CN108139305A - 用于检测条带中的缺陷的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于为了缺陷视觉检查的目的而将耐磨硬部件的基本上恒定且均匀的压力自动施加到连续移动的金属条带(6)表面上的打磨或珩磨设备，包括：‑主框架(1)，支撑承载硬部件(5)的至少一个滑架(4)，所述滑架(4)连接到驱动系统(2)以用于朝向金属条带表面(6)移动硬部件(5)并用于将其受控的接触压力施加在条带(6)上；‑用于关于条带(6)的连续运动方向以限定的速度横向且前后移动硬部件承载滑架(4)的装置；其中，该设备在每个条带侧面上包括多个硬部件承载滑架(4)，该多个硬部件承载滑架各自具有限定的宽度行程并相对于条带(6)的行进方向和/或横向方向布置在不同的位置处，使得位于条带(6)的一个侧面上的硬部件承载滑架(4)具有相对地设置在条带的另一侧面上的对应滑架(4)，并且使得两个滑架(4)同步地移动。

Description

用于检测条带中的缺陷的设备

本发明的领域

本发明涉及旨在照亮视觉检查的框架中的条带上的缺陷的工业打磨(stoning)(或珩磨)设备和工艺。在金属加工中，打磨或珩磨通过在其上擦洗磨石来加工表面。

本发明的设备和工艺特别旨在用于连续生产线，其中可用于打磨的时间非常有限。

本发明的背景和现有技术

特别在暴露的汽车钢板的情况下，对表面质量的验证需要特定的过程来突出可能的缺陷(滚动痕、裂片、凹痕、小浮渣、喷射线、氧化等)。被称为打磨过程的目前且熟知的实践包含在板材表面上用限定的压力滑动或擦洗平坦磨石。在该操作中，超出或低于平均表面的所有部分都会以与其余部分不同的压力被擦拭，导致不同的亮度。因此，当表面处于正确的照明下时，由于这种对比度的变化，视觉检测变得更容易。

在图1和图2中示出了磨石擦拭的效果的示例。图1是指包括凹陷101和隆起部分102的初始表面。当该表面被照亮时，其外表看起来是非常均匀的。在其中磨石的尺寸远高于隆起部分和凹陷之间的距离以及远高于隆起部分和凹陷的尺寸的打磨过程期间，隆起部分将被磨掉，其中可能形成大量划痕，而磨石将不会接触或达到凹陷。因此，当该表面被置于合适的照明下时，入射光线103的反射将导致表面亮度的变化。通常，被磨掉的隆起部分102将看起来比平均表面更暗，而凹陷将更亮。

而且众所周知的是，在钢加工中，特别是在连续镀锌生产线中，缺陷来源很多并可存在于钢板的任一侧面上。在各种缺陷来源中，已知在加工线的转向辊上存在污物或不平坦表面通过不平坦辊表面的拉拔作用在表面中形成小凹陷。这种缺陷的特性是周期性的。当可测量两个连续的相同缺陷之间的距离时，可容易地确定造成其的辊直径。因此，如上所述的打磨过程不仅必须在可高达2米的钢板的整个宽度上进行，而且还必须在至少与加工线中的最大辊周长相对应的长度上进行，这意味着对于当前的生产线技术在实践中约为5米。

当前的做法是对每个线圈执行最多的打磨过程，但有时候不太经常，这取决于客户要求。其还应该在产品的每一侧面上执行，至少对于最关键的表面是如此。

该操作典型地由操作员在检查台中的静止或停止的条带上手动地进行。这意味着除了要用磨石擦拭的重要表面(每个侧面上通常为5至10平方米)之外，由于在当条带停止以用于检查时必须保持进行速度恒定的检查台之前的打环装置中的条带长度的有限可用量，可用时间是有限的。在实践中并且根据生产线设计，可用时间约为1分钟。

已知现有技术的手动操作具有许多缺点：

-对于负责它的操作员来说是相当麻烦的操作；

-从线圈到线圈的不可重复的过程；

-没有接触压力的可用测量，但是已知由磨石施加在表面上的压力或多或少显示出缺陷；

-由于操作员接触可意外移动的条带而导致的安全问题；

-不可能由单个操作员在可用时间内打磨条带的两侧；

-当轧制线处于水平位置时，操作员难以打磨2米宽材料的条带的全部宽度。这是由于因为人类操作员的臂长有限而难以用磨石从边缘擦拭到边缘。

因此，进而明显的是，自动系统将是非常有益的，因为所有上述问题都可用其来解决。

文献KR 2003-0077104 A公开了一种用于检查钢板表面的装置，该装置用于通过擦拭钢板来简单且精确地检查转印到钢板表面上的细小滚动痕和异物痕迹，使得当使钢板在远离开卷机的方向上行进时，在钢板表面上形成粗糙度。该装置包括砂块，该砂块能够在施加到由辊系统支撑的条带上的硬部件的均匀压力下在条带的横向方向上来回移动。该装置不适合用于任意宽度的条带生产线。

文献WO 2010/049596 A1(或US 2011/0318991 A1)描述了一种用于珩磨任意宽度且处于连续运动中的金属条带的至少一个侧面的悬置部分、允许没有伪像且自动化的珩磨的方法和设备。该设备包括：在所述条带的表面处竖直定位耐磨元件的装置；横向于条带的运动水平移动耐磨元件的装置，所述装置可耦接到竖直定位装置并能够从条带的一个边缘至另一个边缘来回移动；第一装置，允许将均匀的压力施加到处于运动中的条带的悬置部分并耦接到第二装置，该第二装置允许根据条带的悬置部分的纵向张力调整所述压力。

由于打磨的表面通常选择成覆盖最大条带宽度和最长循环缺陷长度，例如最大圆柱的周长，所以几乎不允许在由上游条带收集器分配的时间内使用单个磨石来打磨超过2-3平方米。

此外，上述技术不允许打磨两个条带侧面。此外，对于不平坦的条带，由于固定的磨石的边缘，可出现打磨的表面中的划痕或损伤。

如该文献中所建议的，最后使磨石的横向速度与条带的行进速度相关联是不合适的，因为仅由对于珩磨的可用时间来确定运动学。此外，采用太高的速度与当前公认的手动良好实践相反。

文献US 2011/0053461 A1公开了一种用于在板材(例如玻璃板)上施加均匀压力的打磨或珩磨设备，并且该板材由转印辊连续支撑。该设备具有彼此相对地定位在条带的任一侧面上的硬部件。

此外，相对地布置在条带的两个侧面上的硬部件在短程振动运动中相对于彼此反向移位。

文献US 2007/0099546 A1公开了一种用于打磨具有表面和边缘的工件的研磨装置，该工件例如是木质或钢的刚性件。位于条带的任一侧面上的硬部件明显没有彼此相对，而是移位。此外，工件由一个或两个辊道连续支撑。

文献US 2008/0064304 A1公开了一种用于研磨在两个驱动辊之间伸展的带边缘的技术上复杂的旋转研磨装置。

文献US 3,107,456 A公开了一种用于由于相对的抛光站而抛光玻璃带的上表面和下表面的装置。该玻璃带是刚性的，并且不需要解决在抛光段中支撑悬置的柔性条带的问题。

本发明的目的

本发明的目的在于提供一种允许在竖直或水平的轧制线中在预定的时间期间在条带加工工业生产线中以受控的方式自动加工位于条带的两个侧面上的条带的预定表面面积的打磨系统和打磨方法。

本发明还旨在提供一种不麻烦的打磨机。

附图的简要说明

图1，已经提到，代表呈现了凹陷和隆起部分的未处理表面。

图2，已经提到，示出了由磨石擦拭作用修改的图1的表面。

图3是根据本发明的3-磨石系统实施例的顶视图。

图4是具有滑架和驱动器的磨石组件的侧面正视图。

图5是具有主框架和全局驱动系统的根据本发明的用于两侧打磨系统的优选实施例的剖视图。

本发明的概述

本发明涉及一种可在用于条带且特别是钢带的连续加工生产线的检查段中容易地实现的用于打磨的机械设备或设施。本发明还涉及一种在小于2分钟内(优选地在小于1分钟内)、对于每个侧面至少在1m²至5m²之间的总擦拭表面受控地且以可重复的方式在两个条带侧面上进行的打磨方法。然而，如果需要，本发明可仅在一个侧面上使用。

这里的打磨或珩磨包括使硬材料在较软的表面上滑动，以通过在硬材料已以限定的压力擦拭表面之后改变其光反射来照亮表面的一些预先存在的缺陷。

更具体地，本发明的第一方面涉及一种用于为了缺陷视觉检查的目的而将耐磨硬部件的基本上恒定且均匀的压力自动施加到连续移动的金属条带表面的悬置部分上的打磨或珩磨设备，包括：

-主框架，支撑承载硬部件的至少一个滑架，所述滑架连接到驱动系统以用于朝向金属条带移动硬部件并用于将其受控的接触压力施加到金属条带表面上；

-用于相对于条带的连续运动方向以限定的速度横向和前后移动硬部件承载滑架的装置；

其中，设备在每个条带侧面上包括多个硬部件承载滑架，多个硬部件承载滑架各自具有限定的宽度行程并相对于条带的行进方向和/或横向方向布置在不同的位置处，使得位于条带的一个侧面上的每个硬部件承载滑架具有相对地设置在条带的另一侧面上的对应滑架，并且使得当两个滑架同步地移动时，硬部件面对彼此。

根据优选的实施例，该设备还包括以下特征中的至少一个或其适当的组合：

-硬部件由诸如磨石、陶瓷、耐磨聚合物或砂纸的任何合适的研磨表面中的至少两部分制成，硬部件的不同部分可能具有不同的尺寸或形状；

-该设备在条带的每个侧面包括2至5个硬部件；

-承载硬部件的滑架利用允许硬表面与条带的自调整的枢转零件(优选地为球形接头、弹簧悬置系统或柔性橡胶)耦接到驱动系统；

-用于朝向金属条带表面以及远离金属条带表面移动硬部件并用于将受控的接触压力施加到条带表面上的驱动系统是螺旋千斤顶、液压缸、气缸或齿条和小齿轮组件；

-滑架设置有位置或边缘传感器；

-该设备是计算机控制的或PLC控制的；

-该设备在条带行进方向上具有小于2米(优选地小于1米)的尺寸。

-该设备包括“C”形或“O”形的主框架，该主框架在条带的每个侧面上具有至少一个主梁以支撑滑架以及它们的硬部件和驱动系统；

-“C”形或“O”形的主框架的至少一个梁布置成在设备的备用位置中平移或旋转到条带迹线外；

-在“C”形的主框架的情况下，梁能够根据“V”开口竖直地旋转；

-该设备能够布置成以竖直行程、以水平行程或以倾斜行程打磨金属条带的一部分；

-用于相对于条带的连续运动方向以限定的速度横向和前后移动硬部件承载滑架的装置包括回转球或滑轨；

-用于相对于条带的连续运动方向以限定的速度横向和前后移动硬部件承载滑架的装置布置成允许例如通过使用皮带、带齿皮带、缆绳或齿条分别驱动每个滑架。

本发明的第二方面涉及一种用于为了缺陷视觉检查的目的而使用根据前述权利要求中任一项所述的设备打磨或珩磨以低速连续移动的金属条带表面的方法，包括以下步骤：

-将条带移动速度从标准速度降低到包括在1米每分钟至20米每分钟之间(优选地在10米每分钟至15米每分钟之间)的值；

-将支撑滑架的主框架从备用位置移动到开始工作位置；

-对于每个滑架，使用相应的驱动系统向下移动硬部件以使它们与条带接触；

-通过相对于条带运动横向可控地移动滑架来执行打磨工作，直到获得条带的期望的打磨部分；

-对于每个滑架，使用相应的驱动系统向上移动硬部件以拉动硬部件远离条带；

-将支撑滑架的主框架从工作位置移动到备用位置；

-通过用刷子或非织造材料擦拭硬部件可能在备用位置执行自动清洁操作；

-再次将条带移动速度增加到标准速度。

本发明的设备的长度小于2米，并且优选地长度小于1米，从而允许在现有生产线中容易地实施。其可用于水平和竖直轧制线上，并且优选地用于竖直轧制线。

设备由不同的部分制成，如下文将详细解释的，每个部分具有专用功能，以便以跨过缓慢移动(通常在每分钟1米至每分钟20米(mpm)之间，且实际上，在10mpm至15mpm之间)的条带以限定的压力均匀地擦拭磨石，以覆盖条带的总长度，以根据由出口打环装置可用的时间和加工段的生产线速度进行擦拭。

图4中示出了根据本发明的磨石组件。可由使用者根据需要选择的磨石5将固定在钢板或铝板上，滑架4通过旋转设备3连接到气缸2的轴。如果需要的话，多于一个磨石可固定在板4上以覆盖期望的表面。

气缸2执行提升功能以允许磨石越过条带而不接触条带边缘，并且旋转自调整装置3具有确保磨石将在其所有表面上接触条带的功能，即使条带和气缸两者不是完全垂直的(这是可与该位置处的条带平直度有关的频繁情况)。这也允许避免不平坦的条带被磨石的边缘划伤。通过可调整的气控系统保证磨石和条带之间的压力。这允许根据特定用户需求或磨石的具体产品(钢等级、厚度等的影响)来改变接触压力。

通过用刷子或非织造材料擦拭硬部件而进行的自动清洁操作也可刚好在打磨操作之前或之后进行。

根据图3和图4，本发明的设备具有用于支撑整个设备的主框架、每个侧面1至5个(优选地为2至3个)磨石5、固定在滑架4上、用于关于每个磨石5的生产线轴线横向12移动磨石的系统。系统2(例如气缸)被实现成上下移动磨石及其平台、以及控制施加在条带和磨石之间的压力。

参照两个条带侧面的顶部磨石和底部磨石将在同步行进的同时彼此面对以在施加压力时避免任何条带转向。在该方面，本发明提供了WO2010/049596的替代解决方案，以防在条带的悬浮部分上实现打磨。在后一种情况下，提供了一种特殊装置，以便根据纵向条带张力施加打磨元件的可变压力。

本发明的优选实施方式的说明

根据图3，条带6以优选地在10mpm至15mpm之间的速度在典型的行进方向上(见箭头)移动，同时本发明的设备可在更宽的范围(从1mpm到20mpm)内使用。例如，当必须执行特殊的表面检查时，将使用较低的条带速度。然而，当使用这种低速时，由于目前可用于钢板的典型加工条带速度的生产线，所以不期望整个5米长的表面可被打磨。

主框架1支撑顶部磨石组件和底部磨石组件以及它们的行进系统。该主框架1可以是“O”形或“C”形中的任一个(参见图5)。在“O”形中，除了平行于条带并分别位于条带的每个表面前方的支撑梁之外，在每个侧向边缘上具有连接所述平行梁的垂直梁，而在“C”形中，该垂直梁仅存在于条带的一个边缘上。主框架1的一个或多个部分可能正在移动。例如，主框架1的梁中的至少一个可旋转或水平地或竖直地移动，以增加到条带的距离和/或使维护更容易。

气缸2、旋转设备3、滑架4和磨石5的组件连接到滑轨12。滑架4通过例如电动机、气缸或类似装置9的机械系统单独移动。驱动系统具有合适的设备以贯穿其横向运动确定滑架的位置。

由于必须覆盖整个条带表面，因此对于每个条带侧面或表面必须使用多于一个带有导轨和驱动器的滑架组件。通常在2到4之间的确切数字必须考虑到满足在可用的操作时间内的要求(其包括低条带速度、待打磨的表面的范围和行进磨石速度)来确定。根据本发明，有利的是，分别驱动每个滑架，但总是与对应的顶部磨石组件和底部磨石组件同步。

图5中所示的本发明设备的示例是优选专用于最大处理速度为180mpm的1850mm宽条带的镀锌生产线加工的设备。计算已表明，在每个条带侧面上必须安装3-磨石组件，以使得在条带以在10mpm至15mpm之间的速度在设备中行进的同时在完全(最大)宽度下在少于1分钟内打磨5米长成为可能。这些磨石组件可有利地排列成梅花形(参见图3)，即根据元件的逐行的重复排列，其中，生产线关于前一生产线或后一生产线移位了元件的一半。

在该具体实施例中，每个侧面使用包括驱动和控制系统的三个独立的导轨。每个磨石的确切行程将针对磨石根据确切的条带宽度进行调整。例如，在该实施例中，中央磨石组件将具有800mm的行程，而两个外部磨石组件各自将具有550mm的行程，在前述行程之间具有重叠。

根据本发明可使用不同类型和尺寸的磨石。然而，磨石尺寸通常在10×100mm到100×200mm之间。预计这将是设备的可用性、重量、覆盖表面和动力学分析之间的最佳折衷。

当系统未被使用时，3-磨石组件将有利地在主框架的端部上等待，离开条带轧制线。这将允许在对于操作员安全的情况下进行一些清洁和维护，如果需要的话。

当期望应用打磨过程时，该段中的生产线速度将首先并优选地降低到约10-15mpm的目标值。然后磨石滑架将被移动到条带前方的它们的起始位置。磨石在每个条带侧面上向下移动到条带，并且施加接触压力。每个滑架的行进运动现在可开始。使用在驱动系统中实现的位置传感器由计算机或类似装置来控制。在获得期望的打磨长度之后，磨石向上移动，生产线速度可根据需要重新增加到加工速度。最后，磨石移回到其备用位置。

磨石组件被制成使得其可在维护期间且还在操作中容易地更换。主框架以及此外整个系统可能被设计为允许横向移动，使得将整个系统置于生产线之外，例如通过将承载打磨设备的框架安装在导辊上。

参考标记

1 主框架

2 气缸

3 旋转设备(球形接头)

4 滑架

5 磨石

6 金属板

7 球头螺钉

8 边缘传感器

9 电机

10 耦接器

11 轴承

12 滑轨

101 表面凹陷

102 表面隆起部分

103 光线

Claims (15)

1.一种用于为了缺陷视觉检查的目的而将耐磨硬部件的基本上恒定且均匀的压力自动施加到连续移动的金属条带(6)表面的悬置部分上的打磨或珩磨设备，包括：

-主框架(1)，支撑承载硬部件(5)的至少一个滑架(4)，所述滑架(4)连接到驱动系统(2)以用于朝向所述金属条带(6)移动所述硬部件(5)并用于将所述硬部件的受控的接触压力施加到所述金属条带(6)表面上；

-用于相对于所述条带(6)的连续运动方向以限定的速度横向和前后移动所述硬部件承载滑架(4)的装置；

其中，所述设备在每个条带侧面上包括多个硬部件承载滑架(4)，所述多个硬部件承载滑架(4)各自具有限定的宽度行程并相对于所述条带(6)的行进方向和/或横向方向布置在不同的位置处，使得位于所述条带(6)的一个侧面上的每个硬部件承载滑架(4)具有相对地设置在所述条带的另一侧面上的对应滑架(4)，并且使得当两个滑架(4)同步地移动时，所述硬部件(5)面对彼此。

2.根据权利要求1所述的打磨设备，其中，所述硬部件(5)由磨石、陶瓷、耐磨聚合物或砂纸中的至少两部分制成。

3.根据权利要求1所述的打磨设备，其中，所述打磨设备在所述条带(6)的每个侧面包括2至5个硬部件(5)。

4.根据权利要求1所述的打磨设备，其中，承载硬部件(5)的所述滑架(4)利用允许所述硬表面与所述条带的自调整的、优选地为球形接头、弹簧悬置系统或柔性橡胶的枢转零件(3)耦接到所述驱动系统(2)。

5.根据权利要求1所述的打磨设备，其中，用于朝向所述金属条带(6)表面以及远离所述金属条带表面移动所述硬部件(5)并用于将受控的接触压力施加到所述条带表面上的所述驱动系统(2)是螺旋千斤顶、液压缸、气缸或齿条和小齿轮组件。

6.根据权利要求1所述的打磨设备，其中，所述滑架(4)设置有位置或边缘传感器(8)。

7.根据权利要求1所述的打磨设备，其中，所述打磨设备是计算机控制的或PLC控制的。

8.根据权利要求1所述的打磨设备，其中，所述打磨设备在条带行进方向上具有小于2米、优选地小于1米的尺寸。

9.根据权利要求1所述的打磨设备，包括“C”形或“O”形的主框架(1)，所述主框架在所述条带的每个侧面上具有至少一个主梁，以支撑所述滑架(4)以及它们的硬部件(5)和驱动系统(2)。

10.根据权利要求9所述的打磨设备，其中，所述“C”形或“O”形的主框架(1)的至少一个梁布置成在所述设备的备用位置中平移或旋转到所述条带迹线外。

11.根据权利要求10所述的打磨设备，其中，在“C”形的主框架(1)的情况下，所述梁能够竖直地旋转以实现“V”开口。

12.根据权利要求1所述的打磨设备，其中，所述打磨设备能够布置成以竖直行程、以水平行程或以倾斜行程打磨金属条带的一部分。

13.根据权利要求1所述的打磨设备，其中，用于相对于所述条带(6)的连续运动方向以限定的速度横向和前后移动所述硬部件承载滑架(4)的所述装置包括回转球或滑轨。

14.根据权利要求1所述的打磨设备，其中，用于相对于所述条带(6)的连续运动方向以限定的速度横向和前后移动所述硬部件承载滑架(4)的所述装置被布置成允许优选地通过使用皮带、带齿皮带、缆绳或齿条分别驱动每个滑架(4)。

15.一种用于为了缺陷视觉检查的目的而使用根据前述权利要求中任一项所述的设备打磨或珩磨以低速连续移动的金属条带(6)表面的方法，包括以下步骤：

-将所述条带移动速度从标准速度降低到包括在1米每分钟至20米每分钟之间、优选地在10米每分钟至15米每分钟之间的值；

-将支撑所述滑架(4)的所述主框架(1)从备用位置移动到开始工作位置；

-对于每个滑架(4)，使用相应的驱动系统(2)向下移动所述硬部件(5)以使所述硬部件与所述条带(6)接触；

-通过相对于所述条带(6)运动横向能控地移动所述滑架(4)来执行打磨工作，直到获得条带的期望的打磨部分；

-对于每个滑架，使用相应的驱动系统(2)向上移动所述硬部件(5)以拉动所述硬部件(5)远离所述条带(6)；

-将支撑所述滑架(4)的所述主框架(1)从所述工作位置移动到所述备用位置；

-通过用刷子或非织造材料擦拭所述硬部件可能在备用位置执行自动清洁操作；

-再次将所述条带(6)移动速度增加到标准速度。