CN110977763A - 数控轧辊磨床的辊形精密在线测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控轧辊磨床的辊形精密在线测量系统，包括测量架、测量箱体、摇臂驱动装置、第一测量头、第二测量头、第一支座、第二支座、第一测量驱动装置、第二测量驱动装置、第一直线光栅、第二直线光栅和控制系统，本发明通过摇臂带动第一测量头和第二测量头到达在线加工的轧辊圆周外侧，并且第一测量头和第二测量头连线过轧辊中心，通过第一测量头、第二测量头接触轧辊进行位移测量以及第一直线光栅和第二直线光栅进行第一支座和第二支座位移进行测量，控制系统根据测量头和直线光栅测量值进行综合计算获取轧辊精确的辊径数值，测量精度高，测量效率高，实现了在线高精度、高效率辊形测量。

Description

数控轧辊磨床的辊形精密在线测量系统

技术领域

本发明涉及一种轧辊表面加工设备，特别涉及一种数控轧辊磨床的辊形精密在线测量系统。

背景技术

轧辊是金属轧制成型的关键工具，轧辊辊型的精确度及高质量的轧辊表面是保证金属轧制产品成型过程中的基本要求。目前的辊形测量装置，跟轧辊磨削不能同时进行，对轧辊辊形的控制不及时，轧辊磨削效果不理想。

发明内容

为了弥补以上不足，本发明提供了一种数控轧辊磨床的辊形精密在线测量系统，该轧辊磨床的辊形在线测量可以实时在线获取轧辊直径及辊形的真实状况，测量效率高，测量精度高。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种数控轧辊磨床的辊形精密在线测量系统，包括测量架、测量箱体、摇臂驱动装置、第一测量头、第二测量头、第一支座、第二支座、第一测量驱动装置、第二测量驱动装置、第一直线光栅、第二直线光栅和控制系统，所述测量架定位于轧辊磨床机架上，摇臂安装于测量架上，摇臂一端能够远离和靠近轧辊磨床上在线加工的轧辊，摇臂驱动装置驱动摇臂运动，第一支座和第二支座分别能够沿平行的直线往复滑动定位于摇臂上，第一测量驱动装置和第二测量驱动装置分别驱动第一支座和第二支座运动，第一测量头和第二测量头分别固定安装于第一支座和第二支座一端部，第一测量头和第二测量头恰能接触在线加工的轧辊圆周外侧两相对侧壁，第一测量头和第二测量头通过电信号与控制系统通信，第一直线光栅和第二直线光栅分别固定安装于摇臂上，第一直线光栅和第二直线光栅分别能够测量第一支座和第二支座运动距离并传信于控制系统，控制系统能够根据第一测量头、第二测量头、第一直线光栅和第二直线光栅检测数据进行分析计算获得在线加工轧辊实时辊径，控制系统还控制摇臂驱动装置、第一测量驱动装置和第二测量驱动装置启停。

作为本发明的进一步改进，所述测量架能够沿轧辊磨床轴向滑动的安装于轧辊磨床机架上，还设有总驱动装置，总驱动装置驱动测量架运动，控制系统控制总驱动装置运行。

作为本发明的进一步改进，所述总驱动装置为轧辊磨床的大拖板，测量架固定安装于大拖板上。

作为本发明的进一步改进，摇臂能够绕测量架上的旋转点转动，摇臂驱动装置为电动推杆，电动推杆固定端与测量架铰接，电动推杆伸缩端与摇臂侧壁铰接。

作为本发明的进一步改进，所述测量架上固定设有一限位凸台，摇臂一端固定设有定位块，所述定位块恰能够紧抵该限位凸台。

作为本发明的进一步改进，所述测量架上固定有台阶结构，摇臂一端铰接于测量架顶面，摇臂向下翻转水平时，后端的定位块与该台阶结构的间隙，限位凸台为螺接于台阶结构外侧壁上的精密调节螺栓，摇臂后端的定位块恰能够紧抵所述螺栓的头部端面。

作为本发明的进一步改进，所述摇臂包括主体部和封盖部，主体部形成一侧开口的盒体结构，封盖部恰能够固定封闭该主体部的开口，第一直线光栅和第二直线光栅均位于该主体部内侧，摇臂主体部远离铰接轴的一侧壁上形成有轴向平行的第一穿孔和第二穿孔，第一支座固定设有第一测量杆，第二支座上固定设有第二测量杆，第一测量杆能够滑动的插设于第一穿孔内，第二测量杆能够互动的插设于第二穿孔内，第一测量驱动装置和第二测量驱动装置分别驱动第一测量杆和第二测量杆直线滑动。

作为本发明的进一步改进，所述第一测量驱动装置和第二测量驱动装置均包括伺服电机和滚动导轨智能组合单元，所述滚动导轨智能组合单元固定安装于主体部内侧壁上，滚动导轨智能组合单元与伺服电机主轴同轴固连，第一测量杆和第二测量杆分别通过底座安装于对应的第一测量驱动装置和第二测量驱动装置的滚动导轨智能组合单元上。

作为本发明的进一步改进，所述第一测量杆和第二测量杆均为中空管体结构，主体部靠近铰接轴一端形成有一穿线孔，摇臂还包括一转接盒，转接盒固定安装于主体部靠近铰接轴一端外侧，转接盒上设有进线口和出线口，第一测量头和第二测量头的通讯线缆经第一测量杆和第二测量杆内部和主体部上穿线孔和转接盒上进线口进入转接盒内，第一直线光栅和第二直线光栅的通讯线缆以及第一测量驱动装置和第二测量驱动装置的电机线缆、滚动导轨智能组合单元的位置开关信号线分别通过主体部上穿线孔和转接盒上进线口进入转接盒内，各线缆在转接盒内转接后经转接盒出线口穿出与轧辊机床控制箱连接。

作为本发明的进一步改进，所述主体部和封盖部相对侧壁的封盖侧壁上设有凹槽，该凹槽内设有密封绳，主体部上第一穿孔和第二穿孔内也分别设有密封件，所述密封件动密封的套设于第一测量杆和第二测量杆外侧。

本发明的有益技术效果是：本发明通过摇臂带动第一测量头和第二测量头到达在线加工的轧辊圆周外侧，并且第一测量头和第二测量头连线过轧辊中心，通过第一测量头、第二测量头接触轧辊进行位移测量以及第一直线光栅和第二直线光栅进行第一支座和第二支座位移进行测量，控制系统根据测量头和直线光栅测量值进行综合计算获取轧辊精确的辊径数值，测量精度高，测量效率高，实现了在线高精度、高效率辊形测量。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明的主视图；

图3为本发明的俯视图；

图4为本发明的右视图；

图5为本发明检测前状态图；

图6为本发明的滚动导轨智能组合单元结构原理示意图；

图7为本发明的摇臂内部结构原理主视图；

图8为图7中A-A部剖面图；

图9为图7中B-B部剖面图；

图10为图7中C-C部剖面图。

具体实施方式

实施例：一种数控轧辊磨床的辊形精密在线测量系统，包括测量架1、测量箱体2、摇臂13驱动装置3、第一测量头4、第二测量头5、第一支座6、第二支座7、第一测量驱动装置、第二测量驱动装置、第一直线光栅8、第二直线光栅9和控制系统，所述测量架1定位于轧辊磨床机架上，摇臂13安装于测量架1上，摇臂13一端能够远离和靠近轧辊磨床上在线加工的轧辊10，摇臂13驱动装置3驱动摇臂13运动，第一支座6和第二支座7分别能够沿平行的直线往复滑动定位于摇臂13上，第一测量驱动装置和第二测量驱动装置分别驱动第一支座6和第二支座7运动，第一测量头4和第二测量头5分别固定安装于第一支座6和第二支座7一端部，第一测量头4和第二测量头5恰能接触在线加工的轧辊圆周外侧两相对侧壁，第一测量头4和第二测量头5通过电信号与控制系统通信，第一直线光栅8和第二直线光栅9分别固定安装于摇臂13上，第一直线光栅8和第二直线光栅9分别能够测量第一支座6和第二支座7运动距离并传信于控制系统，控制系统能够根据第一测量头4、第二测量头5、第一直线光栅8和第二直线光栅9检测数据进行分析计算获得在线加工轧辊实时辊径，控制系统还控制摇臂13驱动装置3、第一测量驱动装置和第二测量驱动装置启停。

测量时，通过摇臂13带动第一测量头4和第二测量头5到达在线加工的轧辊两侧，且二者连线恰经过轧辊轴心，第一测量头4和第二测量头5相互靠近接触轧辊表面实现对轧辊辊径的检测，该测量机构可以通过第一测量头4和第二测量头5的位移与第一直线光栅8和第二直线光栅9对第一支座6和第二支座7位移值进行综合计算获得轧辊直径，测量精确，测量速度快，能够实现高精度在线测量。

所述测量架1能够沿轧辊磨床轴向滑动的安装于轧辊磨床机架上，还设有总驱动装置，总驱动装置驱动测量架1运动，控制系统控制总驱动装置运行。实现实时对轧辊辊面轴向进行测量。

所述总驱动装置为轧辊磨床的大拖板11，测量架1固定安装于大拖板11上。采用伺服电机16+滚珠丝杠的方式驱动大拖板11沿轧辊轴线方向运动，通过在轧辊磨床的大拖板11带动测量架1沿轧辊磨床轴向滑动，可保证测量装置在轧辊辊面全长上完成测量，其充分利用了磨床大拖板11的空间，节省能源，还可以单独设置驱动装置，如单独的电机与滚珠丝杠副机构来实现。

摇臂13能够绕测量架1上的旋转点转动，摇臂13驱动装置3为电动推杆，电动推杆固定端与测量架1铰接，电动推杆伸缩端与摇臂13侧壁铰接。通过电动推杆控制摇臂13翻转。非测量状态下，电动推杆收缩，拉动摇臂13绕铰接轴旋转，使测量头远离轧辊；测量时，电动推杆伸长，推动摇臂13向下旋转，这时第一、二测量头连线过轧辊中心对轧辊直径进行测量。

所述测量架1上固定设有一限位凸台，摇臂13一端固定设有定位块12，所述定位块12恰能够紧抵该限位凸台。摇臂13向下旋转，使摇臂13后端的定位块12与回转轴座子上的限位凸台接触。这时第一、二测量头过轧辊中心，第一、二测量头对轧辊直径的测量。

所述测量架1上固定有台阶结构，摇臂13一端铰接于测量架1顶面，摇臂13向下翻转水平时，后端的定位块12与该台阶结构的间隙，限位凸台为螺接于台阶结构外侧壁上的精密调节螺栓，摇臂13后端的定位块12恰能够紧抵所述螺栓的头部端面。通过螺栓螺接实现定位位置的微调。

所述摇臂13包括主体部和封盖部，主体部形成一侧开口的盒体结构，封盖部恰能够固定封闭该主体部的开口，第一直线光栅8和第二直线光栅9均位于该主体部内侧，摇臂13主体部远离铰接轴的一侧壁上形成有轴向平行的第一穿孔和第二穿孔，第一支座6固定设有第一测量杆14，第二支座7上固定设有第二测量杆15，第一测量杆14能够滑动的插设于第一穿孔内，第二测量杆15能够互动的插设于第二穿孔内，第一测量驱动装置和第二测量驱动装置分别驱动第一测量杆14和第二测量杆15直线滑动。该结构将各个部件封闭在主体部和封盖部内，实现对直线光栅和第一、二测量驱动装置的保护。

所述第一测量驱动装置和第二测量驱动装置均包括伺服电机16和滚动导轨智能组合单元17，所述滚动导轨智能组合单元17固定安装于主体部内侧壁上，滚动导轨智能组合单元17与伺服电机16主轴同轴固连，第一测量杆14和第二测量杆15分别通过底座安装于对应的第一测量驱动装置和第二测量驱动装置的滚动导轨智能组合单元17上。通过两套伺服电机16和滚动导轨智能组合单元17，使第一、二测量杆移动实现不同辊径的测量。测量杆内端通过底座与滚动导轨智能组合单元17及直线光栅连接，达到轧辊直径绝对值的测量；测量杆外端安装第一、二测量头，第一、二测量头为位移传感器，测量头的体积小，结构坚固，重复精度高，线性度好，测量精度能够达到百分之一微米，达到轧辊直径变化值的测量。

所述第一测量杆14和第二测量杆15均为中空管体结构，主体部靠近铰接轴一端形成有一穿线孔，摇臂13还包括一转接盒18，转接盒18固定安装于主体部靠近铰接轴一端外侧，转接盒18上设有进线口和出线口，第一测量头4和第二测量头5的通讯线缆经第一测量杆14和第二测量杆15内部和主体部上穿线孔和转接盒18上进线口进入转接盒18内，第一直线光栅8和第二直线光栅9的通讯线缆以及第一测量驱动装置和第二测量驱动装置的电机线缆、滚动导轨智能组合单元17的位置开关信号线分别通过主体部上穿线孔和转接盒18上进线口进入转接盒18内，各线缆在转接盒18内转接后经转接盒18出线口穿出与轧辊机床控制箱连接。侧量杆为精密级空心光轴，具有精度高，质量轻的特点，方便线缆的穿设，测量头的信号线从测量杆内部进入主体部和封盖部形成的箱体空间内，安全性能高，防水性能好，隐蔽美观。箱体上端为电气元件的转接盒18，通往箱体内部的电机动力线，光栅信号线，测头信号线，滚动导轨智能组合单元17的位置开关信号线等，都在转接盒18中转接后进入轧辊磨床的控制箱体。电气线路安装方便，整洁。

所述主体部和封盖部相对侧壁的封盖侧壁上设有凹槽，该凹槽内设有密封绳，主体部上第一穿孔和第二穿孔内也分别设有密封件，所述密封件动密封的套设于第一测量杆14和第二测量杆15外侧。主体部和封盖部形成的箱体为封闭空间，封盖部表面开槽安装密封绳，防止磨削过程中水汽和杂质进入箱体内部，损坏电气结构。

Claims (10)

1.一种数控轧辊磨床的辊形精密在线测量系统，其特征在于：包括测量架(1)、测量箱体(2)、摇臂驱动装置(3)、第一测量头(4)、第二测量头(5)、第一支座(6)、第二支座(7)、第一测量驱动装置、第二测量驱动装置、第一直线光栅(8)、第二直线光栅(9)和控制系统，所述测量架定位于轧辊磨床机架上，摇臂安装于测量架上，摇臂一端能够远离和靠近轧辊磨床上在线加工的轧辊(10)，摇臂驱动装置驱动摇臂运动，第一支座和第二支座分别能够沿平行的直线往复滑动定位于摇臂上，第一测量驱动装置和第二测量驱动装置分别驱动第一支座和第二支座运动，第一测量头和第二测量头分别固定安装于第一支座和第二支座一端部，第一测量头和第二测量头恰能接触在线加工的轧辊圆周外侧两相对侧壁，第一测量头和第二测量头通过电信号与控制系统通信，第一直线光栅和第二直线光栅分别固定安装于摇臂上，第一直线光栅和第二直线光栅分别能够测量第一支座和第二支座运动距离并传信于控制系统，控制系统能够根据第一测量头、第二测量头、第一直线光栅和第二直线光栅检测数据进行分析计算获得在线加工轧辊实时辊径，控制系统还控制摇臂驱动装置、第一测量驱动装置和第二测量驱动装置启停。

2.根据权利要求1所述的数控轧辊磨床的辊形精密在线测量系统，其特征是：所述测量架能够沿轧辊磨床轴向滑动的安装于轧辊磨床机架上，还设有总驱动装置，总驱动装置驱动测量架运动，控制系统控制总驱动装置运行。

3.根据权利要求1所述的数控轧辊磨床的辊形精密在线测量系统，其特征是：所述总驱动装置为轧辊磨床的大拖板(11)，测量架固定安装于大拖板上。

4.根据权利要求1所述的数控轧辊磨床的辊形精密在线测量系统，其特征是：摇臂能够绕测量架上的旋转点转动，摇臂驱动装置为电动推杆，电动推杆固定端与测量架铰接，电动推杆伸缩端与摇臂侧壁铰接。

5.根据权利要求4所述的数控轧辊磨床的辊形精密在线测量系统，其特征是：所述测量架上固定设有一限位凸台，摇臂一端固定设有定位块(12)，所述定位块恰能够紧抵该限位凸台。

6.根据权利要求5所述的数控轧辊磨床的辊形精密在线测量系统，其特征是：所述测量架上固定有台阶结构，摇臂(13)一端铰接于测量架顶面，摇臂向下翻转水平时，后端的定位块与该台阶结构的间隙，限位凸台为螺接于台阶结构外侧壁上的精密调节螺栓，摇臂后端的定位块恰能够紧抵所述螺栓的头部端面。

7.根据权利要求1所述的数控轧辊磨床的辊形精密在线测量系统，其特征是：所述摇臂包括主体部和封盖部，主体部形成一侧开口的盒体结构，封盖部恰能够固定封闭该主体部的开口，第一直线光栅和第二直线光栅均位于该主体部内侧，摇臂主体部远离铰接轴的一侧壁上形成有轴向平行的第一穿孔和第二穿孔，第一支座固定设有第一测量杆(14)，第二支座上固定设有第二测量杆(15)，第一测量杆能够滑动的插设于第一穿孔内，第二测量杆能够互动的插设于第二穿孔内，第一测量驱动装置和第二测量驱动装置分别驱动第一测量杆和第二测量杆直线滑动。

8.根据权利要求7所述的数控轧辊磨床的辊形精密在线测量系统，其特征是：所述第一测量驱动装置和第二测量驱动装置均包括伺服电机(16)和滚动导轨智能组合单元(17)，所述滚动导轨智能组合单元固定安装于主体部内侧壁上，滚动导轨智能组合单元与伺服电机主轴同轴固连，第一测量杆和第二测量杆分别通过底座安装于对应的第一测量驱动装置和第二测量驱动装置的滚动导轨智能组合单元上。

9.根据权利要求8所述的数控轧辊磨床的辊形精密在线测量系统，其特征是：所述第一测量杆和第二测量杆均为中空管体结构，主体部靠近铰接轴一端形成有一穿线孔，摇臂还包括一转接盒(18)，转接盒固定安装于主体部靠近铰接轴一端外侧，转接盒上设有进线口和出线口，第一测量头和第二测量头的通讯线缆经第一测量杆和第二测量杆内部和主体部上穿线孔和转接盒上进线口进入转接盒内，第一直线光栅和第二直线光栅的通讯线缆以及第一测量驱动装置和第二测量驱动装置的电机线缆、滚动导轨智能组合单元的位置开关信号线分别通过主体部上穿线孔和转接盒上进线口进入转接盒内，各线缆在转接盒内转接后经转接盒出线口穿出与轧辊机床控制箱连接。

10.根据权利要求8所述的数控轧辊磨床的辊形精密在线测量系统，其特征是：所述主体部和封盖部相对侧壁的封盖侧壁上设有凹槽，该凹槽内设有密封绳，主体部上第一穿孔和第二穿孔内也分别设有密封件，所述密封件动密封的套设于第一测量杆和第二测量杆外侧。

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