸轴成轴对称；

在左侧测量部分，左超声波探头与罐体的底部连接在一起；右超声波探头与活塞的左端连接在一起，且与左超声波探头正对；罐体内部具有液体；罐体上具有通气孔，通气管与罐体的通气孔相连；活塞与罐体内腔连接；左圆柱管的左端与活塞的右端连接在一起；右圆柱管通过套管与左圆柱管连接在一起；右圆柱管上具有左销孔，连接销通过右圆柱管上的左销孔与右圆柱管连接；右圆柱管上具有右销孔，锁定销通过右圆柱管上的右销孔与右圆柱管连接；固定销通过右圆柱管上的滑槽，与支架连接固定；弹簧置于右圆柱管的内管内，并处于锁定销和固定销之间；上电磁铁的左端和下电磁铁的左端与连接销连接，上电磁铁的右端和下电磁铁的右端与固定销连接；测量端面与右圆柱管连接；绕纸轴与轴承座相连接；支架与底板相连接；轴承座置于底板上。

2.根据权利要求1所述的卧式超声波纸张测厚装置，其特征在于所述的电磁铁是推拉式电磁铁。

3.根据权利要求1所述的卧式超声波纸张测厚装置，其特征在于所述的超声波探头是分体式超声波探头。

4.根据权利要求1所述的卧式超声波纸张测厚装置，其特征在于所述的液体是水。

5.根据权利要求1-4任一项所述的卧式超声波纸张测厚装置，其特征在于该装置的测厚范围是0-2mm。

6.权利要求1-4任一项所述的卧式超声波纸张测厚装置在厚度测量方面的应用，其特征在于该装置用于塑料薄膜或布匹产品的厚度测量。