一种钢水液位传感器的装配装置及系统的制作方法

本发明涉及炼钢连铸技术领域，尤其涉及一种钢水液位传感器的装配装置及系统。

背景技术：

现代炼钢连铸生产中，随着自动化技术的快速发展，对连铸技术的可靠性和钢坯的质量要求越来越严格，连铸结晶器液态钢水液位控制系统是连铸机上的一个关键设备，其钢水液位的控制精度和稳定性直接影响着钢坯的质量和产量。

嵌入式(电磁型)钢水液位检测系统是一种基于电磁感应的无损、非接触式液位传感器。它对于整个控制系统具有非常重要的作用。例如，对连铸机组的浇铸速度的提高、改善铸坯质量等都非常重要。因此，连铸结晶器液态钢水液位自动检测控制系统的控制精度是一个非常重要的连铸工艺指标，并对后续产品(热轧板、冷板、硅钢片等)的质量有很大的影响。

但是，现有的连铸结晶器液态钢水液位自动检测控制系统中所采用的嵌入式液态钢水液位传感器，由于在装配时传感器线圈安放不合理，使得传感器测量信号受到影响，连铸结晶器液态钢水液位自动检测控制系统的控制精度也受到影响。

因此，如何使得嵌入式液态钢水液位传感器的传感器线圈安放合理，从而提高连铸结晶器液态钢水液位自动检测控制系统的控制精度，是目前亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的钢水液位传感器的装配装置及系统。

一方面，本发明实施例提供一种钢水液位传感器的装配装置，包括：

底座；

所述底座上通过支撑架支撑的钢水液位传感器夹具；

固定于所述底座上的三轴调节台；

固定于所述三轴调节台第一调节轴的第一滑块上的传感器线圈夹具；

所述三轴调节台的每个调节轴端、所述传感器线圈夹具的第一控制端均设置有步进电机；

主控制器，每个步进电机均连接至所述主控制器；

所述主控制器用于分别控制所述三轴调节台的每个调节轴端的步进电机、所述传感器线圈夹具的第一控制端的步进电机，以使得所述传感器线圈夹具所夹持的传感器线圈与所述钢水液位传感器夹具所夹持的传感器本体上的线圈安装孔对齐装配，并在装配结束之后，使得所述钢水液位传感器夹具所夹持的传感器本体处于测试位。

进一步地，所述三轴调节台包括第一调节轴、第二调节轴以及第三调节轴，所述第一调节轴、第二调节轴、第三调节轴均两两垂直，其中，所述第二调节轴或第三调节轴固定于所述底座上。

进一步地，所述三轴调节台中的每个调节轴均包括底板、底板上的滑道、以及滑道上的滑块。

进一步地，若所述第二调节轴的第二底板固定于底座上时，所述第二调节轴的第二滑块与所述第三调节轴的端部固定连接，所述第三调节轴的第三滑块与所述第一调节轴的第一底板固定连接；

若所述第三调节轴的第三底板固定于底座上时，所述第三调节轴的第三滑块与所述第二调节轴的端部固定连接，所述第二调节轴的第二滑块与所述第一调节轴的第一底板固定连接。

进一步地，所述传感器线圈夹具的第一控制端包括：

用于调节传感器线圈在线圈安装孔内的接线位置的第一步进电机；

用于调节传感器线圈夹具以夹具尾端固定、夹具首端摆动的第二步进电机。

进一步地，所述钢水液位传感器夹具的第二控制端设置有第三步进电机，所述第三步进电机用于驱动装配后的钢水液位传感器的传感器线圈所在面由朝上的位置变动至朝向侧面的测试位置。

进一步地，所述钢水液位传感器夹具包括两端的夹持部以及中间的夹紧调节轮，用于紧固被夹持的钢水液位传感器。

进一步地，所述三轴调节台的每个调节轴端和所述传感器线圈夹具的第一控制端均设置有手动调节轮，所述手动调节轮与对应的步进电机的输出轴通过皮带传动连接。

进一步地，所述钢水液位传感器夹具和所述底座采用聚四氟乙烯材料制成。

另一方面，本发明实施例还提供一种钢水液位传感器的装配系统，包括：

上述的钢水液位传感器的装配装置；

显示器，所述显示器连接所述装配装置中的主控制器；

所述主控制器根据当前三轴调节台的各个调节轴的当前的坐标位置以及传感器线圈夹具的步进电机的数据信号，再结合显示器内预先设置的目标值，通过比较运算，从而获得可执行的操作值，根据所述操作值，对所述三轴调节台的各调节轴以及所述传感器线圈夹具的步进电机进行控制，实现所述传感器线圈夹具所夹持的传感器线圈与所述钢水液位传感器夹具所夹持的传感器本体上的线圈安装孔自动对齐装配。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明提供一种钢水液位传感器的装配装置，包括底座以及底座上固定的三轴调节台，以及底座上通过支撑架支撑的钢水液位传感器夹具，该三轴调节台连接有传感器线圈夹具，在三轴调节台、传感器线圈夹具以及钢水液位传感器夹具上均设置有步进电机，该步进电机均连接至主控制器，该主控制器用于控制该步进电机，使得传感器线圈夹具所夹持的线圈与钢水液位传感器夹具所夹持的传感器本体上的线圈安装孔对其装配，进而使该钢水液位传感器的传感器线圈实现自动装配，装配更加合理，提高连铸结晶器液态钢水液位自动检测控制系统的控制精度。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考图形表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本发明实施例中的钢水液位传感器的装配装置的结构示意图；

图2示出了本发明实施例中的三轴调节台的一个调节轴的结构示意图；

图3示出了本发明实施例中的传感器线圈夹具的结构示意图；

图4a、图4b示出了本发明实施例中的钢水液位传感器夹具的结构示意图；

图5示出了本发明实施例中的钢水液位传感器的装配控制系统的模块示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例一

本发明实施例一提供了一种钢水液位传感器的装配装置，如图1所示，包括：

底座101；

底座101上通过支撑架支撑的钢水液位传感器夹具102；

固定于该底座101上的三轴调节台；

固定于三轴调节台第一调节轴103的第一滑块上的传感器线圈夹具104；

三轴调节台的每个调节轴端、传感器线圈夹具104的第一控制端均设置有步进电机；

主控制器，每个步进电机均连接至主控制器；

主控制器用于分别控制所述三轴调节台的每个调节轴端的步进电机、传感器线圈夹具104的第一控制端的步进电机，以使得传感器线圈夹具104所夹持的传感器线圈与钢水液位传感器夹具102所夹持的传感器本体上的线圈安装孔对齐装配。

在具体的实施方式中，该三轴调节台包括第一调节轴、第二调节轴以及第三调节轴，其中，第一调节轴、第二调节轴、第三调节轴均两两垂直，该第二调节轴或者第三调节轴固定与该底座101上。

具体地，该三轴调节台具体为x轴、y轴、z轴，分别通过调节x轴、y轴、z轴，可以调节第一调节轴(以x轴是第一调节轴为例)的第一滑块上的传感器线圈夹具104的位置。

该三轴调节台中的每个调节轴(图2中以其中一个调节轴为例)均包括底板201、底板201上的滑道202、以及滑道202上的滑块203。还包括位于该调节轴第一控制端的步进电机204以及手动调节轮205，在第一控制端与滑块203之间通过丝杆连接。通过步进电机204可带动手动调节轮205调节丝杆的伸缩，从而控制滑块203在滑道202上的滑动。

该丝杆移动的最小距离为1mm，步进电机的分辨率为10000p/r，该步进电机204与丝杆之间采用速比1:2同步齿轮和皮带连接，实现滑块203做直线运动时的最小调整精度为0.05μm。

若第二调节轴(y轴)的第二底板固定于底座101上，则第二调节轴的第二滑块与第三调节轴(z轴)的端部固定连接，该第三调节轴的第三滑块与第一调节轴(x轴)的第一底板固定连接。

具体地，以传感器线圈夹具104固定于第一调节轴(x轴)的第一滑块上为例，该第一调节轴(x轴)的第一底板固定于第三调节轴(z轴)的第三滑块上，第三调节轴(z轴)的端部固定于第二调节轴(y轴)的第二滑块上，第二调节轴的第二底板固定于底座上。

若第三调节轴(x轴)的第三底板固定于底座101上，则第三调节轴的第三滑块与第二调节轴(z轴)的端部固定连接，该第二调节轴的第二滑块与第一调节轴(y轴)的第一底板固定连接。

具体地，以传感器线圈夹具104固定于第一调节轴(y轴)的第一滑块上为例，该第一调节轴(y轴)的第一底板固定于第二调节轴(z轴)的第二滑块上，第二调节轴(z轴)的端部固定于第三调节轴(x轴)的第三滑块上，第三调节轴(x轴)的第三底板固定于底座上。

该传感器线圈夹具104包括第一控制端的步进电机以及与该第一控制端相对的另一端的夹具端，该夹具端用于夹持传感器线圈，该第一控制端的步进电机用于驱动该夹持端所夹持的传感器线圈更近一步的接线位置调整。

其中，如图3所示，该传感器线圈夹具的第一控制端包括：用于调节传感器线圈在线圈安装孔内的接线位置的第一步进电机301，以及用于调节传感器线圈夹具以尾端固定、夹具首端摆动的第二步进电机302。具体地，该第一步进电机用于驱动该夹具端303的转动，实现传感器线圈在线圈安装孔内的接线位置。

在该第一控制端还设置有手动调节轮304，该手动调节轮具体采用谐波减速机，该谐波减速机与步进电机采用速比1:2同步齿轮和皮带连接，谐波减速机的减速比为1:10，步进电机分辨率为10000p/r，步进电机所驱动的夹具端303的转动角度的最小调整精度为0.0018度。

如图4a、图4b所示，上述在装配结束之后，由该主控制器控制钢水液位传感器夹具102的第二控制端的驱动电机，使得钢水液位传感器夹具102所夹持的传感器本体处于测试位置。

该钢水液位传感器夹具102设置于底座101上且通过支撑架支撑，在该钢水液位传感器夹具102的第二控制端设置有第三步进电机401，该第三步进电机401用于驱动装配后的钢水液位传感器的传感器线圈所在面由朝上的位置变动至朝向侧面的测试位置，具体测试位如图4b所示，便于对装配后的钢水液位传感器进行模拟测试，来测试线圈装配质量。

该钢水液位传感器夹具102具体包括两端的夹持部402和403，以及中间的夹紧调节轮404，通过三点受力夹紧该传感器本体，便于装配。

三轴调节台的每个调节轴端和传感器线圈夹具的第一控制端均设置有手动调节轮，手动调节轮与对应的步进电机的输出轴通过皮带传动连接。在皮带上还设置有张紧卡来提高控制精度。

在通过调节三轴调节台第一调节轴的第一滑块上的传感器线圈夹具104所夹持的传感器线圈装配于钢水液位传感器的线圈安装孔时，不仅可以通过主控制器控制步进电机实现位置的调整，在线圈装配完成之后，还可以通过该手动调节轴，实现零点调整以及运动精度校验。

该钢水液位传感器夹具102和底座101均采用聚四氟乙烯材料制成，可避免使用金属材料对传感器的磁场检测造成不利影响。

实施例二

基于相同的发明构思，本发明实施例二提供了一种钢水液位传感器的装配系统，包括：

上述的钢水液位传感器的装配装置；

显示器，所述显示器连接所述装配装置中的主控制器；

所述主控制器根据当前三轴调节台的各个调节轴的当前的坐标位置以及传感器线圈夹具的步进电机的数据信号，再结合显示器内预先设置的目标值，通过比较运算，从而获得可执行的操作值，根据所述操作值，对所述三轴调节台的各调节轴以及所述传感器线圈夹具的步进电机进行控制，实现所述传感器线圈夹具所夹持的传感器线圈与所述钢水液位传感器夹具所夹持的传感器本体上的线圈安装孔自动对齐装配。

如图5所示，在该装配系统的具体模块示意图，其中包括：三轴调节台的每个调节轴的步进电机，具体是第一调节轴的步进电机501、第二调节轴的步进电机502、第三调节轴的步进电机503；传感器线圈夹具的第一控制端的步进电机，其中包括用于调节传感器线圈在线圈安装孔内的接线位置的第一步进电机504，用于调节传感器线圈夹具以夹具尾端固定，夹具首端摆动的第二步进电机505；以及钢水液位传感器夹具的第二控制端的第三步进电机506；还包括主控制器507，连接主控制器507的显示器508，连接主控制器507的多轴手操器509。

其中，主控制器507根据当前三轴调节台的各个调节轴的当前的坐标位置以及传感器线圈夹具的步进电机的数据信号，再结合显示器508内预先设置的目标值，通过比较运算，从而获得主控制器507的操作值，根据该操作值，对该三轴调节台的各调节轴以及传感器线圈夹具的步进电机进行控制，实现传感器线圈夹具所夹持的传感器线圈与钢水液位传感器夹具所夹持的传感器本体上的线圈安装孔自动对齐装配，实现传感器线圈的全自动智能装配。

当然，还可以通过多轴手操器509直接输入操作值，实现对三轴调节台的各调节轴以及传感器线圈夹具的步进电机进行控制。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明提供一种钢水液位传感器的装配装置，包括底座以及底座上固定的三轴调节台，以及底座上通过支撑架支撑的钢水液位传感器夹具，该三轴调节台连接有传感器线圈夹具，在三轴调节台、传感器线圈夹具以及钢水液位传感器夹具上均设置有步进电机，该步进电机均连接至主控制器，该主控制器用于控制该步进电机，使得传感器线圈夹具所夹持的线圈与钢水液位传感器夹具所夹持的传感器本体上的线圈安装孔对其装配，进而使该钢水液位传感器的传感器线圈实现自动装配，装配更加合理，提高连铸结晶器液态钢水液位自动检测控制系统的控制精度。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

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精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求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。