CN104781631B - 钢板的氧化皮厚度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种氧化皮厚度测量装置，其包括：传送装置，其用于使具有规定宽度的钢板移动；框体，其配置在所述传送装置的上侧；多个传感装置，其连接于所述框体，并在所述传送装置的停止期间下降且对所述钢板的氧化皮厚度进行测量；及控制部，其根据从所述传感装置接收的多个厚度值，算出所述钢板的氧化皮厚度。

Description

钢板的氧化皮厚度测量装置

技术领域

本发明涉及一种能够在线(on-line)测量钢板的氧化皮(scale)厚度的装置。

背景技术

在高温下所形成的钢板表面的氧化皮，虽然会起到使氧化反应不会延伸至钢板内部的作用，但是，若氧化皮的厚度变厚，则在进行焊接作业时氧化皮会混入其中，由此导致焊接不良的问题。另外，氧化皮因其粘附力降低而剥离，从而导致生锈等产品质量方面的问题。

因此，在钢板或厚板的制造工厂中，研究出减小氧化皮厚度的最佳工艺而生产产品是比较关键的，当生成了一定厚度以上的氧化皮时，需将其通过喷丸处理(Shot Blast)等来去除，因此，在制造工艺中精准地测量氧化皮厚度成为一个重要的课题。

为测量氧化皮的厚度，存在一种采集样品并对其截面进行研磨，之后用显微镜观测的方法，但这种方法消耗很多时间，并且是破坏性测量方法，因此在制造工艺中是无法实现测量的。另一方面，即使在利用便携式测量器来进行测量的情况下(此处利用电磁感应方式的测量传感器)，虽然采集样品并在常温下可进行测量，但在制造工艺线上是无法实现测量的。

另外，作为非接触式的测量方法，例如有激光超声方法、微波或X射线衍射方法等，但这些方法用于制造工艺时其测量精度均会下降，因此存在无法适用于制造工艺的问题。

发明内容

发明要解决的课题

本发明提供一种能够在线精准地测量钢板的氧化皮厚度的装置。

解决课题的方法

根据本发明的一实施例的氧化皮厚度测量装置，其包括：传送装置，其用于使具有规定宽度的钢板移动；框体(frame)，其配置在所述传送装置的上侧；多个传感(sensing)装置，其连接于所述框体，并在所述传送装置的停止期间下降且对所述钢板的氧化皮厚度进行测量；及控制部，其根据从所述传感装置接收的多个厚度值，算出所述钢板的氧化皮厚度。

根据本发明的一实施例的氧化皮厚度测量装置中，所述控制部能够预先接收与所述钢板相关的信息，并可以根据所述钢板的宽度而调节所述多个传感装置之间的距离。

根据本发明的一实施例的氧化皮厚度测量装置中，所述传感装置包括：主体部，其连接于所述框体；测量头部(head)，其与所述钢板接触；及驱动部，其固定在所述主体部，并用于使所述测量头部升降。

根据本发明的一实施例的氧化皮厚度测量装置中，所述测量头部以其相对于所述驱动部可前后左右转动的方式与所述驱动部结合。

根据本发明的一实施例的氧化皮厚度测量装置中，其包括减震(damping)结构体，所述减震结构体结合在所述测量头部和所述驱动部之间，并将由所述测量头部对所述钢板施加的压力保持在固定值。

根据本发明的一实施例的氧化皮厚度测量装置中，所述减震结构体可以包括导向部、和在所述导向部进行滑动的滑动部，从所述测量头部下降并与所述钢板接触时开始，所述滑动部以与所述驱动部下降的距离相等的距离在所述导向部进行滑动。

根据本发明的一实施例的氧化皮厚度测量装置中，所述滑动部的最大滑动距离可大于所述测量头部的最大下降距离。

根据本发明的一实施例的氧化皮厚度测量装置中，所述测量头部可包括用于感应所述传送装置是否进行工作的移动感应传感器，若所述控制部通过所述移动感应传感器来感应到所述传送装置的工作，则所述控制部可以向所述驱动部输出控制信号以使所述测量头部上升。

根据本发明的一实施例的氧化皮厚度测量装置中，所述测量头部包括：头部箱体(housing)；及多个测量传感器，其插入于所述头部箱体，并且其末端向所述箱体的外侧露出且与所述钢板接触。

根据本发明的一实施例的氧化皮厚度测量装置中，其可包括配置在所述头部箱体内部的温度传感器，所述控制部可以根据从所述温度传感器接收的内部温度，修正所述氧化皮的测量值。

根据本发明的一实施例的氧化皮厚度测量装置中，当由所述温度传感器所测量的内部温度超过预先设定的临界值时，所述控制部可以向所述驱动部输出控制信号以使所述测量头部上升。

根据本发明的一实施例的氧化皮厚度测量装置中，在所述箱体的外壁可形成有通道(chanel)，并且使冷却气体可以在所述通道中循环流动。

根据本发明的一实施例的氧化皮厚度测量装置中，其可包括配置在所述主体部和框体之间的紧急汽缸(cylinder)，所述控制部在反常情况时可以将输出信号向所述紧急汽缸输出以使所述主体部上升。

根据本发明的一实施例的氧化皮厚度测量装置中，由所述紧急汽缸使所述主体部上升的高度可大于由所述驱动部使所述测量头部下降的最大高度。

发明的效果

根据本发明，在制造工艺中，可以迅速测量钢板或厚板的氧化皮厚度，因此能够迅速测量所生产的所有产品的氧化皮厚度。

因此，不仅能够用于导出与氧化皮厚度相关的工艺参数，还具有如下优点：仅筛选出氧化皮厚度较厚的产品，并使其经过喷丸处理等后续工艺，从而减小工艺负荷，并仅选择出氧化皮的厚度均匀且不厚的产品而发货。

附图说明

图1是示出本发明的一实施例的氧化皮厚度测量装置的示意图。

图2是示出本发明的一实施例的传感装置的立体图。

图3是图2的传感装置的变形例。

图4是图2的传感装置的另一变形例。

图5是示出本发明的一实施例的传感装置的测量头部的局部剖视图。

图6是示出本发明的氧化皮厚度测量装置的传感装置安装在不平坦钢板的状态的图。

图7是示出本发明的一实施例的传感装置的工作的示意图。

图8是示出本发明的一实施例的氧化皮厚度测量装置的框图。

具体实施方式

本发明能够进行各种变形，并包含多个实施例。在此，将特定实施例示于附图中，并在下文中进行详细说明。

但是，这并不旨在将本发明限定于特定的实施方案，应理解为在不脱离本发明的技术构思及技术范围内，包含各种变形、均等物、及代替物。

在本发明中，“包括”或“具有”等术语是指，在说明书中存在特征、数字、步骤、工作、构成要素、部件或这些组合，不应理解为排出了一种或两种以上的其他特征、数字、步骤、工作、构成要素、部件或这些组合的存在或附加可能性。

另外，应理解为对本发明中随附的附图进行了放大或缩小以便于说明。

下面，参照附图对本发明进行详细说明，与附图标记无关地，相同或对应构成要素标注相同的参照符号，并省略重复说明。

图1是示出本发明的一实施例的氧化皮厚度测量装置的示意图。

本发明的氧化皮厚度测量装置包括：传送装置100，其用于使具有规定宽度的钢板移动；框体200，其配置在所述传送装置100的上侧；多个传感装置300，其连接于所述框体200，并在所述传送装置100的停止期间下降且对所述钢板的氧化皮厚度进行测量；及控制部，其根据从所述传感装置300接收的多个厚度值，算出所述钢板的氧化皮厚度。

传送装置100具有规定的宽度和长度，并向一个方向传送钢板。这种传送装置100可以是具有履带的传送带，但除此之外，只要能够通过各种结构来将钢板向一个方向传送的结构，均可以采用。传送装置100一般以规定周期停止，以使在钢板形成识别标记等。

框体200是用于将传感装置300配置在传送装置100上侧的结构物，所述框体200以杆(Bar)形状形成，并配置在传送装置100的上侧。因此，通过传送装置100来移动的钢板A会经过框体200。

就传感装置300而言，其附着在框体200，在待机模式下配置在传送装置100的上侧，在转换为测量模式时下降，并检测出钢板的氧化皮厚度。本发明可具有多个传感装置300，并根据钢板的宽度以适当的间隔配置。

传感装置300包括：主体部310，其连接于框体200；测量头部330，其与钢板A接触；及驱动部320，其固定在主体部310，并用于使测量头部330升降。

主体部310与框体200连接，并能够在钢板的宽度方向(图1的y方向)移动。主体部310可包括用于在宽度方向移动的移动构件(未图示)，这种移动构件可包括齿条(rackgear)和马达。因此，各个传感装置300可根据钢板的宽度而移动到适当的位置，因此，即使在钢板的宽度发生改变的情况下，也能够有效地检测出钢板A的边缘处和中央部的氧化皮厚度。因此，存在即使钢板的种类和宽度发生改变，也能够精准地测量氧化皮厚度的优点。

若驱动部320是固定在主体部310且用于使测量头部330升降的结构，则均可以使用。例如，能够利用液压缸、或马达和齿条等，使测量头部330升降。

就测量头部330而言，其在待机模式下与钢板A隔开规定间隔而配置，而在测量模式下通过驱动部320下降，并与钢板A接触，从而测量钢板的氧化皮厚度。此后，若完成测量，则在传送装置100再次工作之前，测量头部330上升，从而防止测量头部330对钢板造成划痕。

通过这种结构，与现有的观测者将便携式氧化皮测量装置直接贴在钢板而测量氧化皮的方法相比，能够更加有效且精准地在线测量钢板的氧化皮。

图2是示出本发明的一实施例的传感装置的立体图，图3和图4是图2的传感装置的变形例。

参照图2，本发明的传感装置中，减震结构体340配置在测量头部330和驱动部320之间。这种减震结构体340起到调节由测量头部330对钢板施加的压力的作用。具体而言，减震结构体340包括导向部342、及在导向部342进行滑动的滑动部341。

参照图3的(a)，因测量头部330的负荷，滑动部341会与导向部342保持最大的距离，然后如图3的(b)所示，在测量头部330下降并与钢板接触之后，驱动部320也进一步下降的情况下，滑动部341以与驱动部320的下降距离相等的距离在导向部342滑动，从而能够调节施加到钢板的压力。因此，能够防止钢板被测量头部330过度施压，从而在钢板上产生压痕而导致质量下降的现象。

具体而言，导向部342可与测量头部330结合，并在其升降方向上形成有长孔342a，滑动部341与驱动部320的末端连接，突出销341a插入于长孔342a并沿着长孔342a在测量头部330的升降方向上移动。

此时，突出销341a能够在插入于长孔342a的状态下前后旋转，因此，测量头部330能够相对于驱动部320向前后方转动。因此，即使在测量头部330下降的状态下钢板发生移动，也能够防止在钢板上产生刮痕，从而即使钢板不是平坦的面，测量头部330在下降时也能够有效地紧贴于钢板。

此时，优选地，将滑动部341在导向部342滑动的最大滑动距离(长孔的长度)设计成大于驱动部320的最大下降距离，以防止在驱动部320使测量头部330下降至过低时，测量头部330与钢板碰撞而对钢板产生冲击。这能够通过使长孔342a的长度大于驱动部320的最大下降距离来实现。

通过这种结构，当驱动部320因发生故障而导致测量头部330以最大幅度下降时，施加到钢板的压力只会保持在测量头部330重量的负荷，因此，能够防止产生不良钢板。

此时，滑动部341结合于驱动部320的一侧，导向部342结合于测量头部330的一侧，但反之亦可，也就是说，滑动部341结合于测量头部330的一侧，导向部342结合于驱动部320的一侧。另外，减震结构体只要能够实现如上所述的结构，则可以进行各种变形。

例如，如图3所示，就减震结构体350而言，在导向部352形成有孔352a，在滑动部351形成有卡在孔352a中的球体(ball)351a，因此，测量头部330能够相对于驱动部320向前后左右自由转动。因此，即使不具备额外的旋转构件，也能够通过减震结构体350来调节压力的同时使测量头部330旋转，从而具有减少构件数量的优点。

另外，如图4所示，减震结构体360包括结合于驱动部320的导向板361、和与测量头部330连接的滑动板362，并且将在滑动板362的上部形成的突出销362a插入并固定到导向板361的孔，从而能够进行滑动。此时，在突出销362a结合有弹性构件362b如弹簧，由此使测量头部330紧贴于钢板。

参照图5，测量头部330包括：头部箱体331；及多个测量传感器332，其插入于头部箱体331，并且其末端向所述箱体331的外侧露出并与钢板接触。

就头部箱体331而言，在其内部形成有空间，且其以可在钢板直立的形状形成。多个测量传感器332在头部箱体331的内部空间以均匀的间隔配置，并且在箱体331的底面结合有基板333，从而形成密闭的内部空间。因此，测量传感器332固定在基板333，且其末端向外部露出。基板333可以由与箱体331相同的材质形成，尤其优选使用绝热功能优异的材质。

测量传感器332可以选择能够测量钢板的氧化皮厚度的各种传感器，可以选择在较高温度下也能够迅速且精准地进行测量的电磁感应传感器。下面，将电磁感应传感器作为测量传感器332来进行说明，但并不限定于此。

电磁感应传感器332是通过以将软磁芯作为中心在中央部卷绕电磁感应线圈，并且在其上部和下部分别卷绕感应线圈的方式构成的，并且在测量头部330中配置多个传感器。此时，若配置在各个传感装置的传感器的数量太少，则无法正确显示氧化皮厚度值的平均值，并且根据测量位置存在较大偏差，因此，在各个测量头部330优选配置约5-10个左右的传感器。电磁感应传感器通过发送数kHz频带的频率，并将以软磁芯作为中心的两个探测线圈感应的电压进行差分幅度的值来算出氧化皮厚度。

通过在测量传感器332的露出区域和基板333之间结合有弹性构件337如弹簧，从而能够在传感器的末端面与钢板紧贴时提供充分的粘附力。另外，用于结合基板333和箱体331的结合构件336是由弹性材质形成的，并在基板的露出面配置有弹性垫334，从而在头部箱体331与钢板接触时，能够分散施加到传感器332的过大的压力。

在箱体331的内部安装有温度传感器335。在箱体331内部安装有用于发送和接收、及增幅的电路基板，在电路基板配置有多个半导体元件。因此，电压随着头部箱体331内部的温度发生改变，从而对测量值产生影响。因此，温度传感器335在规定的时间内测量头部箱体331内部的温度，并将测量值发送至控制部；或者当温度传感器335从控制部接收到检测信号时，测量温度并向控制部发送测量值。

由于钢板的温度相对较高，当与钢板接触时，箱体内部的温度急剧上升，从而可能会导致无法精准地测量。因此，箱体331的外壁以双层壁形成，并在外壁中形成有用于使制冷剂循环流动的通道331a，从而通过制冷剂防止箱体内部的温度急剧上升。

通道331a可以以使冷却气体循环流动的方式形成，但如图5所示，优选地，冷却气体向基板333循环流动，并从各个测量传感器332之间排出。该情况下，存在如下优点：通过冷却气体来可以防止向测量传感器332传递过度的热量，并且可以降低与测量传感器332紧贴的钢板的温度，从而实现精准的感应。

因此，基板333可以包括：副通道333a，其与箱体的通道331a连通，并以横向形成；和贯通喷管333b，其与基板的副通道333a连接，并且在各个传感器332的安装位置之间形成。

另外，在测量头部330的与钢板紧贴的面，可设置有移动感应传感器(未图示)。这种移动感应传感器包括接近传感器等，在测量头部与钢板紧贴的状态下钢板发生移动时，所述移动感应传感器感应钢板的移动，并向控制部发送信息。

图6是示出本发明的氧化皮厚度测量装置的传感装置安装在不平坦钢板的状态的图。

参照图6，在框体200配置有三个传感装置300的情况下，配置在左侧面的第二传感装置300a与配置在中央处的第一传感装置300b相比，即使上述氧化皮S的厚度相对较厚，通过减震结构体的滑动d，也能依然保持与第一传感装置300b相同的压力。

另外，当将第三传感装置300c以第一传感装置300b为基准配置在右侧的情况下，若钢板A是非平坦面，则测量头部330依然能够相对于驱动部320以规定角度(θ)旋转，从而紧贴于钢板A。

即，根据本发明的实施例，当钢板厚度在宽度方向上不同、或钢板是非平坦面时，测量头部330也会以一定压力紧贴配置，因此，能够精准地算出氧化皮厚度。另外，由于多个传感装置300在宽度方向上测量厚度值，因此能够测量出更加精确的氧化皮厚度。并且，即使钢板种类发生改变而导致其宽度、厚度等改变时，也能够容易进行测量。

图7是示出本发明的一实施例的传感装置300的工作的示意图。

参照图7的(a)，测量头部330下降并测量钢板的氧化皮，若测量结束，则如图7的(b)所示，驱动部320会使测量头部330上升。但是，在由于驱动部320处于反常状态而无法使测量头部330上升的紧急情况下(例如，电源关闭)，存在钢板A在与测量头部330接触的状态下移动，由此导致钢板表面不良的问题。

因此，本发明中，在驱动部320不进行工作的紧急情况下，使设置在主体部310的紧急汽缸311驱动，由此使主体部310从框体200上升，从而测量头部330从钢板A上升。

此时，主体部310从框体200上升的距离优选大于测量头部330通过驱动部320来下降的最大距离。因此，即使在测量头部330因驱动部320的反常操作而移动至最大下降距离的情况下，也能够通过主体部310的上升来使其与钢板A分开，从而能够防止钢板的不良。

图8是示出本发明的一实施例的氧化皮厚度测量装置的框图。

参照图8，对氧化皮厚度测量控制系统进行说明。首先，控制部400从系统服务器(例如，上一步骤工艺的控制部或主服务器)接收与钢板相关的信息(长度、宽度、钢种信息等)，之后，向传感装置300的主体部310发送输出信号，以使主体部310根据钢板的宽度隔开间隔。

接着，若传送装置100停止，则向驱动部320发送输出信号，由此使测量头部330下降并测量钢板的氧化皮；若完成测量，则再次向驱动部320发送输出信号，由此使测量头部330上升。此时，若判断为驱动部320处于反常状态，则向主体部310发送输出信号以使主体部310从框体200上升。另外，当由温度传感器335测量的温度超过临界值时，能够终止测量，并使测量头部上升。另外，当控制部400通过移动感应传感器来判断钢板发生移动时，即使没有完成测量，也可以向驱动部320发送输出信号以使测量头部上升。

接着，控制部400将从多个测量传感器332接收的测量数据整合后换算成平均值，从而算出钢板的氧化皮厚度。此时，为减小测量误差，可以用去除所发送的数据中的最大值和最小值后的剩余数据，算出平均值。

此时，可以根据从温度传感器接收的温度信息，修正氧化皮厚度值。具体而言，控制部400包括存储有温度和测量值之间的相互关系数据的存储部410，并利用该相互关系数据，根据所接收的温度对氧化皮厚度值进行修正。另外，根据所接收的各种信息，选择合适的校准曲线来修正测量值也可。

控制部400将所测量的氧化皮厚度输出至显示部500，该值与实际用户在离线(off-line)时所测量的值存在差异时，可以将其存储在存储部410。

上文中，参照本发明的实施例进行了说明，但本领域普通技术人员可以容易理解，在不脱离随附的权利要求书中所述的本发明的技术构思和范围的情况下，本发明能够进行各种修改及变更。

Claims (13)

1.一种氧化皮厚度测量装置，其特征在于，所述氧化皮厚度测量装置包括：

传送装置，其用于使具有规定宽度的钢板移动；

框体，其配置在所述传送装置的上侧；

多个传感装置，其连接于所述框体，并在所述传送装置的停止期间下降且对所述钢板的氧化皮厚度进行测量；及

控制部，其根据从所述传感装置接收的多个厚度值，算出所述钢板的氧化皮厚度，

其中所述控制部预先接收与所述钢板有关的信息，并根据所述钢板的宽度而调节所述多个传感装置之间的距离。

2.根据权利要求1所述的氧化皮厚度测量装置，其中，所述传感装置包括：

主体部，其连接于所述框体；测量头部，其与所述钢板接触；及驱动部，其固定在所述主体部，并用于使所述测量头部升降。

3.根据权利要求2所述的氧化皮厚度测量装置，其中：

所述测量头部以其相对于所述驱动部可前后左右转动的方式与所述驱动部结合。

4.根据权利要求2所述的氧化皮厚度测量装置，其包括减震结构体，所述减震结构体结合在所述测量头部和所述驱动部之间，并将由所述测量头部对所述钢板施加的压力保持在固定值。

5.根据权利要求4所述的氧化皮厚度测量装置，其中：

所述减震结构体包括导向部、和在所述导向部进行滑动的滑动部；

从所述测量头部下降并与所述钢板接触时开始，所述滑动部以与所述驱动部下降的距离相等的距离在所述导向部滑动。

6.根据权利要求5所述的氧化皮厚度测量装置，其中：

所述滑动部的最大滑动距离大于所述测量头部的最大下降距离。

7.根据权利要求2所述的氧化皮厚度测量装置，其中：

所述测量头部包括用于感应所述传送装置是否进行工作的移动感应传感器；

若所述控制部通过所述移动感应传感器来感应到所述传送装置的工作，则所述控制部向所述驱动部输出控制信号以使所述测量头部上升。

8.根据权利要求2所述的氧化皮厚度测量装置，其中，所述测量头部包括：

头部箱体；及

多个测量传感器，其插入于所述头部箱体，并且其末端向所述箱体的外侧露出且与所述钢板接触。

9.根据权利要求8所述的氧化皮厚度测量装置，其包括配置在所述头部箱体内部的温度传感器；

所述控制部根据从所述温度传感器接收的内部温度，修正所述氧化皮的测量值。

10.根据权利要求9所述的氧化皮厚度测量装置，其中：

当由所述温度传感器所测量的内部温度超过预先设定的临界值时，所述控制部向所述驱动部输出控制信号以使所述测量头部上升。

11.根据权利要求8所述的氧化皮厚度测量装置，其中：

在所述箱体的外壁形成有通道，并使冷却气体在所述通道中循环流动。

12.根据权利要求2所述的氧化皮厚度测量装置，其包括配置在所述主体部和框体之间的紧急汽缸；

所述控制部在反常情况时将输出信号向所述紧急汽缸输出以使所述主体部上升。

13.根据权利要求12所述的氧化皮厚度测量装置，其中：

由所述紧急汽缸使所述主体部上升的高度大于由所述驱动部使所述测量头部下降的最大高度。