CN115790492A - 一种石墨保温筒上圈的自动检测装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及检测技术领域，涉及一种石墨保温筒上圈的自动检测装置及控制方法。两个内圆辊轮放置到上圈内圆面的内弧面上；检测辊压在上圈内圆面的内弧面上；压紧辊压紧上圈外圆面，位移传感器的检测探头触碰在检测盲孔底，位移传感器检测探头的移动方向平行于检测滑杆的平移方向；位移传感器采集数据，对射传感器相互对射并检测；检测部和压紧部的组合朝逆时针方向移动，上圈、检测部和压紧部的组合朝顺时针方向转动；如果采集到的数据全部落入区间[0，0.7]毫米，则上圈内圆面评判为合格，否则评判为不合格。本发明自动化检测内圆直径，采集数据快，采集数量多，测量的数据客观真实，不受主观因素影响，适合于测量大直径圆环，应用范围广。

Description

一种石墨保温筒上圈的自动检测装置及控制方法

技术领域

本发明涉及检测技术领域，具体涉及一种石墨保温筒上圈的自动检测装置及控制方法。

背景技术

拼接方式成型的石墨保温筒是由多块石墨材料拼接而成的圆筒，外直径是960毫米，内直径是910毫米，高度是410毫米，用在单晶炉石墨热场系统中，外面往往包裹石墨碳毡；石墨保温筒起保温作用，从而确保热场系统温度达到标准要求。如图1所示，石墨保温筒包括一个上圈、一个下圈、八个有孔弧板和八个无孔弧板；所述上圈有直径为960毫米的上圈外圆面和直径为D=940毫米的上圈内圆面；上圈内圆面壁上沿着圆周方向均匀布置16个上圈螺钉孔；所述有孔弧板的上端设置两个螺孔，八个有孔弧板的上端分别通过两个装配螺钉连接在上圈上，有孔弧板的外圆弧面与上圈内圆面贴合，相邻两个有孔弧板之间采用直口互锁的拼接方式连接无孔弧板，接缝处无缝隙，能阻挡外部包裹的石墨毡灰分。下圈与有孔弧板、无孔弧板的连接方向相同，不再重复描述。

传统的整体成型的石墨保温筒，由于体积较大，成型和焙烧过程中有时产生局部集中应力无法释放，容易变形甚至产生裂纹，成品率较低；成品的使用寿命往往较低，平均寿命只有4-6个月；拼接方式成型的石墨保温筒具有优越性，单个组成部件的体积较小，成型和焙烧过程中产生的局部集中应力明显减小，使用寿命可达12个月，提高一倍以上。拼接方式成型的石墨保温筒，单个组成部件可以单独包装，到客户驻地后再组装成型，运输空间大幅减小，运输费用大幅降低；单个组成部件损坏后可以单独更换，单个部件价格较低，且易拆卸和更换，有效降低了后期的维护和使用成本。

为了增强上圈和有孔弧板之间、上圈和无孔弧板之间的密封性，往往要求上圈内圆面的直径达到一定的公差要求，要求各方向的直径都要在区间[940，941.4]毫米范围内；对应地，有孔弧板和无孔弧板的外圆弧面的弧度也有严格要求，才能严格地相吻合，防止石墨毡灰分从接缝中通过。质检部门实际操作中使用量程为一米的游标卡尺测量上圈内圆面的直径，交换直径的位置，至少测量三处，做出记录，判断实际测量的直径是否在允许的区间范围，有实测直径超出该区间范围的则判定为该上圈不合格。

直径不符合要求，密封性不好，将导致较多石墨毡灰分通过缝隙进入坩埚，严重影响单晶硅产品的生产质量，生产中需要花费较多时间频繁地进行清理，影响工作效率，所以各处公差要严格控制。然而，人工测量的数据量太少，只测量三处直径，还有很多位置没有测量，很容易漏测不合格的直径，不合格的上圈销售给客户，导致装配后的石墨保温筒密封性较差，或导致无孔弧板在安装位置晃动。由于人工测量效率比较低，测量数据多则花费的时间也比较长。上圈内圆面如果有多肉、残缺现象往往很容易发现，但是如果局部弯曲、局部变薄或变厚，缺陷不是太明显，则不能直接观察出来，借助于量具才能测量出来；如果超出允许区间范围的直径没有测量到，可能会当作合格品销售给客户。人工测量的数据由于主观因素可能会造成误差，比如所测量的直径发生了偏差，没有通过圆心，导致实际测得的数值比直径偏小。

像上圈这样的大型工件需要使用量程一米长的游标卡尺测量，操作很不方便，游标卡尺自身重量是7公斤，比较重，一个人拿起来就比较费力；有些大型回转支承的内圈或者外圈直径能达到三、四米，所使用的游标卡尺自身重量几十公斤，需要至少两个人操作；每测量一个数值，都要搬运一次，卡在待测的直径上，操作非常不方便；有些大型风力发电机上用的圆环直径能超过五米，市面上采购不到量程超过五米的游标卡尺，只能使用软尺，测量的精度不高，其它通用量具都不能准确测量，所以亟需一种能准确测量大直径圆环直径的量具，代替游标卡尺。

发明内容

本发明就是针对现有技术存在的上述不足，提供一种石墨保温筒上圈的自动检测装置及控制方法，本发明能自动化检测内圆直径，采集数据快，采集数量多，测量的数据客观真实，不受主观因素影响，确保不合格上圈不会销售给客户，适合于测量大直径圆环，应用范围广。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种石墨保温筒上圈的自动检测装置，包括检测部；所述检测部包括检测支架、两个内圆辊轮、位移传感器和检测辊组件；两个所述内圆辊轮分别与检测支架通过转动副相联，两个所述内圆辊轮的旋转轴心线相平行、等高且都沿水平方向设置；检测支架上设置有检测滑套；检测辊组件包括检测滑杆、检测辊和检测辊支架；检测滑杆的下端和检测辊支架的上端固定联接，检测辊支架的下端和检测辊通过转动副相联；所述检测滑杆和检测滑套滑动配合，检测辊的轴心线方向和内圆辊轮的旋转轴心线相平行；检测滑杆和检测滑套可以通过滑动平键相联，以防止转动；检测滑杆的上端面上还设置有检测盲孔；位移传感器通过传感器安装板固定安装在检测支架上，位移传感器的检测探头触碰在检测盲孔的孔底，位移传感器检测探头的移动方向平行于检测滑杆的平移方向；检测辊和两个所述内圆辊轮分别与上圈内圆面相切，检测辊与两个所述内圆辊轮的距离相等。

所述检测滑杆上端还设有检测杆端台；所述检测部还包括检测弹簧；所述检测弹簧套设在检测滑杆外围，所述检测弹簧的下端压紧检测辊支架的上端，所述检测杆端台压紧检测滑套的上端面，这样在检测弹簧的弹性力和检测辊组件重力的共同作用下，内圆辊轮始终抵触在上圈内圆面上，防止两者相脱离。

本发明包括机架组件；所述机架组件包括机架和两个下托辊，两个下托辊分别以转动副和机架相联，两个下托辊的轴心线方向平行于内圆辊轮的旋转轴心线方向，两个下托辊之间空间的距离小于上圈外圆面的直径，上圈放在两个下托辊共同区域的上方，上圈的轴心线和下托辊的轴心线平行，两个下托辊分别与上圈相切，上圈绕自身的轴心线自由转动。下托辊的重量要做得比较大，有比较大的惯性，防止上圈往复摇摆。

所述检测部还包括伺服电机；所述伺服电机的外壳与检测支架固定联接；所述伺服电机的输出轴和其中一个内圆辊轮固定联接；伺服电机驱动内圆辊轮旋转，内圆辊轮靠摩擦力驱动上圈转动，检测部和压紧部的组合由于自重始终保持位于上圈重心的下侧。

本发明还包括压紧部；所述压紧部包括压紧支架、压紧辊、两个压紧滑杆和两个压紧弹簧；所述压紧辊和压紧支架通过转动副相联，压紧滑杆的下端分别和压紧支架固定联接；压紧滑杆的上端分别设置锥面，也就是比较大的倒角；两个压紧弹簧分别套设在两个压紧滑杆上；在两个压紧滑杆上还分别设有锁槽；在检测支架上设有两个竖直方向的压紧滑杆套，两个压紧滑杆分别和两个压紧滑杆套滑动配合；

检测支架上还设有两个水平方向的弹簧室，弹簧室的靠近压紧滑杆套的一端设有锁舌过孔，弹簧室的远离压紧滑杆套的一端设有锁杆过孔；

检测部还包括锁舌组件和两个锁定弹簧；所述锁舌组件包括两个锁舌和两个锁滑杆；所述两个锁滑杆的靠近压紧滑杆套的一端分别和两个锁舌的远离压紧滑杆套的一端固定联接，所述两个锁滑杆的远离压紧滑杆套的一端相互固定联接成为一体；锁舌上还设有背向压紧滑杆套的锁舌背端面和朝向压紧滑杆套的锁舌限位面；锁舌和锁滑杆的联接部位位于弹簧室内，两个锁滑杆分别与两个锁杆过孔滑动配合；锁定弹簧位于弹簧室内，锁定弹簧套设在锁滑杆上，锁定弹簧的第一端压紧弹簧室的第一内端面，锁定弹簧的第二端压紧锁舌背端面，锁舌限位面压紧弹簧室的第二内端面，锁舌的舌尘部位通过锁舌过孔伸出到压紧滑杆套内孔的上方；锁舌的舌尘下部还设有下斜面；锁槽的开口朝向弹簧室一侧。

检测部还包括对射第一传感器，对射第一传感器固定安装在检测支架上；压紧部还包括对射第二传感器，对射第二传感器固定安装在压紧支架上；对射第一传感器和对射第二传感器相互对射，组成对射传感器，当上圈螺钉孔从两者中间通过时产生电信号，当上圈螺钉孔没有位于两间之间时则被上圈的壁隔断，不产生电信号。

机架组件还包括空气喷嘴、电磁阀和高压空气源，所述空气喷嘴通过电磁阀与高压空气源相联接；空气喷嘴吹向上圈的内侧表面，吹净上面的灰尘，防止上面的灰尘被在检测辊或内圆辊轮下面而影响检测结果。

本发明还包括校正弧板，所述校正弧板上设有和上圈内圆面半径相等的内弧面，还设有和上圈外圆面半径相等的外弧面，其尺寸非常精确，校正弧板安装在本发明上以后，位移传感器的检测数值定义为零毫米。

本发明还包括PLC可编程控制器，所述位移传感器、对射传感器、伺服电机和电磁阀分别与PLC可编程控制器电联接。

本发明的工作过程是这样的。

1.把校正弧板的外弧面放置在两个下托辊上，把两个内圆辊轮放置到校正弧板的内弧面上，检测辊压在校正弧板的内弧面上；安装上压紧部，把此时检测辊的位移所对应的检测值定义为0毫米。当检测辊的检测探头从此进所处位置再向外伸出时检测数值是正数，当检测辊的检测探头从此位置向里缩入时检测数值是负数。

取走上压紧部、检测部和校正弧板。

2.把上圈的上圈外圆面放置在两个下托辊上。

3.把两个内圆辊轮放置到上圈内圆面的内弧面上；在检测辊组件的重压和检测弹簧弹性力共同作用下，检测辊压在上圈内圆面的内弧面上；两个内圆辊轮和检测辊始终一起压在上圈内圆面的内弧面上。

4.使锁槽的开口朝向弹簧室一侧，使两个压紧滑杆分别从两个压紧滑杆套的下端插入，从上端伸出，压紧弹簧的上端压紧压紧滑杆套的下端面；两个锥面分别靠在两个下斜面上，在锥面的推动作用下下斜面朝远离压紧滑杆套的方向摩擦平移，锁舌组件克服锁定弹簧的弹性力朝远离压紧滑杆套的方向平移，然后锁舌在压紧滑杆的侧面滑动，直到锁舌由锁定弹簧推动插入到锁槽内，压紧部被锁定，不能自行脱离出来。此时压紧辊朝上的一侧压紧上圈外圆面，在压紧弹簧的弹性力作用下能确保内圆辊轮和检测辊始终与上圈内圆面贴合，确保检测结果正确。此时对射第一传感器和对射第二传感器相互对射，但是被上圈的壁隔断。

5.电磁阀通电，空气喷嘴吹向上圈的内侧表面，吹净上面的灰尘。

6.位移传感器采集数据，对射传感器相互对射并检测；伺服电机驱动内圆辊轮旋转，检测部和压紧部的组合沿着上圈的环形移动，检测部和压紧部的组合朝逆时针方向移动，在移动时检测部和压紧部的组合的重心沿着上圈朝右上方移动，上圈、检测部和压紧部的组合处于不稳定状态，自然会在重力作用下朝顺时针方向转动，两个下托辊被动地转动，直到检测部和压紧部的组合的重心位于上圈圆心的正下方，重新回复到平衡状态；内圆辊轮不停旋转，上圈也跟着不停地旋转，自动寻找平衡状态；

在此期间，如果上圈内圆面上的点都理想化的位于直径是940毫米的圆上，则检测辊相对于检测滑套的位置不变，位移传感器的检测探头不会发生伸缩移动，位移传感器检测到的数据是零毫米；

如果上圈内圆面局部向外弯曲、局部变薄，对应位置的点偏离了上圈内圆面理想圆的位置，离上圈内圆面的圆心变远，右侧的内圆辊轮先压在该点处，该内圆辊轮会朝远离上圈内圆面圆心的方向移动，导致检测滑套和位移传感器的外壳也朝远离上圈内圆面圆心的方向移动，而检测辊仍然压在正常的上圈内圆面上，位移传感器的检测探头的高度和检测辊一样，不改变，这样检测探头会缩入位移传感器的壳体内，检测到一个负的数值（-M）毫米，其中M是正数；

伺服电机继续运行，上圈继续顺时针方向转动，检测部和压紧部的组合的重心始终位于上圈圆心的正下方，直到上述的局部变薄位置的点转动到检测辊下方，两个内圆辊轮处于正常的位置，而检测辊压到局部变薄位置的点会朝远离上圈圆心的下方平移，位移传感器的检测探头朝外伸出N毫米，其中N是正数；由于检测辊与两个所述内圆辊轮的距离相等，所以N=2*M；

伺服电机继续运行，上圈继续顺时针方向转动，检测部和压紧部的组合的重心始终位于上圈圆心的正下方，直到上述的局部变薄位置的点转动至被左边内圆辊轮压到，与右侧的内圆辊轮压在该点处相同，位移传感器检测到位移数值（-M）毫米；

所以有一处局部变薄位置的点会对应着三个有偏差的数值，而检测辊直接压到上面时检测到的数值N毫米能直接反应出该点的偏差，该数值N大于内圆辊轮压在上面时的检测数值M，可以从采集的数据中取最大值，取出数值N，作为评价上圈是否合格的指标；

如果上圈内圆面有局部上向弯曲、局部变厚，相应点朝靠近上圈圆心的方向平移，其道理与上面所述相同，只是检测探头的伸缩方向相反，检测到的数值符号相反，不再重复描述。

由于内圆辊轮和上圈内圆面都是光面，内圆辊轮驱动上圈内圆面的运动是不精确的传动，内圆辊轮的外表面旋转了若干圈，理论上正好等于上圈内圆面的周长时，实际上上圈旋转的角度稍小于一周，那么所采集的偏差数据和对应的角度之间经过一周的积累会产生较大的偏差。为了尽量减小这种偏差，还要通过对射传感器检测到上圈螺钉孔，即第一个上圈螺钉孔经过对射传感器之间时，紧跟着后面采集的数据分配到第一组，位移传感器的位置在该上圈螺钉孔顺时针方向11.25°位置处，上圈逆时针旋转22.5°时第二个上圈螺钉孔经过对射传感器之间，以第一个上圈螺钉孔的位置当作第一组数据的定位基点；以此类推，以第K个上圈螺钉孔作为第K组数据的定位基点，紧挨在后面采集的数据分配到第K组。把上圈内圆面的一周分为16段圆弧，分段取定位基点，第K段圆弧的角度误差不能累积到后面的圆弧段，角度坐标更精确。

采集完第组数据，采集过程结束。电磁阀断电，空气喷嘴停止吹气, 伺服电机停止。

伺服电机的驱动速度不宜过快，防止设备发生抖动，防止在抖动中某个瞬间内圆辊轮或检测辊脱离了上圈内圆面，防止检测部和压紧部的组合发生摇摆运动，一般运动线速度不超过300毫米/秒。

7.克服锁定弹簧的弹性力朝左移动锁舌组件，锁舌离开锁槽，压紧滑杆脱离束缚，在压紧弹簧的弹性力作用下朝下平移，从压紧滑杆套中抽出，取走压紧部；取走检测部；取走上圈。

8.数据分析，评判位移传感器采集到的所有数据，如果全部落入区间[0，0.7]毫米，则上圈内圆面评判为合格，否则，有一个数据没有落入区间[0，0.7]毫米，则上圈内圆面评判为不合格。

如果需要返修，则先寻找该不合格数据落入第几组，寻找该组对应的作为定位基点的上圈螺钉孔，再以该定位基点为基准测量相应的角度，就能更精准地找到需要返修的位置。

本发明的有益效果是：能自动化检测内圆直径，采集数据快，采集数量多，能更具体、更详细地描述出内圆的形状，所漏测的不合格直径的机率大幅减小；测量的数据客观真实，不受主观因素影响；确保不合格上圈不会销售给客户，保证石墨保温筒的质量合格；本发明不仅适用于测量石墨保温筒上圈，也能测量石墨保温筒下圈；

本发明适合于测量大直径圆环，代替游标卡尺，只需安装一次，能自动测量很多组数据，不用人工读数值，相比游标卡尺使用非常方便，可以用来测量大型轴承的内圈或外圈的直径、大型回转支承的内圈或外圈的直径、大型风力发电机上用的圆环等等，适用范围比较广，值得大力推广使用。

附图说明

图1是石墨保温筒的三维结构局部剖视示意图；

图2是上圈安装在本发明实施例1上的三维结构示意图；

图3是上圈安装在本发明实施例1上的正视图；

图4是图3中S处的局部放大视图，上圈内圆面局部向外弯曲的状况；

图5是图3中S处的局部放大视图，上圈内圆面局部变薄的状况；

图6是图3中S处的局部放大视图，上圈内圆面局部向内弯曲的状况；

图7是图3中S处的局部放大视图，上圈内圆面局部变厚的状况；

图8是检测部的三维结构局部剖视示意图；

图9是检测支架的三维结构局部剖视示意图；

图10是检测辊组件的三维结构局部剖视示意图；

图11是锁舌组件的三维结构示意图；

图12是压紧部的三维结构示意图；

图13是机架组件的三维结构示意图；

图14是校正弧板安装在本发明实施例1上的三维结构示意图；

图15是本发明实施例1控制关系示意图；

图16是本发明实施例2控制方法的工艺流程示意图。

图中：

1-石墨保温筒；11-上圈；12-下圈；13-有孔弧板；14-无孔弧板；15-装配螺钉；16-上圈内圆面；17-上圈螺钉孔；18-上圈外圆面；2-检测部；21-检测支架；211-检测滑套；212-压紧滑杆套；213-弹簧室；214-锁舌过孔；215-锁杆过孔；216-内圆辊轮孔；217-传感器安装板；22-检测辊组件；221-检测辊；222-检测滑杆；223-检测杆端台；224-检测盲孔；225-检测辊支架；23-位移传感器；24-检测弹簧；25-锁舌组件；251-锁舌；252-下斜面；253-锁舌背端面；254-锁滑杆；255-锁舌限位面；26-锁定弹簧；27-内圆辊轮；28-伺服电机；29-对射第一传感器；3-压紧部；31-压紧支架；32-压紧辊；33-压紧滑杆；331-锁槽；332-锥面；34-压紧弹簧；35-对射第二传感器；4-机架组件；41-机架；42-下托辊；43-空气喷嘴；44-电磁阀；5-校正弧板。

具体实施方式

下面将结合实施例及附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1，一种石墨保温筒上圈的自动检测装置，如图2-图15所示，包括检测部2；所述检测部2包括检测支架21、两个内圆辊轮27、位移传感器23和检测辊组件22；两个所述内圆辊轮27分别与检测支架21通过转动副相联，两个所述内圆辊轮27的旋转轴心线相平行、等高且都沿水平方向设置；检测支架21上设置有检测滑套211；检测辊组件22包括检测滑杆222、检测辊221和检测辊支架225；检测滑杆222的下端和检测辊支架225的上端固定联接，检测辊支架225的下端和检测辊221通过转动副相联；所述检测滑杆222和检测滑套211滑动配合，检测辊221的轴心线方向和内圆辊轮27的旋转轴心线相平行；检测滑杆222和检测滑套211可以通过滑动平键相联，以防止转动，图中未示出；检测滑杆222的上端面上还设置有检测盲孔224；位移传感器23通过传感器安装板217固定安装在检测支架21上，位移传感器23的检测探头触碰在检测盲孔224的孔底，位移传感器23检测探头的移动方向平行于检测滑杆222的平移方向；检测辊221和两个所述内圆辊轮27分别与上圈内圆面16相切，检测辊221与两个所述内圆辊轮27的距离相等。

如图8、图9和图10所示，所述检测滑杆222上端还设有检测杆端台223；所述检测部2还包括检测弹簧24；所述检测弹簧24套设在检测滑杆222外围，所述检测弹簧24的下端压紧检测辊支架225的上端，所述检测杆端台223压紧检测滑套211的上端面，这样在检测弹簧24的弹性力和检测辊组件22重力的共同作用下，内圆辊轮27始终抵触在上圈内圆面16上，防止两者相脱离。

如图2、图3和图13所示，本实施例包括机架组件4；所述机架组件4包括机架41和两个下托辊42，两个下托辊42分别以转动副和机架41相联，两个下托辊42的轴心线方向平行于内圆辊轮27的旋转轴心线方向，两个下托辊42之间空间的距离小于上圈外圆面18的直径，上圈11放在两个下托辊42共同区域的上方，两个下托辊42分别与上圈11相切，上圈11绕自身的轴心线自由转动。下托辊42的重量要做得比较大，有比较大的惯性，防止上圈11往复摇摆。

如图2、图3和图8所示，所述检测部2还包括伺服电机28；所述伺服电机28的外壳与检测支架21固定联接；所述伺服电机28的输出轴和其中一个内圆辊轮27固定联接；伺服电机28驱动内圆辊轮27旋转，内圆辊轮27靠摩擦力驱动上圈11转动，检测部2和压紧部3的组合由于自重始终保持位于上圈11重心的下侧。

如图2、图3和图12所示，本实施例还包括压紧部3；所述压紧部3包括压紧支架31、压紧辊32、两个压紧滑杆33和两个压紧弹簧34；所述压紧辊32和压紧支架31通过转动副相联，压紧滑杆33的下端分别和压紧支架31固定联接；压紧滑杆33的上端分别设置锥面332，也就是比较大的倒角；两个压紧弹簧34分别套设在两个压紧滑杆33上；在两个压紧滑杆33上还分别设有锁槽331；在检测支架21上设有两个竖直方向的压紧滑杆套212，两个压紧滑杆33分别和两个压紧滑杆套212滑动配合；

如图9所示，检测支架21上还设有两个水平方向的弹簧室213，弹簧室213的靠近压紧滑杆套212的一端设有锁舌过孔214，弹簧室213的远离压紧滑杆套212的一端设有锁杆过孔215；

如图8和图11所示，检测部2还包括锁舌组件25和两个锁定弹簧26；所述锁舌组件25包括两个锁舌251和两个锁滑杆254；所述两个锁滑杆254的靠近压紧滑杆套212的一端分别和两个锁舌251的远离压紧滑杆套212的一端固定联接，所述两个锁滑杆254的远离压紧滑杆套212的一端相互固定联接成为一体；锁舌251上还设有背向压紧滑杆套212的锁舌背端面253和朝向压紧滑杆套212的锁舌限位面255；锁舌251和锁滑杆254的联接部位位于弹簧室213内，两个锁滑杆254分别与两个锁杆过孔215滑动配合；锁定弹簧26位于弹簧室213内，锁定弹簧26套设在锁滑杆254上，锁定弹簧26的第一端压紧弹簧室213的第一内端面，锁定弹簧26的第二端压紧锁舌背端面253，锁舌限位面255压紧弹簧室213的第二内端面，锁舌251的舌尘部位通过锁舌过孔214伸出到压紧滑杆套212内孔的上方；锁舌251的舌尘下部还设有下斜面252；锁槽331的开口朝向弹簧室213一侧。

如图2、图3、图8和图12所示，检测部2还包括对射第一传感器29，对射第一传感器29固定安装在检测支架21上；压紧部3还包括对射第二传感器35，对射第二传感器35固定安装在压紧支架31上；对射第一传感器29和对射第二传感器35相互对射，组成对射传感器，当上圈螺钉孔17从两者中间通过时产生电信号，当上圈螺钉孔17没有位于两间之间时则被上圈11的壁隔断，不产生电信号。

如图2、图3和图13所示，机架组件4还包括空气喷嘴43、电磁阀44和高压空气源（图中未示出），所述空气喷嘴43通过电磁阀44与高压空气源相联接；空气喷嘴43吹向上圈11的内侧表面，吹净上面的灰尘，防止上面的灰尘被在检测辊221或内圆辊轮27下面而影响检测结果。

如图14所示，本实施例还包括校正弧板5，所述校正弧板5上设有和上圈内圆面16半径相等的内弧面，还设有和上圈外圆面18半径相等的外弧面，其尺寸非常精确，校正弧板5安装在本实施例上以后，位移传感器23的检测数值定义为零毫米。

如图15所示，本实施例还包括PLC可编程控制器，所述位移传感器23、对射传感器、伺服电机28和电磁阀44分别与PLC可编程控制器电联接。

本实施例的工作过程是这样的。

1.把校正弧板5的外弧面放置在两个下托辊42上，把两个内圆辊轮27放置到校正弧板5的内弧面上，检测辊221压在校正弧板5的内弧面上；安装上压紧部3，把此时检测辊221的位移所对应的检测值定义为0毫米。当检测辊221的检测探头从此进所处位置再向外伸出时检测数值是正数，当检测辊221的检测探头从此位置向里缩入时检测数值是负数。

取走上压紧部3、检测部2和校正弧板5。

2.把上圈11的上圈外圆面18放置在两个下托辊42上。

3.把两个内圆辊轮27放置到上圈内圆面16的内弧面上；在检测辊组件22的重压和检测弹簧24弹性力共同作用下，检测辊221压在上圈内圆面16的内弧面上；两个内圆辊轮27和检测辊221始终一起压在上圈内圆面16的内弧面上。

4.使锁槽331的开口朝向弹簧室213一侧，使两个压紧滑杆33分别从两个压紧滑杆套212的下端插入，从上端伸出，压紧弹簧34的上端压紧压紧滑杆套212的下端面；两个锥面332分别靠在两个下斜面252上，在锥面332的推动作用下下斜面252朝远离压紧滑杆套212的方向摩擦平移，锁舌组件25克服锁定弹簧26的弹性力朝远离压紧滑杆套212的方向平移，然后锁舌251在压紧滑杆33的侧面滑动，直到锁舌251由锁定弹簧26推动插入到锁槽331内，压紧部3被锁定，不能自行脱离出来。此时压紧辊32朝上的一侧压紧上圈外圆面18，在压紧弹簧34的弹性力作用下能确保内圆辊轮27和检测辊221始终与上圈内圆面16贴合，确保检测结果正确。此时对射第一传感器29和对射第二传感器35相互对射，但是被上圈11的壁隔断。

5.电磁阀44通电，空气喷嘴43吹向上圈11的内侧表面，吹净上面的灰尘。

6.位移传感器23采集数据，对射传感器相互对射并检测；伺服电机28驱动内圆辊轮27旋转，检测部2和压紧部3的组合沿着上圈11的环形移动，如图3所示，检测部2和压紧部3的组合朝逆时针方向移动，在移动时检测部2和压紧部3的组合的重心沿着上圈11朝右上方移动，上圈11、检测部2和压紧部3的组合处于不稳定状态，自然会在重力作用下朝顺时针方向转动，两个下托辊42被动地转动，直到检测部2和压紧部3的组合的重心位于上圈11圆心的正下方，重新回复到平衡状态；内圆辊轮27不停旋转，上圈11也跟着不停地旋转，自动寻找平衡状态；

在此期间，如果上圈内圆面16上的点都理想化的位于直径是940毫米的圆上，则检测辊221相对于检测滑套211的位置不变，位移传感器23的检测探头不会发生伸缩移动，位移传感器23检测到的数据是零毫米；

如果上圈内圆面16有局部向外弯曲、局部变薄，如图4和图5所示，对应位置的点偏离了上圈内圆面16理想圆的位置，离上圈内圆面16的圆心变远，右侧的内圆辊轮27先压在该点处，该内圆辊轮27会朝远离上圈内圆面16圆心的方向移动，导致检测滑套211和位移传感器23的外壳也朝远离上圈内圆面16圆心的方向移动，而检测辊221仍然压在正常的上圈内圆面16上，位移传感器23的检测探头的高度和检测辊221一样，不改变，这样检测探头会缩入位移传感器23的壳体内，检测到一个负的数值（-M）毫米，其中M是正数；

伺服电机28继续运行，上圈11继续顺时针方向转动，检测部2和压紧部3的组合的重心始终位于上圈11圆心的正下方，直到上述的局部变薄位置的点转动到检测辊221下方，两个内圆辊轮27处于正常的位置，而检测辊221压到局部变薄位置的点会朝远离上圈11圆心的下方平移，位移传感器23的检测探头朝外伸出N毫米，其中N是正数；由于检测辊221与两个所述内圆辊轮27的距离相等，所以N=2*M；

伺服电机28继续运行，上圈11继续顺时针方向转动，检测部2和压紧部3的组合的重心始终位于上圈11圆心的正下方，直到上述的局部变薄位置的点转动至被左边内圆辊轮27压到，与右侧的内圆辊轮27压在该点处相同，位移传感器23检测到位移数值（-M）毫米；

所以有一处局部变薄位置的点会对应着三个有偏差的数值，而检测辊221直接压到上面时检测到的数值N毫米能直接反应出该点的偏差，该数值N大于内圆辊轮27压在上面时的检测数值，可以从采集的数据中取最大值和最小值，作为评价上圈11是否合格的指标；

如果上圈内圆面16有局部上向弯曲、局部变厚，如图6和图7所示，相应点朝靠近上圈11圆心的方向平移，其道理与上面所述相同，只是检测探头的伸缩方向相反，检测到的数值符号相反，不再重复描述。

由于内圆辊轮27和上圈内圆面16都是光面，内圆辊轮27驱动上圈内圆面16的运动是不精确的传动，内圆辊轮27的外表面旋转了若干圈，理论上正好等于上圈内圆面16的周长时，实际上上圈11旋转的角度稍小于一周，那么所采集的偏差数据和对应的角度之间经过一周的积累会产生较大的偏差。为了尽量减小这种偏差，还要通过对射传感器检测到上圈螺钉孔17，即第一个上圈螺钉孔17经过对射传感器之间时，紧跟着后面采集的数据分配到第一组，位移传感器23的位置在该上圈螺钉孔17顺时针方向11.25°位置处，上圈11逆时针旋转22.5°时第二个上圈螺钉孔17经过对射传感器之间，以第一个上圈螺钉孔17的位置当作这两个上圈螺钉孔17之间数据的定位基点；以此类推，以第K个上圈螺钉孔17作为第K个上圈螺钉孔和第K+1个上圈螺钉孔之间数据的定位基点，紧挨在后面采集的数据分配到第K组。把上圈内圆面16的一周分为16段圆弧，分段取定位基点，第K段圆弧的角度误差不能累积到后面的圆弧段，角度坐标更精确。

比如，在不使用对射传感器时，上圈内圆面16上只使用一个定位基点，内圆辊轮27驱动上圈11旋转至175°时检测到这一点产生了1毫米的偏差，使用内圆辊轮27的周长去测量上圈内圆面16的弧段长度，理论上旋转到175°时，可能实际上只转了174°,产生了1°的误差；实际是在175°时产生的1毫米的偏差，而测试结果中却记载了在174°时产生的1毫米的偏差，产生的偏差较大。使用了对射传感器时，使用了16个定位基点，从第一个定位基点转到第8个，转过了157.5°，然后从第8个定位基点开始测量和记算角度，再转过17.5°达到产生的1毫米的偏差的位置，使用内圆辊轮27的周长去测量上圈内圆面16的弧段长度，从第8个定位基点开始测量出17.5°的弧段，测量17.5°的弧段明显变短，可能只产生了0.1°的定位误差，定位精度能大幅提高；检测结束后，如果要根据检测数据去寻找到偏差位置进行返修时，寻找位置更加容易。

采集完第16组数据，采集过程结束。电磁阀44断电，空气喷嘴43停止吹气, 伺服电机28停止。

伺服电机28的驱动速度不宜过快，防止设备发生抖动，防止在抖动中某个瞬间内圆辊轮27或检测辊221脱离了上圈内圆面16，防止检测部2和压紧部3的组合发生摇摆运动，一般运动线速度不超过300毫米/秒。

7.克服锁定弹簧26的弹性力朝左移动锁舌组件25，锁舌251离开锁槽331，压紧滑杆33脱离束缚，在压紧弹簧34的弹性力作用下朝下平移，从压紧滑杆套212中抽出，取走压紧部3；取走检测部2；取走上圈11。

8.数据分析，评判位移传感器23采集到的所有数据，如果全部落入区间[0，0.7]毫米，则上圈内圆面16评判为合格，否则，有一个数据没有落入区间[0，0.7]毫米，则上圈内圆面16评判为不合格。

如果需要返修，则先寻找该不合格数据落入第几组，寻找该组对应的作为定位基点的上圈螺钉孔17，再以该定位基点为基准测量相应的角度，就能更精准地找到需要返修的位置。

实施例2，一种石墨保温筒上圈的自动检测装置的控制方法，如图16所示，包括如下步骤：

S1.定义整数K，K=0；

S2.电磁阀44通电；

S3.位移传感器23采集数据；

S4.伺服电机28启动；

S5.对射传感器检测到上圈螺钉孔17，把K+1赋给K；

S6.位移传感器23采集的数据分配到第K组；

S7.如果K不等于17则执行步骤S5；如果K等于17则执行步骤S8；

S8.位移传感器23停止采集数据；

S9.电磁阀44断电；

S10.伺服电机28停止；

S11.数据分析：如果位移传感器23采集到的所有数据全部落入区间[0，0.7]毫米，则上圈内圆面16评判为合格，否则，有一个数据没有落入区间[0，0.7]毫米，则上圈内圆面16评判为不合格。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种石墨保温筒上圈的自动检测装置，包括检测部（2）；其特征在于：所述检测部（2）包括检测支架（21）、两个内圆辊轮（27）、位移传感器（23）和检测辊组件（22）；两个所述内圆辊轮（27）分别与检测支架（21）通过转动副相联，两个所述内圆辊轮（27）的旋转轴心线相平行、等高且都沿水平方向设置；检测支架（21）上设置有检测滑套（211）；检测辊组件（22）包括检测滑杆（222）、检测辊（221）和检测辊支架（225）；检测滑杆（222）的下端和检测辊支架（225）固定联接，检测辊支架（225）的下端和检测辊（221）通过转动副相联；所述检测滑杆（222）和检测滑套（211）滑动配合，检测辊（221）的轴心线方向和内圆辊轮（27）的旋转轴心线相平行；检测滑杆（222）的上端面上还设置有检测盲孔（224）；位移传感器（23）通过传感器安装板（217）固定安装在检测支架（21）上，位移传感器（23）的检测探头触碰在检测盲孔（224）的孔底，位移传感器（23）检测探头的移动方向平行于检测滑杆（222）的平移方向；检测辊（221）和两个所述内圆辊轮（27）分别与上圈内圆面（16）相切，检测辊（221）与两个所述内圆辊轮（27）的距离相等。

2.如权利要求1所述的一种石墨保温筒上圈的自动检测装置，其特征在于：所述检测滑杆（222）上端还设有检测杆端台（223）；所述检测部（2）还包括检测弹簧（24）；所述检测弹簧（24）套设在检测滑杆（222）外围，所述检测弹簧（24）的下端压紧检测辊支架（225）的上端，所述检测杆端台（223）压紧检测滑套（211）的上端面。

3.如权利要求2所述的一种石墨保温筒上圈的自动检测装置，其特征在于：包括机架组件（4）；所述机架组件（4）包括机架（41）和两个下托辊（42），两个下托辊（42）分别以转动副和机架（41）相联，两个下托辊（42）的轴心线方向平行于内圆辊轮（27）的旋转轴心线方向，两个下托辊（42）之间空间的距离小于上圈外圆面（18）的直径，上圈（11）放在两个下托辊（42）共同区域的上方，两个下托辊（42）分别与上圈（11）相切，上圈（11）绕自身的轴心线转动。

4.如权利要求3所述的一种石墨保温筒上圈的自动检测装置，其特征在于：所述检测部（2）还包括伺服电机（28）；所述伺服电机（28）的外壳与检测支架（21）固定联接；所述伺服电机（28）的输出轴和其中一个内圆辊轮（27）固定联接；伺服电机（28）驱动内圆辊轮（27）旋转，内圆辊轮（27）靠摩擦力驱动上圈（11）转动。

5.如权利要求4所述的一种石墨保温筒上圈的自动检测装置，其特征在于：还包括压紧部（3）；所述压紧部（3）包括压紧支架（31）、压紧辊（32）、两个压紧滑杆（33）和两个压紧弹簧（34）；所述压紧辊（32）和压紧支架（31）通过转动副相联，压紧滑杆（33）的下端分别和压紧支架（31）固定联接；压紧滑杆（33）的上端分别设置锥面（332）；两个压紧弹簧（34）分别套设在两个压紧滑杆（33）上；在两个压紧滑杆（33）上还分别设有锁槽（331）；在检测支架（21）上设有两个竖直方向的压紧滑杆套（212），两个压紧滑杆（33）分别和两个压紧滑杆套（212）滑动配合；

检测支架（21）上还设有两个水平方向的弹簧室（213），弹簧室（213）的靠近压紧滑杆套（212）的一端设有锁舌过孔（214），弹簧室（213）的远离压紧滑杆套（212）的一端设有锁杆过孔（215）；

检测部（2）还包括锁舌组件（25）和两个锁定弹簧（26）；所述锁舌组件（25）包括两个锁舌（251）和两个锁滑杆（254）；所述两个锁滑杆（254）的靠近压紧滑杆套（212）的一端分别和两个锁舌（251）的远离压紧滑杆套（212）的一端固定联接，所述两个锁滑杆（254）的远离压紧滑杆套（212）的一端相互固定联接成为一体；锁舌（251）上还设有背向压紧滑杆套（212）的锁舌背端面（253）和朝向压紧滑杆套（212）的锁舌限位面（255）；锁舌（251）和锁滑杆（254）的联接部位位于弹簧室（213）内，两个锁滑杆（254）分别与两个锁杆过孔（215）滑动配合；锁定弹簧（26）位于弹簧室（213）内，锁定弹簧（26）套设在锁滑杆（254）上，锁定弹簧（26）的第一端压紧弹簧室（213）的第一内端面，锁定弹簧（26）的第二端压紧锁舌背端面（253），锁舌限位面（255）压紧弹簧室（213）的第二内端面，锁舌（251）的舌尘部位通过锁舌过孔（214）伸出到压紧滑杆套（212）内孔的上方；锁舌（251）的舌尘下部还设有下斜面（252）；锁槽（331）的开口朝向弹簧室（213）一侧。

6.如权利要求5所述的一种石墨保温筒上圈的自动检测装置，其特征在于：检测部（2）还包括对射第一传感器（29），对射第一传感器（29）固定安装在检测支架（21）上；压紧部（3）还包括对射第二传感器（35），对射第二传感器（35）固定安装在压紧支架（31）上；对射第一传感器（29）和对射第二传感器（35）相互对射，组成对射传感器，当上圈螺钉孔（17）从两者中间通过时产生电信号，当上圈螺钉孔（17）没有位于两间之间时则被上圈（11）的壁隔断。

7.如权利要求6所述的一种石墨保温筒上圈的自动检测装置，其特征在于：机架组件（4）还包括空气喷嘴（43）、电磁阀（44）和高压空气源，所述空气喷嘴（43）通过电磁阀（44）与高压空气源相联接；空气喷嘴（43）吹向上圈（11）的内侧表面。

8.如权利要求7所述的一种石墨保温筒上圈的自动检测装置，其特征在于：还包括校正弧板（5），所述校正弧板（5）上设有和上圈内圆面（16）半径相等的内弧面，还设有和上圈外圆面（18）半径相等的外弧面。

9.如权利要求7或8所述的一种石墨保温筒上圈的自动检测装置，其特征在于：还包括PLC可编程控制器，所述位移传感器（23）、对射传感器、伺服电机（28）和电磁阀（44）分别与PLC可编程控制器电联接。

10.一种如权利要求9所述的石墨保温筒上圈的自动检测装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.定义整数K，K=0；

S2.电磁阀（44）通电；

S3.位移传感器（23）采集数据；

S4.伺服电机（28）启动；

S5.对射传感器检测到上圈螺钉孔（17），把K+1赋给K；

S6.位移传感器（23）采集的数据分配到第K组；

S7.如果K不等于17则执行步骤S5；如果K等于17则执行步骤S8；

S8.位移传感器（23）停止采集数据；

S9.电磁阀（44）断电；

S10.伺服电机（28）停止；

S11.数据分析：如果位移传感器（23）采集到的所有数据全部落入区间[0，0.7]毫米，则上圈内圆面（16）评判为合格，否则评判为不合格。

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