CN104764431B - 卷板机卷板内外曲率半径在线智能测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种卷板机卷板内外曲率半径在线智能测量装置，包括尺架、测量臂、主尺杆、弹簧、球形接触头、2个球栅尺位移传感器、智能显示器和自定位组件；尺架包括竖架和横架；测量臂为左右对称的倒U型结构，包括滑块、曲臂、直臂，其中滑块套接在竖架上；弹簧和球形接触头各设有3个，弹簧和球形接触头安装在主尺杆和测量臂直臂下部；智能显示器固定安装在滑块上且位于滑块的前方；第一球栅尺位移传感器的读数头和第二球栅尺位移传感器的读数头均与智能显示器信号电连接，测量结果自动显示并可输出到卷板机的卷辊位移控制系统。本发明结构简单、测量精度高、操作方便、适用性强且可方便地实现在线智能测量卷板内、外曲率半径。

Description

卷板机卷板内外曲率半径在线智能测量装置

技术领域

本发明涉及卷板机卷板测量装置，具体涉及一种卷板机卷板内外曲率半径在线智能显示装置。

背景技术

随着造船、石油化工、锅炉和压力容器行业的发展，各种形式、规格的卷板需求量越来越大，对控制和测量卷板机卷制的卷板曲率半径提出了更高的要求。目前对卷板机卷板曲率半径的测量普遍采用事先制作一弧形的样板尺，与卷制的待测卷板进行比对。这种利用标准样板比对测量的方法适用性差，对于每种规格曲率半径的卷板均需要制作一把对应的标准样板，同时这种人工比对测量需要在停机状态才能进行，成本高、效率低，测量只能靠目测，可视性差，存在较大的人为因素，测量精度低。

卷板滚弯成型过程中其曲率半径是一个动态的变化过程，只有随时监控曲率半径的变化才能卷制出高质量、高标准的卷板。公开号为CN 202582508U、发明名称为“一种卷板机滚弯成型曲率半径测量装置”的中国专利文献提供了一种卷板机滚弯成型曲率半径测量装置，其通过在空心管的左右两侧和垂直方向安装伸缩管，通过位移传感器检测位移量，利用智能控制盒显示测量的曲率半径值。这种测量装置的不足之处在于：（1） 由于其采用十字形的空心管结构，因此只能测量卷板内表面的曲率半径，不能测量卷板外表面的曲率半径；（2）该测量装置不能保证两侧伸缩管伸缩量相等，对操作要求比较苛刻，只有在两侧伸缩管位移量恰巧相等即垂直管延长线通过卷板圆心的情况下才能获得精确的测量结果，所以一般很难获得满意的测量精度。

发明内容

本发明的目的是：克服现有测量装置的不足，提供一种结构简单、测量精度高、操作方便、适用性强且可方便地实现在线智能测量卷板内、外曲率半径的卷板机卷板内外曲率半径在线智能测量装置。

本发明的技术方案是：本发明的卷板机卷板内外曲率半径在线智能测量装置，其结构特点是：包括尺架、测量臂、主尺杆、弹簧、球形接触头、第一球栅尺位移传感器、第二球栅尺位移传感器、智能显示器和自定位组件；

上述的尺架包括竖架和横架；竖架和横架均为中空的长方体件；竖架和横架垂直相接；竖架和横架均由盒体和前盖板组成；竖架内设有横档；横档上设有主尺杆通过孔；横架的盒体的左右两侧各设有上下向的直臂通过孔；横架的盒体的中间设有主尺杆通过孔；

测量臂包括滑块、曲臂和直臂；曲臂和直臂一体连接，曲臂的上端与滑块固定连接；曲臂和直臂各设有2个，该2个曲臂和直臂分设在滑块的左右两侧；从而使得测量臂整体呈左右对称的倒U型结构；滑块套接在竖架上且可依托竖架上下滑动，左右2个直臂中下部分别穿过横架的直臂通过孔后向下伸出；

主尺杆为长方体杆状件；主尺杆的中下部由上到下依次穿过竖架的横档的主尺杆通过孔和横架的盒体的主尺杆通过孔后向下伸出；

弹簧设有3个，该3个弹簧在主尺杆和左右2个直臂的下部分别各套装1个；

球形接触头设有3个，该3个球形接触头在主尺杆和左右2个直臂的下端分别各固定安装1个；

第一球栅尺位移传感器包括尺身和读数头；第一球栅尺位移传感器的尺身即为主尺杆，其读数头固定安装在横架的盒体内；

第二球栅尺位移传感器包括尺身和读数头；第二球栅尺位移传感器的尺身固定安装在竖架的横档上且位于横档的上方；第二球栅尺位移传感器的读数头固定安装在滑块上；

智能显示器固定安装在滑块上且位于滑块的前方；第一球栅尺位移传感器的读数头和第二球栅尺位移传感器的读数头均与智能显示器信号电连接；

自定位组件包括定位块和铰链；定位块上设有连接用的螺孔；定位块由铰链铰接安装在竖架的上端。

进一步的方案是：还包括限位螺栓和锁紧螺钉；上述的竖架的右侧上部设有限位螺栓孔；滑块的中间处设有锁紧螺钉孔；主尺杆的上部设有螺钉孔；非工作状态时，锁紧螺钉与滑块的锁紧螺钉孔以及主尺杆的螺钉孔配合将滑块和主尺杆紧固在尺架上；限位螺栓设置在竖架的限位螺栓孔内，用于对滑块和主尺杆进行限位。

进一步的方案是：还包括数据线；上述的第一球栅尺位移传感器的读数头和第二球栅尺位移传感器的读数头均通过数据线与智能显示器信号电连接；智能显示器包括壳体和设置在壳体上的显示屏和数据输入端口以及设置在壳体内的电池、A/D转换器和单片机。

进一步的方案是：上述的滑块的上下滑动带动左右2个直臂依托尺架的横架做上下伸缩运动且伸缩量的大小等于滑块的位移量并使得左右两侧的球形接触头的下端始终处于同一平面上。

进一步的方案还有：还包括卷板机机架和待测卷板，使用时，上述的自定位组件由其定位块上的螺孔通过螺栓固定安装在卷板机机架上并可在外力的作用下左右自由转动，以保证2个球形接触头与待测卷板同时接触。

本发明具有积极的效果：（1）本发明的卷板机卷板内外曲率半径在线智能测量装置，其使用时既可用于卷板的内径测量，又可在无需进行任何调整的情况下实现对卷板的外径的测量，适应性强。（2）本发明的卷板机卷板内外曲率半径在线智能测量装置，其使用时在机器运转的状态下实现无人工在线自动测量并自动显示测量结果，使用方便。（3）本发明的卷板机卷板内外曲率半径在线智能测量装置，结构简单、成本不高。（4）本发明的卷板机卷板内外曲率半径在线智能测量装置，通过结构设计保证左右两侧直臂上的球形接触头始终处于同一平面上，从而能够保证测量精度，同时通过设置自定位组件使得在线自动测量过程中球形接触头与卷板能够良好接触，避免出现卡死现象，进一步增强其适用性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图，图中为显示尺架内部结构省略尺架的前盖板未画出；

图2为本发明用于测量卷板内表面曲率半径时的示意图；

图3为本发明用于测量卷板外表面曲率半径时的示意图；

图4为本发明测量卷板外表面曲率半径的原理图；

图5为本发明测量卷板内表面曲率半径的原理图。

上述附图中的附图标记如下：

尺架1，竖架1-1，横档1-1-1，横架1-2，

测量臂2，滑块2-1，曲臂2-2，直臂2-3，

主尺杆3，

弹簧4，

球形接触头5，

第一球栅尺位移传感器6，读数头6-1，

第二球栅尺位移传感器7，尺身7-1，

智能显示器8，

自定位组件9，定位块9-1，螺孔9-1-1，铰链9-2，

限位螺栓10，

锁紧螺钉11，

数据线12，

待测卷板13。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

（实施例1）

见图1和图2，本实施例的卷板机卷板内外曲率半径在线智能测量装置，主要由尺架1、测量臂2、主尺杆3、弹簧4、球形接触头5、第一球栅尺位移传感器6、第二球栅尺位移传感器7、智能显示器8、自定位组件9、限位螺栓10、锁紧螺钉11和数据线12组成。

尺架1由竖架1-1和横架1-2组成。竖架1-1和横架1-2均为中空的长方体件；竖架1-1和横架1-2垂直相接，整体呈倒T形状。竖架1-1和横架1-2均由盒体和前盖板组成，装配时，前盖板通过螺钉与盒体固定连接；竖架1-1内还设有横档1-1-1；竖架1-1的右侧上部设有限位螺栓孔；横档1-1-1上设有1个上下向的主尺杆通过孔；横架1-2的盒体的左右两侧各设有上下向的直臂通过孔；横架1-2的盒体的中间设有上下向的主尺杆通过孔。

测量臂2为左右对称的倒U型结构件。测量臂2由滑块2-1、曲臂2-2和直臂2-3组成，曲臂2-2和直臂2-3一体连接，曲臂2-2的上端与滑块2-1固定连接；曲臂2-2和直臂2-3各设有2个，该2个曲臂2-2和直臂2-3分设在滑块2-1的左右两侧； 滑块2-1套接在尺架1的竖架1-1上且可依托竖架1-1上下滑动；滑块2-1的中间处设有锁紧螺钉孔。左右2个直臂2-3的中下部分别相应穿过横架1-2的盒体的左右两侧的直臂通过孔后向下伸出。

测量臂2的结构使得其在工作时，滑块2-1与2个直臂2-3能够同步上下运动，直臂2-3的伸缩量的大小等于滑块2-1的位移量。且能保证左右两侧的球形接触头5的下端始终处于同一平面上。

主尺杆3为长方体杆状件；主尺杆3的上部设有螺钉孔，用于不工作状态时的固定限位；主尺杆3的中下部由上到下依次穿过竖架1-1的横档1-1-1的主尺杆通过孔和横架1-2的盒体的主尺杆通过孔后向下伸出。

弹簧4设有3个，该3个弹簧4在主尺杆3和左右2个直臂2-3的下部分别各套装1个。

球形接触头5设有3个，该3个球形接触头5在主尺杆3和左右2个直臂2-3的下端分别各固定安装1个。使用时，球形接触头5用于和待测卷板13圆弧接触。

由于前述的测量臂2的结构和工作原理，使得在工作时，能够保证左右两侧的球形接触头5的下端始终处于同一平面上。

第一球栅尺位移传感器6包括尺身和读数头6-1；第一球栅尺位移传感器6的尺身即为主尺杆3，其读数头6-1固定安装在横架1-2的盒体内，第一球栅尺位移传感器6用于检测主尺杆3的移动伸缩量。

第二球栅尺位移传感器7包括尺身7-1和读数头；第二球栅尺位移传感器7的尺身7-1固定安装在竖架1-1的横档1-1-1上且位于横档1-1-1的上方；第二球栅尺位移传感器7的读数头固定安装在滑块2-1上；第二球栅尺位移传感器7用于检测滑块2-1的移动伸缩量，也即直臂2-3的伸缩量。

智能显示器8固定安装在滑块2-1上且位于滑块2-1的前方；智能显示器8主要由壳体和设置在壳体上的显示屏和数据输入端口以及设置在壳体内的电池、A/D转换器和单片机组成。第一球栅尺位移传感器6的读数头6-1通过数据线12与智能显示器8信号电连接；第二球栅尺位移传感器7的读数头同样地通过数据线与智能显示器8信号电连接；使用时，2个球栅尺位移传感器的读数头的检测数据通过智能显示器8的数据输入端口送到A/D转换器，经信号转换后由单片机进行计算处理，检测结果由显示屏进行显示。

自定位组件9由定位块9-1和铰链9-2组成；定位块9-1上设有连接用的螺孔9-1-1；本实施例中，螺孔9-1-1优选均匀设置4个。装配时，定位块9-1通过铰链9-2铰接安装在竖架1-1的上端；定位块9-1上的螺孔9-1-1用于使用时通过螺栓将本定位块固定安装在卷板机的机架上，定位块9-1在外力的作用下可以左右自由转动，由于其与支架1为铰接，从而使用时保证球形接触头5与待测卷板13良好接触，避免在线自动测量时，一侧的球形接触头5已贴紧在卷板上，另一侧的球形接触头5由于卡在卷板上未能与卷板良好接触的情况。

限位螺栓10和锁紧螺钉11用于本实施例的卷板机卷板内外曲率半径在线智能测量的非工作状态，当本实施例的卷板机卷板内外曲率半径在线智能测量装置无需工作时，将限位螺栓10拧进竖架1-1的右侧上部的限位螺栓孔；同时将锁紧螺钉11拧进滑块2-1的中间处的锁紧螺钉孔和主尺杆3的上部螺钉孔，从而将滑块2-1和主尺杆3紧固在尺架1上；同时限位螺栓10从上方挡住滑块2-1和主尺杆3在弹簧4的弹力作用下的向上运动。此时，主尺杆3和直臂2-3上的弹簧4均处于压缩状态且三个球形接触头5的下端处于同一平面上；此时第一球栅尺位移传感器6和第二球栅尺位移传感器7检测的读数均为零。

参见图4和图5，本实施例的卷板机卷板内外曲率半径在线智能测量，其工作的理论依据是“三点成圆”的原理，设圆的半径为R，弦AB长为2L，弦高值为ΔH，在RtΔOAD中由勾股定理得

（公式1）

根据以上的理论分析，在直径垂直于弦的情况下，通过测量得到弦高值为ΔH，在弦长已知的情况下通过公式1就能方便的计算得到曲率半径R。

仍见图2并见图3，本实施例的卷板机卷板内外曲率半径在线智能测量，其在使用时，松开锁紧螺钉11，主尺杆3和直臂2-3在压缩状态下的弹簧4的弹力作用下向下伸出，当测量待测卷板13的内径时，主尺杆3的伸出量大于2个直臂2-3的伸出量；当测量待测卷板13的外径时，2个直臂2-3的伸出量大于主尺杆3的伸出量；伸出量之差即为弦高值；主尺杆3的伸出量由第一球栅尺位移传感器6测量并送智能显示器8处理；直臂2-3的伸出量由第二球栅尺位移传感器7测量并送智能显示器8处理，智能显示器8将2个球栅尺位移传感器的读数进行差值处理，即可得到弦高值；然后智能显示器根据内设的前述计算公式计算出待测卷板的曲率半径R（弦长固定已知），计算结果通过显示屏实时显示，同时将数据输出到卷板机的控制系统，用于实时调节卷辊位移。

以上实施例是对本发明具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围。

Claims (4)

1.一种卷板机卷板内外曲率半径在线智能测量装置，其特征在于：包括尺架（1）、测量臂（2）、主尺杆（3）、弹簧（4）、球形接触头（5）、第一球栅尺位移传感器（6）、第二球栅尺位移传感器（7）、智能显示器（8）和自定位组件（9）；

所述的尺架（1）包括竖架（1-1）和横架（1-2）；竖架（1-1）和横架（1-2）均为中空的长方体件；竖架（1-1）和横架（1-2）垂直相接；竖架（1-1）和横架（1-2）均由盒体和前盖板组成；竖架（1-1）内设有横档（1-1-1）；横档（1-1-1）上设有主尺杆通过孔；横架（1-2）的盒体的左右两侧各设有上下向的直臂通过孔；横架（1-2）的盒体的中间设有主尺杆通过孔；

测量臂（2）包括滑块（2-1）、曲臂（2-2）和直臂（2-3）；曲臂（2-2）和直臂（2-3）一体连接，曲臂（2-2）的上端与滑块（2-1）固定连接；曲臂（2-2）和直臂（2-3）各设有2个，该2个曲臂（2-2）和直臂（2-3）分设在滑块（2-1）的左右两侧；从而使得测量臂（2）整体呈左右对称的倒U型结构；滑块（2-1）套接在竖架（1-1）上且可依托竖架（1-1）上下滑动，左右2个直臂（2-3）中下部分别穿过横架（1-2）的直臂通过孔后向下伸出；

主尺杆（3）为长方体杆状件；主尺杆（3）的中下部由上到下依次穿过竖架（1-1）的横档（1-1-1）的主尺杆通过孔和横架（1-2）的盒体的主尺杆通过孔后向下伸出；

弹簧（4）设有3个，该3个弹簧（4）在主尺杆（3）和左右2个直臂（2-3）的下部分别各套装1个；

球形接触头（5）设有3个，该3个球形接触头（5）在主尺杆（3）和左右2个直臂（2-3）的下端分别各固定安装1个；

第一球栅尺位移传感器（6）包括尺身和读数头（6-1）；第一球栅尺位移传感器（6）的尺身即为主尺杆（3），其读数头（6-1）固定安装在横架（1-2）的盒体内；

第二球栅尺位移传感器（7）包括尺身（7-1）和读数头；第二球栅尺位移传感器（7）的尺身（7-1）固定安装在竖架（1-1）的横档（1-1-1）上且位于横档（1-1-1）的上方；第二球栅尺位移传感器（7）的读数头固定安装在滑块（2-1）上；

智能显示器（8）包括壳体和设置在壳体上的显示屏和数据输入端口以及设置在壳体内的电池、A/D转换器和单片机；智能显示器（8）固定安装在滑块（2-1）上且位于滑块（2-1）的前方；第一球栅尺位移传感器（6）的读数头（6-1）和第二球栅尺位移传感器（7）的读数头均与智能显示器（8）信号电连接；

自定位组件（9）包括定位块（9-1）和铰链（9-2）；定位块（9-1）上设有连接用的螺孔（9-1-1）；定位块（9-1）由铰链（9-2）铰接安装在竖架（1-1）的上端。

2.根据权利要求1所述的卷板机卷板内外曲率半径在线智能测量装置，其特征在于：还包括限位螺栓（10）和锁紧螺钉（11）；所述的竖架（1-1）的右侧上部设有限位螺栓孔；滑块（2-1）的中间处设有锁紧螺钉孔；主尺杆（3）的上部设有螺钉孔；非工作状态时，锁紧螺钉（11）与滑块（2-1）的锁紧螺钉孔以及主尺杆（3）的螺钉孔配合将滑块（2-1）和主尺杆（3）紧固在尺架（1）上；限位螺栓（10）设置在竖架（1-1）的限位螺栓孔内，用于对滑块（2-1）和主尺杆（3）进行限位。

3.根据权利要求1所述的卷板机卷板内外曲率半径在线智能测量装置，其特征在于：所述的滑块（2-1）的上下滑动带动左右2个直臂（2-3）依托尺架（1）的横架（1-2）做上下伸缩运动且伸缩量的大小等于滑块（2-1）的位移量并使得左右两侧的球形接触头（5）的下端始终处于同一平面上。

4.根据权利要求1所述的卷板机卷板内外曲率半径在线智能测量装置，其特征在于：还包括卷板机机架和待测卷板（13），使用时，所述的自定位组件（9）由其定位块（9-1）上的螺孔（9-1-1）通过螺栓固定安装在卷板机机架上并可在外力的作用下左右自由转动，以保证2个球形接触头（5）与待测卷板（13）同时接触。