CN100412499C

CN100412499C - 薄板多点自动测厚装置

Info

Publication number: CN100412499C
Application number: CNB2006101246377A
Authority: CN
Inventors: 沈克; 宋木清; 李小杰; 黄柏华; 刘学春; 刘文亮; 单凯军; 刘新业; 肖俊勇; 李忠武; 曾尊五; 舒琦; 舒正权
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2026-09-28
Also published as: CN1932431A

Abstract

本发明涉及一种薄板多点自动测厚装置，本发明的薄板多点自动测厚装置包括传感测量部分、电气控制部分、机架，传感测量部分包括高度规测定器，高度规测定器固定在竖直滑块上，竖直滑块嵌于竖直滑轨上，高度规测定器还与竖直驱动机构连接，竖直滑轨呈竖直布置固定在检测探头连接架上；检测探头连接架固定在水平滑块上与水平驱动机构连接；水平滑块嵌于水平滑轨上，水平滑轨固定在机架上；对应高度规测定器下方是检测平面，高度规测定器与竖直滑块之间连接有检测压头与高度规测定器平行向下，高度规测定器的测头端点比检测压头下端长出1.5～2.0mm。竖直滑轨及滑块设两对，两对竖直滑轨及滑块设在竖直螺杆两侧。水平滑轨及其水平滑块设置三对，两对在高度规测定器后侧，一对在前测上部。

Description

薄板多点自动测厚装置

技术领域

本发明涉及一种薄板多点自动测厚装置，具体地说是一种钢铁厂采用离线式对薄板同板厚度差进行多点自动检测的装置，属用于厚度计量设备领域。

背景技术

随着科学技术的发展，产品内在的高质量和外在的高品质受到同等的高度重视。(也成为用户不容忽略因素)，钢铁厂生产的钢板表面平整、同板差小已成为用户的最基本要求。目前国内外对薄板的厚度检测分在线和离线的检测，使用的各种测厚装置有射线、激光、红外和超声波等等测厚装置，检测方式有自动和手工的。在线检测，如邯郸钢铁总厂1987年公开的“热钢板在线测厚装置”，专利号86209151，该装置由机械测量探头，传动装置和数据处理系统所组成，其不足之处在于生产线改造和购买测厚装置的费用太高，同时在线检测设备的适用性、使用稳定性、维修方便性及使用寿命等多种因素，使在线检测的各种装置未被广泛使用。而离线的薄板厚度检测，则对薄板水平厚度差的检测，大多采用手工逐块多点测厚，生产厂每日三班各由2～3位操作人员对所有生产的薄板逐块逐点进行手工测厚，每块钢板检测10多个点，操作人员不停地将一块块钢板搬上搬下，手持千分卡逐点进行厚度测量，还需有一人员记录所测结果。手工测厚，操作人员劳动强度之大可以想见，而检测速度与结果也受人的操作熟练程度、体力、视力等多种人为因素影响，测量的误差较大，及时性也不够。

为此，针对目前生产中离线手工薄板同板差检测问题，设计一种价廉、适用的薄板多点自动测厚装置成为生产中急待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是解决薄板同板厚度差离线手工检测存在的问题，提供一种具有结构简单、容易制造、成本低廉、自动化程度高、操作和维护方便，使用寿命长的薄板多点自动测厚装置，达到提高工人工效和降低劳动强度，提高测量的精度，达到及时性的要求。

本发明的技术方案：本发明的薄板多点自动测厚装置包括传感测量部分、电气控制部分、机架，传感测量部分包括高度规测定器，高度规测定器固定在竖直滑块上，竖直滑块嵌于竖直滑轨上，高度规测定器还与竖直驱动机构连接，竖直滑轨呈竖直布置固定在检测探头连接架上；检测探头连接架固定在水平滑块上与水平驱动机构连接；水平滑块嵌于水平滑轨上，水平滑轨固定在机架上；对应高度规测定器下方是检测平面，高度规测定器与竖直滑块之间连接有检测压头与高度规测定器平行向下，高度规测定器的测头端点比检测压头下端长出1.5～2.0mm。

所述的薄板多点自动测厚装置，竖直滑轨及其竖直滑块设两对，竖直螺杆螺母机构布置在高度规测定器背后正中间，两对竖直滑轨及其竖直滑块设在竖直螺杆螺母机构两侧。

所述的薄板多点自动测厚装置，竖直驱动机构和水平驱动机构均由伺服电机驱动螺杆螺母机构。

所述的薄板多点自动测厚装置，水平滑轨及其水平滑块设置三对，其中两对水平滑轨、滑块在高度规测定器后侧上下布置，中间是水平驱动机构的水平螺杆螺母机构，检测探头连接架与水平螺母连接，另一对水平滑轨及其水平滑块在高度规测定器前测上部。

所述的薄板多点自动测厚装置，检测平面与机架台面之间装有减振器。

所述的薄板多点自动测厚装置，在竖直滑轨的上下安装有定位传感器。

所述的薄板多点自动测厚装置，机架下四角有可调节的平衡脚。

所述的薄板多点自动测厚装置，检测探头连接架24为直角折板，竖直滑轨和竖直螺杆固定在检测探头连接架24上；检测探头连接架24上安装有滑轨固定架24.1，2个竖直滑轨28固定在滑轨固定架24.1上，竖直滑块29安装在竖直滑轨上，2个定位传感器42安装在检测探头连接架上；检测探头连接架24上还固定有一竖直螺杆轴承座25，竖直螺杆轴承座一端连接竖直靠背轮37，另一端装有带竖直滚珠螺母27的直向螺杆26，竖直滑块和竖直滚珠螺母上固定压头板36，压头板一端有检测压头35；高度规固定器33将高度规测定器32固定在压头板上。

本实用新型的薄板多点自动测厚装置具有如下优点：

1、本发明的测厚装置采用三对水平滑轨及其水平滑块，其中两对在高度规测定器后侧上下，中间是水平螺杆螺母机构，另一对在高度规测定器前侧上部，将高度规测定器上下、前后可靠定位，保证了高度规测定器的垂直度。

2.竖直滑轨及其竖直滑块设两对，竖直螺杆螺母机构布置在高度规测定器背后正中间，保证了高度规测定器竖直方向运动的稳定性。

3.检测平面与机架台面之间装有减振器，调试减振器与检测平板达到平衡，并使检测平板与检测试样平台平面保持在同一平面，才能保证薄板测厚的准确度和精度。

4.本装置还设计了多个定位传感器，保证检测传感单元在使用过程中不受左右和上下撞击，提高装置使用寿命。

5、本测厚装置进行测厚时，操作简单、方便直观、安全可靠，操作时只需选定某一程序，就能自动进行检测，自动将检测结果保存记录，通过厂内网络及时将结果报告给相关的部门，提高产品质量。

6、本测厚装置的使用，代替了手工测量，大大降低了操作人员的劳动强度，提高工人工效，特别是克服了手工测量中多种人为因素造成的测量误差，提高了测量的精度和及时性，满足了高速大生产的要求。

使用本装置具备了高精度，高效率，同时有了数据库，使统计与查询更方便快捷。结构简单，容易制造，成本低廉，外形美观。

附图说明

图1为本发明薄板多点自动测厚装置的结构示意图。

图2为本测厚装置图1中传感测量部分结构示意图。

图3为测厚装置图1A-A向剖面结构示意图。

图4：为本测厚装置图1B-B向剖面俯视示意图。

图中、图3：1为平衡脚、1.1为机架台面、2为机架、3为机架底座、4为中间支板、5为中间继电器、6为电气控制器、7为直流电源、8为伺服驱动器、9为电源空气开关、10为轴流风机、11为数码显示器、12为水平伺服电机、13为靠背轮、14为螺杆轴承座、15为水平滑轨、16为水平滑轨的滑块、17为滑轨固定架、18为水平螺杆、19为水平螺杆的螺母、20为检测平面、21为减振器、22为水平螺杆支撑座、23为拖链固定架、24为检测探头连接架、滑轨固定架24.1、28为竖直滑轨、29为竖直滑轨的滑块、30为高度规电源接口、31为高度规信息接口、32为高度规测定器。33为高度规固定器、34为高度规测头、35为检测压头、36为压头板、37为竖直靠背轮、38为减速机连接架、39为减速机、40为竖直驱动电机、41为电容、42为定位传感器、43为拖链、44为检测试样平台。

图2中：23为拖链固定架、25为竖直螺杆轴承座、26为竖直螺杆、27为竖直螺杆滚珠螺母、28为竖直滑轨、29为竖直滑轨的滑块、30为高度规电源接口、31为高度规信息接口、32为高度规测定器。33为高度规固定器、34为高度规测头、35为检测压头、37为竖直靠背轮、38为减速机连接架、41为电容。

图4：为本测厚装置图1B-B向剖面俯视示意图，图中8为伺服驱动器、20为检测平面、23为拖链固定架、42为定位传感器、45为标尺、46为操作面板。

具体实施方式

本发明的薄板多点自动测厚装置包括传感测量部分、电气控制部分、机架，传感测量部分包括高度规测定器，高度规测定器固定在竖直滑块上，竖直滑块嵌于竖直滑轨上，高度规测定器还与竖直驱动机构连接，竖直滑轨呈竖直布置固定在检测探头连接架上；检测探头连接架固定在水平滑块上与水平驱动机构连接；水平滑块嵌于水平滑轨上，水平滑轨固定在机架上；对应高度规测定器下方是检测平面，高度规测定器与竖直滑块之间连接有检测压头与高度规测定器平行向下，高度规测定器的测头端点比检测压头下端长出1.5～2.0mm。

竖直滑轨及其竖直滑块设两对，竖直螺杆螺母机构布置在高度规测定器背后正中间，两对竖直滑轨及其竖直滑块设在竖直螺杆螺母机构两侧。

竖直驱动机构和水平驱动机构均由伺服电机驱动螺杆螺母机构。

水平滑轨及其水平滑块设置三对，其中两对在高度规测定器后侧上下，中间是水平螺杆螺母机构，检测探头连接架与水平螺母连接，另一对水平滑轨及其水平滑块在高度规测定器前测上部。

检测平面与机架台面之间装有减振器。

在竖直滑轨的上下安装有定位传感器。

机架下四角有可调节的平衡脚。

检测探头连接架24为直角折板，竖直滑轨和竖直螺杆固定在检测探头连接架24上；检测探头连接架24上安装有滑轨固定架24.1，2个竖直滑轨28固定在滑轨固定架24.1上，竖直滑块29安装在竖直滑轨上，2个定位传感器42安装在检测探头连接架上；检测探头连接架24上还固定有一竖直螺杆轴承座25，竖直螺杆轴承座一端连接竖直靠背轮37，另一端装有带竖直滚珠螺母27的直向螺杆26，竖直滑块和竖直滚珠螺母上固定压头板36，压头板一端有检测压头35；高度规固定器33将高度规测定器32固定在压头板上。

下面结合实施例进一步详述本实用新型薄板多点自动测厚装置结构：

实施例1，如图1：

1、制作装置的机架2，尺寸：1800×480×510mm，用角钢和槽钢制作机架的底座和框架，中间支板4用6mm的钢板制作，由图1可见支板4将机架分隔出左侧的电气小室。在机架底座3下方必须安装四个平衡脚1；为了使装置美观，选用不锈钢板制作装置的外壳。

2、安装机械部分。如图1、图2、图3、图4：

①先在机架的中部安装检测试样平台44、再安装减振器21和检测平面20，安装时注意调试减振器与检测平板的平衡，并使检测平板与检测试样平台上平面保持在同一平面，检测平面20前的不锈钢面板上固定标尺45；

本薄板多点自动测厚装置，检测平板必须选用高硬度的材料制作，且要求表面平整度高。这是因为在每一测厚点高度规测头34压紧检测平板的瞬间，向下压产生的测量力≤1.5N，如果检测平板硬度不够，被高度规测头压几次就可能打出凹印，从而破坏了检测平板的表面平整度，影响测量结果。为了减少检测平板受到高度规测头的冲击力，在检测平板与机架台面1.1之间还要安装减振器21，调试减振器与检测平板达到平衡，并使检测平板与检测试样平台44上平面保持在同一平面，才能保证薄板测厚的准确度和精度。调试检测平板与减振器并使之与检测试样平台的上平面保持在同一平面，这是安装调试本装置的关键技术之一。

②分别把滑轨固定架17安装到机架前后侧，选用韩国产的SBR20-1400圆形直线轴承及其配套的滑块作水平滑轨15和水平滑轨的滑块16，水平滑轨为φ20×1400mm长的圆形直线轴承，把3块水平滑轨的滑块分别装在水平滑轨上，并将水平滑轨用螺丝固定在滑轨固定架17上，安装的关键技术是保证3对水平滑轨间互相平行；

③在机架右侧的支板4上安装螺杆支撑座22，在中间支板上安装螺杆轴承座14，水平螺杆18选用φ25×1500mm长的滚珠螺杆，将其一端先固定在螺杆支撑座中，再把另一端固定在螺杆轴承座中，安装的关键技术是保证水平螺杆与3根水平滑轨间互相平行，同时在螺杆轴承座的另一端安装靠背轮13；

④把水平螺杆的螺母19安装在水平螺杆上，并与检测探头连接架24固定好，再将3块水平滑轨的滑块16分别固定到检测探头连接架24上；

⑤检测探头连接架24是固定在机架上的直角折板，在检测探头连接架24上安装滑轨固定架24.1，选用φ16×180mm的圆形直线轴承作竖直滑轨28，配套的竖直滑轨的滑块29选用的规格φ16×100mm。将2根装有竖直滑轨的滑块29的竖直滑轨28固定在滑轨固定架24.1上，调试使2竖直滑轨相互平行；将2个定位传感器42安装到检测探头连接架上；

⑥安装竖直螺杆支撑座，再把竖直螺杆轴承座25固定在检测探头连接架上，选用φ16×180mm的滚珠螺杆作竖直螺杆26，选用φ16×65mm滚珠螺母作竖直滚珠螺母27，把带有竖直滚珠螺母的竖直螺杆固定到竖直螺杆支撑座和竖直螺杆轴承座中，调试使竖直螺杆与2竖直滑轨相互平行；

⑦将竖直滑轨的滑块和竖直滚珠螺母分别固定在压头板36上，压头板焊有检测压头35的一端朝下；

⑧用高度规固定器33将高度规固定在压头板上，注意使高度规测头34的端点比检测压头35下端长出1.5～2.0mm；

⑨竖直螺杆轴承座一端接竖直靠背轮37，把减速机39和电机40安装到竖直靠背轮37上，用减速机上配带的4个大螺杆把减速机固定在检测探头连接架24上，4个大螺杆构成减速机连接架38；将启动电机用的电容41安装在检测探头连接架24上。

⑩把拖链固定架23安装到检测探头连接架24上，缆线集束在拖链43中。

本发明的薄板多点自动测厚装置，机械传动中测量传感单元主要沿着平行的3根水平滑轨15和水平螺杆18作左右水平运动，沿着平行的2根竖直滑轨28和竖直螺杆26作上下竖直运动。滑轨和滑块可选用圆形的直线轴承及其配套的滑块，也可选用扁方形的线性滑轨及其配套的滑块，水平螺杆选用滚珠螺杆，水平螺杆上装有与其配套的水平螺杆的螺母19。3根水平滑轨与水平螺杆均平行安装，这样使固定在水平螺杆的螺母19和水平滑轨滑块16上的测量传感单元作水平运动时才能消除噪音和获得最佳的顺畅度。在水平螺杆上方设计2根水平滑轨，是保证检测压头35在每一测厚点压紧被测板瞬间高度规测头不产生前后位移。竖直螺杆26和竖直滚珠螺母27同样选用滚珠螺杆及其配套的滚珠螺母，竖直滑轨28同样必须与竖直螺杆保持平行。确保每一水平滑轨与水平螺杆的平行，竖直滑轨与竖直螺杆的平行，也是安装调试本装置的关键技术之一。

高度规测定器上有高度规电源接口30、高度规信息接口31、高度规固定器33和可伸缩的高度规测头34。

本发明的薄板多点自动测厚装置，由于测量传感单元必须不停地进行水平与竖直运动，为了使跟随测量传感单元运动的缆线处于安全和整齐状态，在检测探头连接架上设计了拖链固定架23，将缆线集束在拖链43中，减少了测量传感单元在运行中发生故障，同时也保持了装置美观。

本发明为保证测量传感单元在操作中的安全，在检测探头连接架水平运行行程的两侧支板上设计有2个定位传感器42，以保证测量传感单元水平左右运行时不撞击支板，在检测探头连接架上还设计有2个定位传感器42，以保证测量传感单元上下竖直运行时不受撞击。

3、电气控制部分：

本发明的薄板多点自动测厚装置，所采用的电气部件均选用市售产品。

如图1，电气控制部分在左端电气小室中分别安装中间继电器5、电气控制器6(包括PLC及其辅助电路或计算机)、直流电源7。伺服驱动器8、电源空气开关9、轴流风机10、数码显示器11、水平伺服电机12。

本发明的薄板多点自动测厚装置在电气小室的面板上设有操作面板，设计了手动/自动、启动、急停、横左、横右、直上和直下按钮。“手动/自动”旋钮是系统工作模式的切换。当装置需要进行调试、维护或维修时，可将操作旋钮置于“手动”位置，系统工作在手动状态时，操作面板上的按钮都能执行指令，可以通过手动按钮来改变测量传感单元运行状态。“急停”按键是使系统紧急停止，系统的所有的输出都会关闭，再要启动系统时一定要把此按键先旋出，否则系统不工作。横左、横右、直上和直下按钮是测量传感单元行走方向的标志，横左、横右只有测量传感单元在上极限的时候才能执行指令。操作面板上方的前面板上还设有故障指示灯，“故障指示”灯是当伺服驱动器报警后亮灯。当进行薄板厚度实测时，须将操作旋钮复位，置于“自动”位置，系统才进入“自动”工作状态，按“启动”键启动装置自动运行。

在操作面板上方的前面板上安装报警指示灯，再安装操作面板46，将各部件间电路连接并逐一确认好。最后将电气小室外壳安装好。接上计算机。测厚装置就制作完成了。装置的主要技术指标：测量长度500～1300mm、测量厚度0～12mm、测量精度±6μm、测量15个点行程时间2分20秒。

本发明的测厚装置，其多点自动测厚是指对每一薄板15个点自动连续测厚，本装置对15个检测点作了精心设计，15个检测点是以薄板两端点为起始点，对称选定在5mm、15mm、25mm、35mm、50mm、75mm、115mm和中心点，因此无论薄板多长，无论每一薄板测厚时从左向右测量，或从右向左测量，所测的点位都是相同的。

本发明的薄板多点自动测厚装置电气控制部分选用计算机，在计算机中预先编制好各种软件，可通过多个界面完成测厚操作，测量软件还具备对测量数据自动查询和统计功能，界面友好。操作人员进行薄板厚度检测的步骤是：

1、操作人员首先必须认真仔细地将操作班次时间、操作者、钢板的长度及钢板号等数据准确输入计算机中；

2、进入零位测量步骤，装置在进行每批次薄板测厚时，都需自动在检测平板(20)上先测出左行和右行15个点的基础高度，即往返30个点，我们称之为左行h₀₁、h₀₂……h₀₁₅和右行h₀₁₅、h₀₁₄……h₀₁；

3、把被测薄板平放在检测试样平台(44)上，装置自动测出被测薄板相应的h₁、h₂……h₁₅，计算机依次将δ_1厚＝h₀₁-h₁、……δ_15厚＝h₀₁₅-h₁₅的结果计算出，再直观地将δ_1厚……δ_15厚显示在计算机屏幕上，在测量第2块薄板时自动将第1块薄板的结果保存到数据库中；

4、如果同班次中需检测不同规格的薄板，还需重新输入薄板的长度，重复2和3的步骤；

5、打印检测结果，并通过厂内网络最及时将结果报告给生产线，及时对生产中相关参数进行调整；

6、在每班次交接班前必须点击保存与更新按键，确保每班次的测量数据保存到系统总数据库中；

7、在需要时可进入历史数据查询的界面，可以“按时间/按板宽/按操作者/按班次”中的一项或多项进行查询。

并通过厂内网络最及时将结果报告给生产线，及时对生产中相关参数进行调整；在操作完成后点击保存与更新按键，确保本班次的测量数据保存到系统总数据库中；全部操作可在3分钟内完成。

Claims

1. 一种薄板多点自动测厚装置，包括传感测量部分、电气控制部分、机架，其特征在于：传感测量部分包括高度规测定器，高度规测定器固定在竖直滑块上，竖直滑块嵌于竖直滑轨上，高度规测定器还与竖直驱动机构连接，竖直滑轨呈竖直布置固定在检测探头连接架上；水平滑块嵌于水平滑轨上，水平滑轨固定在机架上；检测探头连接架固定在水平滑块上与水平驱动机构连接；对应高度规测定器下方是检测平面，高度规测定器与竖直滑块之间连接有检测压头与高度规测定器平行向下，高度规测定器的测头端点比检测压头下端长出1.5～2.0mm。

2. 根据权利要求1所述的薄板多点自动测厚装置，其特征在于：竖直滑轨及其竖直滑块设两对，竖直驱动机构的竖直螺杆螺母机构布置在高度规测定器背后正中间，两对竖直滑轨及其竖直滑块设在竖直螺杆螺母机构两侧。

3. 根据权利要求1或2所述的薄板多点自动测厚装置，其特征在于：竖直驱动机构和水平驱动机构均由伺服电机驱动螺杆螺母机构。

4. 根据权利要求1或2所述的薄板多点自动测厚装置，其特征在于：水平滑轨及其水平滑块设置三对，其中两对水平滑轨、滑块在高度规测定器后侧上下布置，中间是水平驱动机构的水平螺杆螺母机构，检测探头连接架与水平螺母连接，另一对水平滑轨及其水平滑块在高度规测定器前测上部。

5. 根据权利要求1或2所述的薄板多点自动测厚装置，其特征在于：检测平面与机架台面之间装有减振器。

6. 根据权利要求1或2所述的薄板多点自动测厚装置，其特征在于：在竖直滑轨的上下安装有定位传感器。

7. 根据权利要求1或2所述的薄板多点自动测厚装置，其特征在于：机架下四角有可调节的平衡脚。

8. 根据权利要求1或2所述的薄板多点自动测厚装置，其特征在于：检测探头连接架(24)为直角折板，竖直滑轨和竖直螺杆固定在检测探头连接架(24)上；检测探头连接架(24)上安装有滑轨固定架(24.1)，2个竖直滑轨(28)固定在滑轨固定架(24.1)上，竖直滑块(29)安装在竖直滑轨上，2个定位传感器(42)安装在检测探头连接架上；检测探头连接架(24)上还固定有一竖直螺杆轴承座(25)，竖直螺杆轴承座(25)一端连接竖直靠背轮(37)，另一端连接装有带竖直滚珠螺母(27)的竖直螺杆(26)，竖直滑块和竖直滚珠螺母上固定压头板(36)，压头板一端有检测压头(35)；通过高度规固定器(33)将高度规测定器(32)固定在压头板上。