CN111804737B - 一种应变式板形仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应变式板形仪，涉及金属板形检测技术领域，现有板形仪的检测范围过小，不利于准确检测带钢的板形。本方案包括芯轴、套于芯轴外周的若干片辊片，辊片侧壁上沿芯轴轴向贯穿有至少两个安装腔；辊片上位于安装腔与辊片外周壁之间的部分为形变体，安装腔包括两个形变部和连接于两个形变部之间的连通部，两个形变部绕芯轴轴线间隔设置，形变体在形变部的厚度小于形变体在连通部的厚度；形变体包括形变区和检测区；部分或全部安装腔内安装有检测组件，检测组件包括两组应变片和处理器，两组应变片分别贴于两个形变部的内壁上；检测组件和对应的形变体共同构成应变式传感器装置。通过形成整体式的传感器，可拓宽检测范围，利于准确检测。

Description

一种应变式板形仪

技术领域

本发明涉及金属板形检测技术领域，尤其是涉及一种应变式板形仪。

背景技术

带钢的板型直观上是指板带的翘曲程度，其实质是指带钢内部残余应力分布。衡量板型的指标通常包括纵向和横向两个方面的指标，纵向用平直度表示，俗称浪形，即指板带长度方向上的平坦程度；横向衡量指标则是板带的断面形状，即板宽方向上的断面分布，包括板凸度、边部减薄及局部高点等一系列概念。其中，板凸度是最为常用的横向板形代表性指标。

目前检测冷轧带钢板型的方法有很多种，按带钢与板型检测装置之间的接触方式可将其分为两大类：与带钢直接接触的平坦度检测装置为接触式板形仪，不与带钢接触的为非接触式板形仪。接触式板形仪具有信号检测直接，信号处理较易保真，但其辊面易磨损等特点；非接触式板形仪的硬件结构相对简单且易于维护，因而其造价及备品、备件要便宜得多，但非接触式板形仪的板形信号为非直接信号，信号处理的技术要求高，难度大，一般测量精度较低。

针对于接触式板形仪，如申请号为200610048380.1的中国发明专利，该专利中公开了一种可通过压磁式传感器检测单片辊外周压力，并将压力信号转化为电信号向外输出，从而得知带钢板形的分片内孔压磁式板形仪，具体为，该方案包括检测辊、轴承座、集流环、相敏检波器、低通滤波放大器、峰值保持器、数据采集板、计算机及显示器；检测辊的空心芯轴上采用过盈配合形式安装5-40个独立的辊片，在辊片的片体圆周对称位置的腔体中安装两只或四只压磁式测压传感器，用自锁调整垫将片体与压磁式传感器固定为一体。

上述这类板形仪在具体检测过程中，检测辊随带钢的运动而从属转动，而由于带钢表面可能存在纵向或横向的翘曲，则带钢抵接于单个辊片的不同时间段的压力，或抵接于各个辊片同一时间点的压力会出现起伏，这个压力变化将导致对应辊片的腔体发生一定挤压形变，而该腔体内的传感器可检测出形变压力，并以电信号形式传输出去。

但是，考虑到成本和装配难度，一个辊片上的腔体（传感器）通常只设有二到四个，且每个腔体的检测范围（形变区）在整个辊片的外周也通常只有较小的占比，最终，在检测辊的一个检测周期内（带钢带动检测辊转动一周为一个检测周期），带钢大部份的区域都不能被检测到，导致检测数据不够精准。

发明内容

本发明的目的是提供一种应变式板形仪，可提高检测准确性。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种应变式板形仪，包括芯轴、套于芯轴外周的若干片沿芯轴轴向依次排布的辊片，芯轴两端可拆卸安装有两个端片且所有辊片夹于两个端片之间，所述辊片侧壁上沿芯轴轴向贯穿有至少两个安装腔，且若干个安装腔绕芯轴轴线等间距设置；辊片上位于安装腔与辊片外周壁之间的部分为形变体，安装腔包括两个形变部和连接于两个形变部之间的连通部，两个形变部绕芯轴轴线间隔设置，形变体在形变部的厚度小于形变体在连通部的厚度；形变体包括形变区和检测区，形变区位于形变部与辊片外壁之间，检测区位于连通部与辊片外壁之间；部分或全部安装腔内安装有检测组件，且若干个检测组件绕芯轴轴线等间距设置，检测组件包括两组应变片和电连接于应变片的处理器，两组应变片分别贴于两个形变部的内壁上；检测组件和对应的形变体共同构成应变式传感器装置。

通过采用上述技术方案，通过改造辊片的结构，以使辊片、应变片、处理器共同组成一个完整的应变式传感器装置，用于检测带钢的平坦度；而且每个应变式传感器装置的检测范围取决于对应安装腔的两个形变部绕辊片轴线的跨度，两个形变部绕辊片轴线的跨度优选为45度，每个应变式传感器装置的检测范围大致有30度左右，因此，在该辊片上有四组应变式传感器装置的前提下，整个辊片上的检测范围占到了整个辊片外周壁的三分之一，相当于辊片转动一周，有三分之一的时间是处于检测状态的，从而大大提高检测准确性。

而且带钢与辊片的接触点在经过一个检测区的检测范围时，形成一个完整的检测周期，该检测周期内，检测点始终位于两组应变片之间，则两组应变片处的形变可起到互补，从而在一个检测周期内，输出更为均衡的数据。

优选的：所述辊片的端壁上开有过线槽，过线槽较安装腔更靠近辊片的轴线，过线槽连通各个安装腔，同一片辊片上的检测组件之间连接有导线，且导线设置于过线槽内；过线槽的槽底开有贯穿辊片的穿线孔。

通过采用上述技术方案，相较于通过形变部走线，本方案的通过过线槽走线，可在一定程度提高对导线的位置限定作用，而且过线槽较安装腔更靠近辊片的轴线，在转动过程中，过线槽内的导线受到的离心力更小，导线受损的概率更低。

优选的：所述导线卡嵌于过线槽内。

通过采用上述技术方案，由于将导线卡嵌在了过线槽内，则随着辊片的高速旋转，导线也不会随意翻摆，保证了导线的位置稳定性，降低导线因翻摆、碰撞而导致损坏的概率。

优选的：所述辊片与芯轴之间连接有用于限制辊片和芯轴相对转动的限位件。

通过采用上述技术方案，运行一段时间后，由于带钢沿芯轴轴向的凸度往往不一致，导致各个辊片外周壁被磨损的程度不一致，并形成阶梯槽，在后续带钢的检测中，阶梯槽会对带钢造成横阶形变，影响带钢平整度；因此，一段时间后，往往需要对辊片外周进行打磨，以保证各个辊片外周齐平。而如果辊片与芯轴之间不能固定，即存在相对转动，则各个辊片与芯轴之间会产生程度不一的磨损，使辊片不能同轴于芯轴，最终也会导致各个辊片外周不能齐平，而且这种情况下，无法通过辊片外周壁的打磨消除不平齐，进而对该板形仪造成极大的不良影响。本方案中的限位件可用于限制辊片和芯轴的相对转动及辊片的径向窜动，从而降低辊片内壁与芯轴外壁的磨损，利于各个辊片外周的齐平。

优选的：所述形变部的内壁上开有第一定位安装孔，限位件为螺栓且螺纹连接于第一定位安装孔内；芯轴周壁上开有与第一定位安装孔对应的第一螺纹孔。

通过采用上述技术方案，通过螺栓实现辊片与芯轴的定位，简单方便且实用。

优选的：所述辊片内周壁上开有第一限位槽且第一限位槽的长度方向平行于辊片轴向，限位件固定于芯轴外周壁且卡嵌于第一限位槽内。

通过采用上述技术方案，通过周向卡接，可限定辊片和芯轴的周向转动。

优选的：所述芯轴外周壁上开有第二限位槽且第二限位槽的长度方向平行于芯轴轴向，限位件固定于辊片内周壁且卡嵌于第二限位槽内。

通过采用上述技术方案，以另一种方式实现周向卡接，限定辊片和芯轴的周向转动。

优选的：所述辊片内周壁上开有第一限位槽且第一限位槽的长度方向平行于辊片轴向，所述芯轴外周壁上开有第二限位槽且第二限位槽的长度方向平行于芯轴轴向，限位件部分卡嵌于第一限位槽内且另一部分卡嵌于第二限位槽内。

通过采用上述技术方案，以另一种方式实现周向卡接，限定辊片和芯轴的周向转动。

优选的：所述辊片的端壁上开有环槽且环槽内卡嵌有密封圈。

通过采用上述技术方案，相邻两个辊片之间由于存在密封圈的抵接，则可大大降低外界的污渍进至安装腔内的概率，也就延长了应变式传感器装置的使用寿命。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.本方案通过改造辊片的结构，以使辊片、应变片、处理器共同组成一个完整的应变式传感器装置，用于检测带钢的平坦度；而且检测范围较现有技术更大，从而大大提高检测准确性；

2.本方案中，导线可卡嵌于开在辊片端壁上的过线槽内，则随着辊片的高速旋转，过线槽可限制导线随意翻摆，保证了导线的位置稳定性，降低导线因翻摆、碰撞而导致损坏的概率；

3.本方案中，限位件可限制辊片和芯轴相对转动及辊片的径向窜动，从而降低辊片内壁与芯轴外壁的磨损，利于各个辊片外周的齐平；

4.本方案中，通过形变体的形变，以带动应变片发生形变，从而形成直接的信号，具有测量精度高、信号检测直接、信号处理易保真的特点。

附图说明

图1是本发明的实施例一的结构示意图；

图2是图1中的辊片与芯轴的连接关系图，示出了辊片的侧面；

图3是图1中的连接部的结构示意图；

图4是图1中的抵接部的结构示意图；

图5是本发明的实施例二中的辊片与芯轴的连接关系图；

图6是本发明的实施例三中的辊片与芯轴的连接关系截面图；

图7是本发明的实施例四中的辊片与芯轴的连接关系截面图；

图8是本发明的实施例五中的辊片与芯轴的连接关系截面图。

图中，1、芯轴；11、穿线通道；2、辊片；21、穿孔；22、安装腔；221、形变部；222、连通部；23、形变体；231、形变区；232、检测区；24、检测组件；241、应变片；242、处理器；25、环槽；26、密封圈；27、过线槽；271、过线部；272、分支部；28、穿线孔；3、端片；31、连接部；311、安装槽；32、抵接部；321、收纳环槽；4、限位件；41、第一定位安装孔；42、第一螺纹孔；45、第一限位槽；46、第二限位槽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：参考图1，为本实施例一公开的一种应变式板形仪，包括芯轴1、套于芯轴1外周的若干片沿芯轴1轴向依次排布的辊片2，芯轴1两端可拆卸安装有两个端片3，且所有辊片2夹于两个端片3之间。

参考图2，辊片2呈圆盘状且中部开有穿孔21，辊片2侧壁上沿芯轴1轴向贯穿有四个安装腔22，且四个安装腔22绕芯轴1轴线等间距设置；辊片2上位于安装腔22与辊片2外周壁之间的部分为形变体23，安装腔22包括两个圆柱状的形变部221和连接于两个形变部221之间的连通部222，两个形变部221绕芯轴1轴线间隔设置，形变体23在形变部221的厚度小于形变体23在连通部222的厚度；形变体23包括形变区231和检测区232，形变区231位于形变部221与辊片2外壁之间，检测区232位于连通部222与辊片2外壁之间；当带钢经过辊片2外周壁并带动辊片2旋转时，如果带钢存在凸度，则带钢对不同区域的辊片2产生不同的径向力。当带钢挤压到检测区232时，形变体23将产生不同的微形变，并输出与径向力成正比的不同电信号，从而实现带钢张力的检测。

部分或全部安装腔22内安装有检测组件24，优选为四个安装腔22内均安装有检测组件24，且若干个检测组件24绕芯轴1轴线等间距设置；检测组件24可检测出形变体23的形变量，并将该形变量转化成电信号；检测组件24包括两组应变片241和电连接于应变片241的处理器242，两组应变片241分别贴于两个形变部221的内壁上；检测组件24和对应的形变体23共同构成应变式传感器装置。

上述方案中，通过改造辊片2的结构，以使辊片2、应变片241、处理器242共同组成一个完整的传感器装置，用于检测带钢的平坦度；而且每个应变式传感器装置的检测范围取决于对应安装腔22的两个形变部221绕辊片2轴线的跨度，两个形变部221绕辊片2轴线的跨度优选为45度，每个应变式传感器装置的检测范围大致有30度左右，因此，在该辊片2上有四组应变式传感器装置的前提下，整个辊片2上的检测范围占到了整个辊片2外周壁的三分之一，相当于辊片2转动一周，有三分之一的时间是处于检测状态的，从而大大提高检测准确性。

辊片2的端壁上开有环槽25，且环槽25内卡嵌有密封圈26；相邻两个辊片2之间由于存在密封圈26的抵接，则可大大降低外界的污渍进至安装腔22内的概率，也就延长了应变式传感器装置的使用寿命。

辊片2的端壁上开有过线槽27，过线槽27较安装腔22更靠近辊片2的轴线，过线槽27连通各个安装腔22，同一片辊片2上的检测组件24之间连接有导线（图中未示出），且导线卡嵌于过线槽27内；过线槽27包括一个环形的过线部271、若干条分支部272，过线部271同轴于辊片2，每个形变部221与过线部271之间均连通有至少一条分支部272。过线槽27的槽底开有贯穿辊片2的穿线孔28，某片辊片2上连出的导线可通过穿线孔28与相邻辊片2连接。上述设置中，由于将导线卡嵌在了过线槽27内，则随着辊片2的高速旋转，导线也不会随意翻摆，保证了导线的位置稳定性，降低导线因翻摆、碰撞而导致损坏的概率。

其中值得说明的是，运行一段时间后，由于带钢沿芯轴1轴向的凸度往往不一致，导致各个辊片2外周壁被磨损的程度不一致，并形成阶梯槽，在后续带钢的检测中，阶梯槽会对带钢造成横阶形变，影响带钢平整度；因此，一段时间后，往往需要对辊片2外周进行打磨，以保证各个辊片2外周齐平。而如果辊片2与芯轴1之间不能固定，即存在相对转动，则长期运行后，各个辊片2与芯轴1之间会产生程度不一的磨损，使辊片2不能同轴于芯轴1，最终也会导致各个辊片2外周不能齐平，而且这种情况下，无法通过辊片2外周壁的打磨消除不平齐，进而对该板形仪造成极大的不良影响。

本方案中，辊片2与芯轴1之间连接有限位件4，限位件4用于限制辊片2和芯轴1的相对转动；形变部221的内壁上开有第一定位安装孔41，第一定位安装孔41连通出辊片2内壁，限位件4为螺栓（图中未示出）且螺纹连接于第一定位安装孔41并伸出第一定位安装孔41；芯轴1周壁上开有与第一定位安装孔41对应的第一螺纹孔42。通过上述限位件4可限制辊片2和芯轴1的相对转动及辊片的径向窜动，从而降低辊片2内壁与芯轴1外壁的磨损，利于各个辊片2外周的齐平。

参考图1，端片3包括环状的连接部31和环状的抵接部32，连接部31套于芯轴1外周，并通过螺栓与芯轴1连接成一体，抵接部32也套于芯轴1外周，通过螺栓与连接部31连成一体，并用于夹紧辊片2。

参考图3，连接部31外周壁上沿径向向内开有四个安装槽311，四个安装槽311绕连接部31轴线等间距排布，安装槽311的槽底开有连通于连接部31内壁的螺纹孔，该螺纹孔内可安装有螺栓，并与芯轴1（见图1）上对应开设的螺纹孔连接，从而完成连接部31与芯轴1的定位；

参考图1，抵接部32（见图4）的一侧开有收纳环槽321，且连接部31位于收纳环槽321内；芯轴1内设有穿线通道11，穿线通道11一端连通出芯轴1端部，另一端连通出芯轴1外周壁，并与过线槽27连通，过线槽27内的导线最终可通过穿线通道11向芯轴1外连出。

本实施例的实施原理为：轧机上的带钢在向外输出时，会带动辊片2、芯轴1一同转动，转动过程中，倘若带钢表面存在各种凸度，则会对检测区232造成挤压，尤其使辊片2上的形变体23发生一定可回弹形变，而该形变体23对应的应变片241也将发生挤压或牵拉，从而把压力信号转变为电信号，并输送至对应的处理器242，最终通过导线向外输出该电信号，形成数据监测。

实施例二：参考图5，为本实施例二公开的一种应变式板形仪，本实施例与实施例一的区别仅在于，每个过线槽27包括有两个过线部271，且两个过线部271同心设置，分支部272不止连通于两个过线部271，且分支部272靠近辊片2轴线的一端连通出辊片2的内壁。

实施例三：参考图6，为本实施例四公开的一种应变式板形仪，本实施例与实施例一的区别仅在于：辊片2内周壁上开有第一限位槽45，且第一限位槽45的长度方向平行于辊片2轴向，限位件4呈长条状，限位件4固定于芯轴1外周壁且卡嵌于第一限位槽45内。

实施例四：参考图7，为本实施例五公开的一种应变式板形仪，本实施例与实施例一的区别仅在于：芯轴1外周壁上开有第二限位槽46，且第二限位槽46的长度方向平行于芯轴1轴向，限位件4呈长条状，限位件4固定于辊片2内周壁且卡嵌于第二限位槽46内。

实施例五：参考图8，为本实施例六公开的一种应变式板形仪，本实施例与实施例一的区别仅在于：辊片2内周壁上开有第一限位槽45，且第一限位槽45的长度方向平行于辊片2轴向，芯轴1外周壁上开有第二限位槽46，且第二限位槽46的长度方向平行于芯轴1轴向，限位件4呈长条状，限位件4部分卡嵌于第一限位槽45内，且另一部分卡嵌于第二限位槽46内。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种应变式板形仪，包括芯轴（1）、套于芯轴（1）外周的若干片沿芯轴（1）轴向依次排布的辊片（2），芯轴（1）两端可拆卸安装有两个端片（3）且所有辊片（2）夹于两个端片（3）之间，其特征在于：所述辊片（2）侧壁上沿芯轴（1）轴向贯穿有至少两个安装腔（22），且若干个安装腔（22）绕芯轴（1）轴线等间距设置；辊片（2）上位于安装腔（22）与辊片（2）外周壁之间的部分为形变体（23），安装腔（22）包括两个形变部（221）和连接于两个形变部（221）之间的连通部（222），两个形变部（221）绕芯轴（1）轴线间隔设置，形变体（23）在形变部（221）的厚度小于形变体（23）在连通部（222）的厚度；形变体（23）包括形变区（231）和检测区（232），形变区（231）位于形变部（221）与辊片（2）外壁之间，检测区（232）位于连通部（222）与辊片（2）外壁之间；部分或全部安装腔（22）内安装有检测组件（24），且若干个检测组件（24）绕芯轴（1）轴线等间距设置，检测组件（24）包括两组应变片（241）和电连接于应变片（241）的处理器（242），两组应变片（241）分别贴于两个形变部（221）的内壁上；检测组件（24）和对应的形变体（23）共同构成应变式传感器装置；所述辊片（2）与芯轴（1）之间连接有用于限制辊片（2）和芯轴（1）相对转动的限位件（4）。

2.根据权利要求1所述的一种应变式板形仪，其特征在于：所述辊片（2）的端壁上开有过线槽（27），过线槽（27）较安装腔（22）更靠近辊片（2）的轴线，过线槽（27）连通各个安装腔（22），同一片辊片（2）上的检测组件（24）之间连接有导线，且导线设置于过线槽（27）内；过线槽（27）的槽底开有贯穿辊片（2）的穿线孔（28）。

3.根据权利要求2所述的一种应变式板形仪，其特征在于：所述导线卡嵌于过线槽（27）内。

4.根据权利要求3所述的一种应变式板形仪，其特征在于：所述形变部（221）的内壁上开有第一定位安装孔（41），限位件（4）为螺栓且螺纹连接于第一定位安装孔（41）内；芯轴（1）周壁上开有与第一定位安装孔（41）对应的第一螺纹孔（42）。

5.根据权利要求3所述的一种应变式板形仪，其特征在于：所述辊片（2）内周壁上开有第一限位槽（45）且第一限位槽（45）的长度方向平行于辊片（2）轴向，限位件（4）固定于芯轴（1）外周壁且卡嵌于第一限位槽（45）内。

6.根据权利要求3所述的一种应变式板形仪，其特征在于：所述芯轴（1）外周壁上开有第二限位槽（46）且第二限位槽（46）的长度方向平行于芯轴（1）轴向，限位件（4）固定于辊片（2）内周壁且卡嵌于第二限位槽（46）内。

7.根据权利要求3所述的一种应变式板形仪，其特征在于：所述辊片（2）内周壁上开有第一限位槽（45）且第一限位槽（45）的长度方向平行于辊片（2）轴向，所述芯轴（1）外周壁上开有第二限位槽（46）且第二限位槽（46）的长度方向平行于芯轴（1）轴向，限位件（4）部分卡嵌于第一限位槽（45）内且另一部分卡嵌于第二限位槽（46）内。

8.根据权利要求1所述的一种应变式板形仪，其特征在于：所述辊片（2）的端壁上开有环槽（25）且环槽（25）内卡嵌有密封圈（26）。

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