一种高速板材厚度测量与保持装置的制作方法

本发明涉及一种高速板材厚度测量与保持装置，具体涉及一种板材在线测厚装置。

背景技术：

在钢铁、塑胶地板等板材生产企业中，用于板材的厚度检测装置普遍采用激光或红外探头为光源的摄像系统，此设备成本高，对于使用环境要求苛刻，安装和维修不易，且其精度也并不高于接触式位移传感器。而位移传感器虽然具有成本低廉、维护容易和精度较高等优势，但在复杂工业现场情况下容易受振动等因素影响，造成测量误差。

技术实现要素：

发明目的：本发明针对板材轧制环节中板材厚度的实时监测问题，提出了一种在线测厚装置，通过位移传感器在线测出厚度并将测得的数据及时反馈给PLC，由PLC控制相应的轧辊伺服电机进行调节，控制板材的厚度参数，从而实现整个系统的全闭环控制，达到预期的板材尺寸要求。

技术方案：针对上述技术问题，本发明提供的一种板材厚度检测装置，通过构建一种悬浮结构，采用位移传感器测量板材厚度，测量的尺寸数据实时反馈PLC程序处理，实现了板材生产线的全闭环控制。该装置包括引导机构和厚度测量机构。其中，引导机构用于引导板材输入到厚度测量机构中，导轮机构的底座分别通过螺栓固定在基座上，导轮机构有两个调节手轮，转动手轮调节导轮在竖直方向上的位置，调节导轮与板材贴合。

厚度测量机构共有三个测量部分组成，分别测量板材中间位置和两边边缘的厚度，通过各自的安装架安装在限位机构上，且厚度测量系统中的导轮中心线与引导机构的导轮中心线处于同一水平线。这样整个引导机构和传感器测量机构构成了一个悬浮机构，悬浮机构可随板材厚度变化上下浮动。

具体地，本发明提供了一种高速板材厚度测量与保持装置，包括底座、用于测量板材厚度的厚度测量机构以及用于引导板材输入到厚度测量机构中的引导机构；其中，所述引导机构包括固定于底座上的两个导轮基座、设置在导轮基座上的螺纹杆、与螺纹杆转动连接的驱动块、两端分别与驱动块固定连接的安装轴、通过滚动轴承与安装轴转动连接的引导轮，以及与螺纹管固定连接的手轮；所述厚度测量机构包括固定于底座上的测量机构安装座、固定连接在测量机构安装座上的第一测量组件、第二测量组件和第三测量组件，以及用于限制测量组件运动自由度的限位机构；所述第一/第二和第三测量组件包括与所述引导轮位于同一平面的测量轮，以及固定于测量机构安装座上的、用于安装传感器的安装架。

第一测量组件和第三测量组件位于两侧，用于测量板材边缘的厚度，第二测量组件位于中间，用于测量板材中部的厚度，从而能够获得更为准确的测量数据。引导轮和测量轮的中心线位于同一平面。当引导机构将板材引入时，测量机构随板材厚度的变化而上下浮动，位移传感器记录位移的距离，从而计算板材的厚度。通过三组测量数据，能够更加准确的记录板材的厚度。

在进一步的实施例中，所述测量机构安装座包括安装板、固定在安装板上的若干个竖直支撑杆，以及与竖直支撑杆固定连接的横向支撑杆；所述安装板通过安装支腿与底座固定连接。所述测量轮与传感器安装架固定连接，在外力的作用下，即在板材的挤压下，测量轮可沿传感器安装架轴线的方向移动。接触式位移传感器根据导轮及传感器安装架的移动距离计算板材的厚度。所述横向支撑杆为至少两组，其两端分别与竖直支撑杆和安装架固定连接。两组及以上的横向支撑架能够限定安装架的自由度，即安装架无法在前后和左右的方向上移动，从而可以减少测量误差。所述限位机构包括两组通过加强杆相互连接的限位圈，每个限位圈上设置有两个挡块。通过四个设置于测量轮四周的挡块，可以限定测量轮的晃动，使其仅能够在竖直方向上移动，从而获得更为准确的测量数据。

在更进一步的实施例中，提供一种板材在线测厚装置，其包括底座、引导机构和厚度测量机构，引导机构和厚度测量机构固定在底座上，厚度测量机构包括固定支架、限位机构、悬浮机构和接触式位移传感器，所述固定支架与底座连接，限位机构与固定支架和悬浮机构连接，接触式位移传感器安装在悬浮机构上；所述限位机构为三组，第一限位机构安装在固定支架的中间位置，第二限位机构与第三限位机构分别安装在固定支架的两侧位置；第一、二、三限位机构均包括水平限位机构和旋转限位机构，旋转限位机构与水平限位机构连接，水平限位机构固定在固定支架上，所述第一限位机构的旋转限位机构比第二、三限位机构的旋转机构长；所述水平限位机构包括安装柱和限位杆，两根限位杆分别固定在安装柱的上下两端，所述旋转限位机构包括挡块和加强杆。

优选的，所述悬浮机构包括导轮和支架，其中导轮与支架活动连接，支架的下部采用金字塔型结构；所述悬浮机构为三组，第一悬浮机构安装在第一限位机构上，第二悬浮机构、第三悬浮机构分别安装在第二、三限位机构上，第一悬浮机构比第二、三悬浮机构长。所述引导机构包括手轮、基座、安装轴、导轮、驱动块和螺纹杆，其中，手轮安装在螺纹杆上，同基座通过止推轴承安装在一起。所述厚度测量机构与控制机构电连接。所述的控制机构包括PLC控制器和轧辊伺服电机，接触式位移传感器在线测出板材厚度并将测得的数据及时反馈给PLC控制器，由PLC控制器控制相应的轧辊伺服电机进行调节，控制板材的厚度参数，从而实现整个系统的全闭环控制。

有益效果：本发明利用悬浮机构和接触式位移传感器，保证了在复杂环境下正常工作能力，以低成本、高精度的优势克服了传统红外检测的高成本、难维护的不足。导轮机构保证了板材传送方向的确定性。三组位移传感器将测量到的板材中间位置以及两侧边缘的厚度信息实时反馈给PLC，由PLC控制相应的伺服电机进行调节轧辊间距，消除误差，实现整个轧机系统的全闭环控制。

附图说明

图1是本发明测厚装置的整体结构示意图。

图2是本发明引导机构的示意图。

图3是本发明厚度测量的机构示意图。

图4是本发明限位机构的示意图。

图5是本发明悬浮测量机构的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整地描述。

图1是本发明的装置整体结构，该装置主要由安装在底座1上的两大模块组成，分别是引导机构2和厚度测量机构。在该实施例中，厚度测量机构包括第一厚度测量机构31、第二厚度测量机构32和第三厚度测量机构33。其中，引导机构负责板材的导入和导出，保证板材传送的方向性，厚度测量机构安装在引导机构上方，保证在板材由厚度不均的情况下保持传感器机构与板材起伏的同步，确保接触式位移传感器测量的准确性。

结合图2详细描述引导机构2的结构，其主要包括手轮26、导轮机构基座21、安装轴25、引导轮24、驱动块23和螺纹杆22等部件。安装轴与引导轮通过滚动轴承连接，以保证导轮的滚动，以实现对板材的牵引。引导轮的两端通过驱动块与螺纹杆连接。手轮安装在螺纹杆上，同基座通过止推轴承安装在一起，摇动手轮，可手动调节导轮在竖直方向的位置，控制导轮与板材的贴合。引导机构安插在套有复位弹簧的滑块上，可在导轨上上下移动。

结合图3详细描述板材厚度测量机构的结构，其主要包括测量轮307、传感器机构安装架306、第一限位机构304、传感器安装头305和第二限位机构308。厚度测量机构还包括安装板302，该安装板通过安装支腿301固定连接于底座上。竖直支撑杆303和作为第一限位机构的至少两组横向支撑杆可用于限制安装架的自由度，使其无法在左右和前后方向上运动，从而不会发生偏离，提高测量的准确度。同时，安装架可沿其轴线方向移动，即安装架与横向支撑杆之间具有一定的间隙。第二限位机构为旋转限位机构，将在下文详细描述。

图4是本发明的旋转限位机构。从图中可知该机构包括四个限位挡块309和两个加强杆310；其中四个限位挡块限制了悬浮装置的绕传感器安装架的旋转运动自由度，保证了悬浮机构只能在竖直方向上运动；加强杆用于增加固定挡块结构的强度。

测量轮与引导轮的中心线处于同一平面，其位置由限位机构调节限位杆长度保证。限位机构通过上下两根限位杆，在传感器安装架足够长的情况下，限制了悬浮装置的前后左右四个方向的运动自由度，限位机构通过四个挡块，限制了悬浮装置的绕传感器安装架的旋转运动自由度，保证了悬浮机构只能在竖直方向上运动；在传感器安装头的位置加装位移传感器，由悬浮机构的上下运动进而测得板材的厚度及厚度变化情况。

图5是本发明的悬浮测量机构，该机构包括测量轮307和传感器安装架306；其中传感器安装架采用金字塔型结构，在满足强度要求的同时，节省了安装空间。

在工作时，板材在引导轮的引导下进入引导轮和测量轮之间，将测量轮及安装杆向上推动，接触式位移传感器根据移动距离得出板材厚度的数据。通过三组测量数据，可以更准确的获得板材的厚度参数。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。