一种带有自动移位功能的振动检测装置的制作方法

专利名称：一种带有自动移位功能的振动检测装置的制作方法
专利说明 本实用新型涉及一种振动检测装置，尤其是一种非接触式用于监测轧机工作辊振动状态的、带有自动位置跟踪功能的传感器系统。轧机振动是一个世界范围内普遍存在的难题，严重影响板带材的表面质量。为了控制轧机的振动，对轧机工作辊振动进行状态监测是关键。由于轧机运行工况复杂、空间小且轧制过程中轧辊高速旋转，目前的轧机监测系统均采用对工作辊轴承座的振动状态进行监测。在实际的轧制过程中，工作辊的轴承座并不跟随工作辊一起运动，工作辊轴承座的振动并不能真实的反映工作辊运行状态。对轧辊进行监测的方法主要有采用激光测距仪通过监测辊面至光纤传感器的距离监测工作辊振动；通过辊面与超声波换能器之间的距离变化反映辊型的变化；利用沿轧辊轴向排列的多个涡流测距仪，测量辊面与传感器之间距离的变化反应辊型号的变法。上述方法均存在造价高、需要进行多种补偿、测试电路复杂、不易安装等缺点。为了克服上述缺陷，特提出本实用新型。
本实用新型包括驱动机构、执行机构、检测元件、控制机构和辅助装置，由控制机构向驱动机构发送控制信号，驱动执行机构直线运动，实现检测元件的单自由度进给或退回初始位置，将检测元件送至有效测量范围内，准确定位后自锁。
为确保检测元件工作在线性区，提高装置的控制性能和定位精度，执行机构采用滚珠丝杠副，驱动机构采用伺服电机或步进电机，控制机构由检测元件及前置器、A/D转换器、单片机构成闭环随动系统，由控制机构控制驱动机构，使检测元件与工作辊保持最佳测试距离，实现检测元件的自动移位，检测元件为非接触式传感器如电涡流传感器，控制机构为单片机。
轧机工作辊的振动位移是微米级，为避免采集到的信号失真，要求定位后检测元件无轴向窜动，本实用新型采用双螺母预紧结构消除滚珠丝杠副中螺母的轴向间隙，并在导杆上套装组合碟簧以确保检测元件不产生轴向窜动。工作时，电机驱动后带动丝杠旋转，使螺母及工作台直线运动，实现传感器的单自由度进给，将传感器送至有效测量范围内，准确定位后自锁。监测结束后电机反转，传感器退回初始位置。
本实用新型运用非接触式传感器直接检测轧制过程中工作辊的振动状态，测试过程中能自适应调整传感器的工作位置到最佳状态，抬辊、换辊时传感器能自动退回至初始位置，不干扰生产的正常进行。相对于传统的检测工作辊轴承座的方法，本实用新型能更真实、准确地反映工作辊的运行状态；由单片机控制的闭环随动系统，具有快速的动态响应，控制性能好，自动化程度高，整个检测过程不需人工干预，在传感器的选型上，选用常用的非接触式传感器，如电涡流传感器等，不需要选用价格昂贵的激光式或光纤式等智能传感器，大大降低了成本。使用本实用新型可以构建轧辊振动分布式监测系统，多点监测轧机上、下工作辊和支撑辊的振动状态。本实用新型还可用于其它回转机械的转轴振动状态检测。

图1本实用新型结构示意图。
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。
驱动机构采用步进电机1，电机1固定在电机基座2上，通过联轴器3与工作台4相联接，执行机构采用传动精度高、效率高的滚珠丝杠副6，工作台4通过螺钉固定在滚珠丝杠副6上，传感器选用非接触式电涡流传感器，将传感器探头11卡装在支架5上，支架5与工作台4采用螺钉联接，步进电机及驱动器由单片机控制，滚珠丝杠副6通过轴承安装在丝杠衬托8上，轴承通过卡簧轴向定位，导杆7通过螺母固定在丝杠衬托8上，工作台4与导杆7采用铜套10配合，监测前由单片机向驱动器提供两路控制信号，一路为控制脉冲方波信号，一路为正、反转控制方向电平信号，电机驱动后带动丝杠旋转，使螺母及工作台直线运动，实现电涡流传感器探头11的单自由度进给，将传感器送至有效测量范围内，准确定位后自锁。导杆7除了起导向作用外，还能增加丝杠的刚性。监测结束后电机反转，电涡流传感器退回原状态。
轧机工作辊的振动位移是微米级，为避免采集到的信号失真，要求定位后电涡流传感器无轴向窜动，本实用新型采用双螺母预紧结构消除滚珠丝杠副中螺母的轴向间隙，并在导杆上套装组合碟簧9以确保传感器不产生轴向窜动。
为确保电涡流传感器工作在线性中点区，由传感器及前置器、A/D转换、单片机构成闭环随动系统，由单片机控制驱动电机，使传感器与工作辊保持最佳测试距离。换辊时传感器退回初始位置，结束监测。
工作时，电机驱动后带动丝杠旋转，使螺母及工作台直线运动，实现电涡流传感器的单自由度进给，将传感器探头送至有效测量范围内，准确定位后自锁。监测结束后电机反转，电涡流传感器退回初始位置。
权利要求1.一种带有自动移位功能的振动检测装置，其特点在于本实用新型包括驱动机构、执行机构、检测元件、控制机构和辅助装置，由控制机构向驱动机构发送控制信号，驱动执行机构直线运动，实现检测元件的单自由度进给或退回初始位置，将检测元件送至有效测量范围内，准确定位后自锁。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的执行机构采用滚珠丝杠副，驱动机构采用伺服电机或步进电机，控制机构由检测元件及前置器、A/D转换器、单片机构成闭环随动系统，由控制机构控制驱动机构，使检测元件与工作辊保持最佳测试距离，实现检测元件的自动移位，检测元件为非接触式传感器如电涡流传感器，控制机构为单片机。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于本实用新型采用双螺母预紧结构消除滚珠丝杠副中螺母的轴向间隙，并在导杆上套装组合碟簧以确保检测元件不产生轴向窜动。
专利摘要一种带有自动移位功能的振动检测装置。本实用新型包括驱动机构、执行机构、检测元件、控制机构和辅助装置，由控制机构向驱动机构发送控制信号，驱动执行机构直线运动，实现检测元件的单自由度进给或退回初始位置，将检测元件送至有效测量范围内，准确定位后自锁。相对于传统的检测工作辊轴承座的方法，本实用新型能更真实、准确地反映工作辊的运行状态；由单片机控制的闭环随动系统，具有快速的动态响应，控制性能好，自动化程度高，整个检测过程不需人工干预。具有成本低、检测精度高的特点。
文档编号G01H1/00GK2532468SQ02223409
公开日2003年1月22日 申请日期2002年2月4日 优先权日2002年2月4日
发明者段吉安, 吴运新, 张希林, 严珩志, 唐华平, 隆志力 申请人:中南大学