专利名称：定位装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种定位装置，尤其涉及一种用于冶金行业冷轧各工序带钢生产线的轨道式钢卷车行走定位装置。
背景技术：
在现代自动化生产线中，许多地方都需要进行精确的定位控制，如冷轧厂钢卷车 的行走。出于安全考虑，通常情况下钢卷小车行走于工作平台之下，到达指定位置上升或旋 转后上升，露出工作平台进行工作。在这一过程中需要钢卷车进行精确的行走定位后再上 升，以免在上升过程中撞击周围设备而导致重大设备损伤及人员伤害。因此，精确的行走检 测及定位是至关重要的。在现阶段主要通过接近开关、光电管、激光测距仪等进行行走定位检测控制，但由 于钢卷车工作于工作平台之下、地坑之中，液压油、捆扎带、废钢边丝等或多或少的存在于 工作平台之下，导致上述设备在地坑中的工作状态不稳定，时常出现损坏和误发信号的现 象，钢卷车、周边设备和工作人员的安全受到威胁。目前，国内冶金行业轨道式钢卷车行走位置装置一般采用接近开关、编码器、极限 开关进行检测控制，然而，上述的行走定位装置在使用过程中存在以下问题1、使用接近开关存在的问题轨道式钢卷车在行走过程中因装配精度、轨道平直度、检修质量差异、轨道及车轮 磨损量的不同，车体会出现一定范围内的摆动。从定位精度方面考虑，一般选用检查距离范 围为3mm-6mm的接近开关为车体定位。当车体的摆动范围超过上述范围值时，会导致接近 开关被刮坏或者出现检测不到车体的现象，从而致使车体在规定的位置无法定位而诱发恶 性事故。2、使用编码器存在的问题为了检测钢卷车位置，需要将编码器安装在车轮转动轴上，通过车轮转动轴的旋 转带动编码器旋转来实现检测。上述方法实质上是通过检测车轮转动的角度来测算车轮走 过的距离。当轨道车车轮与轨道打滑时，会出现检测错误，导致钢卷车在自动过程中定位错 误而发生恶性事故。3、使用极限开关存在的问题由于轧钢设备技术领域的轨道式钢卷车的关键控制点检测精度一般要求在士5mm 范围内，而极限开关检测精度是以厘米为单位，所以检测精度较低，仅适用于低精度极限位 检测。因此，需要一种精度高、运行可靠、适应恶劣环境的定位设备。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种精度高、运行可靠、适应恶劣环境的定位装置。为了实现上述目的，本实用新型提供了一种定位装置，该定位装置包括底板；霍尔元件，固定在底板上；轴承座，与霍尔元件分开地固定在底板上并位于霍尔元件的正前 方；高精度轴承，固定在轴承座上方；链接轴，通过轴承座和高精度轴承进行双向固定；铰 链机构，通过高精度轴承进行固定，所述高精度轴承用于铰链轴和铰链机构的旋转；发讯 头，固定在铰链机构上，通过高精度轴承进行旋转；拉簧，固定在底板和发讯头上，用于使发 讯头复位，其中，当发讯头与被定位装置上的发讯器碰撞时，发讯头旋转，当发讯头离开霍 尔元件的检测范围时，霍尔元件将检测信号发送给外部控制单元。在本实用新型的示例性实施例中，所述定位装置还包括角尺板，霍尔元件通过角 尺板固定在底板上。链接轴和铰链机构可一体地形成。所述定位装置还可包括铰链柱和弹簧钩，拉簧通过铰链柱固定在底板上并且通过 弹簧钩固定在发讯头上。在一个实施例中，所述轴承座可沿霍尔元件轴向线方向的中心线与霍尔元件轴向 线在同一垂直平面上平行。所述发讯头可由钢结构制成。螺杆可与所述轴承座上有螺纹的孔相连，所述螺杆的一端固定有六角螺母，所述 六角螺母通过调整与其相连的螺杆的旋入深度并锁紧螺杆。所述铰链机构的环形沟槽与所 述六角螺母防止链接轴和铰链机构在外力的作用下被拉出轴承座。在所述螺杆相对于发讯 头的另一侧，设置有另一螺杆，所述另一螺杆与轴承座上有螺纹的孔相连，所述孔内设置有 压缩弹簧与钢珠，所述钢珠通过所述压缩弹簧与铰链轴上的定位孔配合。
通过
以下结合附图进行的详细描述，本实用新型的上述和其他目的和特点将会变 得更加清楚，其中图1是示出了根据本实用新型示例性实施例的轨道式钢卷车行走定位装置的结 构的主视图；图2是根据本实用新型示例性实施例的轨道式钢卷车行走定位装置的侧视图；图3是根据本实用新型示例性实施例的轨道式钢卷车行走定位装置的K向视图；图4是根据本实用新型示例性实施例的轨道式钢卷车行走定位装置的原理图；图5是示出了如何计算发讯头最小摆动角度的示意图；图6是示出了如何利用发讯头移动过程中的移动三角形精确确定定位点的示意 图。
具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本实用新型的实施例。图1是示出了根据本实用新型示例性实施例的轨道式钢卷车行走定位装置的结 构的主视图，图2是根据本实用新型示例性实施例的轨道式钢卷车行走定位装置的侧视 图，图3是根据本实用新型示例性实施例的轨道式钢卷车行走定位装置的K向视图，图4是 根据本实用新型示例性实施例的轨道式钢卷车行走定位装置的原理图。参考图1至图4，根据本实用新型示例性实施例的轨道式钢卷车行走定位装置包 括底板1、内六角柱头螺钉2、角尺板3、霍尔元件4、六角薄螺母5、罩壳6、轴承座7、内六角柱头螺钉8、链接轴9、高精度轴承10、发讯头11、内六角柱头螺钉12、拉簧13、六角螺母14、钢珠15、圆柱螺旋压缩弹簧16、六角头螺栓17、铰链柱18、弹簧钩19、T型位置发讯器20、 铰链机构21、环形沟槽22和定位孔23。具体地讲，角尺板3通过内六角柱头螺钉将霍尔元件4安装在底板1上，并且霍尔 元件4通过六角薄螺母5固定在角尺板3上。如图1和2所示，角尺板3包括两个部分，即， 水平部分和垂直部分。具体地讲，角尺板3的水平部分通过内六角柱头螺钉固定在底板1 上，角尺板3的垂直部分通过六角薄螺母5来固定霍尔元件4。霍尔元件4检测发讯头11 的位置，并将检测结果发送给控制单元。发讯头11可由钢结构制成。优选地，发讯头11可 由45号钢制作而成。罩壳6通过内六角柱头螺钉2安装在底板1上，以保护霍尔元件4。 轴承座7通过内六角柱头螺钉8固定在底板1上，并位于霍尔元件的正前方。具体地讲，轴 承座7根据底板上的安装孔(未示出，与内六角柱头螺钉8的位置对应)进行安装，具体安 装孔的位置是依据底板上安装的各个元件实际大小尺寸及相互关系配合而确定。此外，由 于轴承座7上最终需要安装发讯头11，而发讯头11的纵向中心线需要与霍尔元件4的轴向 线重合，所以轴承座7沿霍尔元件4轴向线方向的中心线与霍尔元件4轴向线在同一垂直 平面上平行。链接轴9、高精度轴承10和铰链机构21通过轴承座7固定在底板1上。具体 地讲，链接轴9可与铰链机构21 —体地形成，链接轴9通过高精度轴承10进行上方固定， 通过轴承座7进行下方固定，这样铰链机构21与链接轴9这一机械整体(圆柱形)就实现 了上下两方面的固定。轴承座7的上方先固定高精度轴承10，然后再通过高精度轴承10与 铰链机构21进行固定，轴承座7的下方(S卩，靠近底板的一侧)通过间隙配合与铰链轴9进 行固定，这样通过高精度轴承10就可以转动铰链轴9与铰链机构21。发讯头11通过内六 角柱头螺钉12固定在铰链机构21上，从而发讯头11可通过高精度轴承10进行旋转。此 夕卜，铰链机构21中间的环形沟槽22与六角螺母14 一起防止链接轴9和铰链机构21在外 力的作用下被拉出轴承座7。具体地讲，六角螺母14固定在与之相连的螺杆上的，通过螺杆 与轴承座7上有螺纹的孔相连，通过螺纹旋入轴承座7内，可与铰链机构21中间的环形沟 槽22相接触。六角螺母14通过调整与其相连的螺杆的旋入深度并锁紧螺杆，从而防止链 接轴9和铰链机构21在外力的作用下被拉出轴承座7。在与六角螺母14相连的螺杆相对 于发讯头11的另一侧，设置有另一螺杆，六角头螺栓17通过所述另一螺杆与轴承座7上有 螺纹的孔相连，通过螺纹旋入轴承座7内，从而压缩弹簧16和钢珠15 (所述压缩弹簧16和 钢珠15位于所述孔中)，并且六角头螺栓17位于所述另一螺杆的端部。钢珠15通过压缩 弹簧16 (例如，圆柱螺旋压缩弹簧)和六角头螺栓17与铰链轴9上的孔洞(如定位孔23) 配合。六角头螺栓17调节圆柱螺旋压缩弹簧16对钢珠15的压力，从而调整钢珠15对链 接轴9上的孔洞的压力，该压力与拉簧13的拉力协同作用使发讯头11与霍尔元件4保持 在同一轴线上。拉簧13通过铰链柱18固定在底板1上并且通过弹簧钩19固定在发讯头 11上。下面将参照图1至图4具体描述根据本发明示例性实施例的轨道式钢卷车行走定 位装置的工作过程。参照图4，当被定位装置(例如，行走小车)行走时，安装在被定位装置上的T型位 置发讯器20碰撞发讯头11，发讯头11带动高精度轴承10的内环、链接轴9和铰链机构21 旋转，使得钢珠15压缩圆柱螺旋压缩弹簧16而脱离链接轴9上的定位孔23。当发讯头11旋转离开霍尔元件4的检测边缘时，霍尔元件4向外部控制装置发出位置检测信号，从而控 制被定位装置的行走位置。当安装在被定位装置上的T型位置发讯器20脱离发讯头11时，发讯头11在拉簧 13的作用下向霍尔元件4的轴线方向复位。当发讯头11的轴线与霍尔元件4的轴线重合 时，钢珠15在圆柱螺旋压缩弹簧16的压力下正好卡入链接轴9的定位孔23中，从而确保 发讯头11需要足够外力的作用下才能旋转离开锁定位置(即，霍尔元件4的轴线与发讯头 11的轴线重合的位置)。下面将参照图5和图6来描述根据本发明示例性实施例的轨道式钢卷车行走定位 装置的工作原理。图5是示出了如何计算发讯头最小摆动角度的示意图， 图6是示出了如何利用发 讯头移动过程中的移动三角形精确确定定位点的示意图。霍尔元件4有一个检测范围，当发讯头11在霍尔元件4的检测范围内时，霍尔元 件4的信号状态不会发生改变。当发讯头11脱离霍尔元件4的检测范围的瞬间(图5中 的霍尔元件检测边沿线L即为检测范围内与检测范围外的分界线)，霍尔元件4的信号状态 会发生变化。根据上述的霍尔元件的特点，可以确定发讯头11发讯所需的最小摆动角度β。根据图5可知tga = ~⑴
Lu( ο 1a = arctg—v z >
Aiβ = 180-2 α(3)如图5所示，L11为发讯头11的末端长度，L11 ‘为发讯头11的前端长度，T11为发 讯头11的厚度的二分之一，R11为发讯头末端旋转半径，R11'为发讯头11前端旋转半径。根据图6可知，发讯头11在旋转过程中形成了一个移动三角形A(如图6所示)， 图5中的角β等于图6中的角θ (S卩，发讯头11发讯所需的最小摆动角度)。根据移动三 角形Α，按照三角形正弦公式A/sina = B/sinb = C/sinc，可以确定T型位置发讯器20的 长度的二分之一，从而可以精确地控制定位点的位置。具体地讲，在移动三角形A中，通过 该设备的安装过程，可以确定一个角为直角。此外，在安装过程中，还可以确定发讯头11的 旋转中心点与T型位置发讯器20的距离。这样，根据正弦公式，可以计算出T型位置发讯 器20的长度的二分之一，从而可以确定定位点的位置(即，T型位置发讯器的长度的二分 之一处)。其中，如图6所示，L为霍尔元件检测边沿线，P11为发讯头11的中心位置，Pll'为 发讯头发讯位置，L11 ‘为发讯头11的前端长度，Lt为T型位置发讯器的长度的二分之一。参照图1至图6可知，安装在行走小车(见图6)上的T型位置发讯器20因小车行 走与发讯头11碰撞，发讯头11带动高精度轴承10的内环以及链接轴9和铰链机构21旋 转，从而使钢珠15压缩圆柱螺旋压缩弹簧16脱离链接轴9上的定位孔，从而发讯头11沿 链接轴9的圆周方向无阻力地转动。当行走小车上的T型位置发讯器20逐渐脱离发讯头11时，发讯头11的轴心轴线在拉簧13的弹簧拉力作用下向霍尔元件4的轴线方向复位。当发讯头11的轴线与霍尔元件4的轴线重合时，钢珠15在圆柱螺旋压缩弹簧16的压力作用下正好卡入链接轴9的定 位孔23中，从而保证发讯头11需要足够外力的作用才能旋转离开锁定位置。如上所述，发讯头11末端旋转的角度是根据霍尔元件的检测边沿来确定的。当发 讯头11旋转离开霍尔元件4的检测边缘时(即，发讯头11脱离霍尔元件4的检测范围的 瞬间)，霍尔元件将检测到一个下降边沿。当发讯头11进入脱离的霍尔元件的检测范围的 瞬间，霍尔元件将检测到一个上升边沿。因此，在本实用新型的实施例中，当钢卷车正向行走时，钢卷车上安装的T型位置 发讯器20碰撞根据本实用新型的定位装置的发讯头11，发讯头11通过中心点上的高精度 轴承10旋转，促使发讯头11的尾部旋转。当T型位置发讯器20跟随钢卷车到达定位点时， 发讯头11的尾部正好脱离霍尔元件的边缘，触发发讯信号下降沿。当钢卷车返回时，T型 位置发讯器20在钢卷车带动下，反方向碰撞定位装置的发讯头11，发讯头11通过中心点上 高精度轴承10旋转，使发讯头尾部转动一个确定的弧度。当T型位置发讯器20跟随钢卷 车到达定位点时，发讯头的尾部正好脱离霍尔元件4边缘，触发发讯信号下降沿。因此，根 据本实用新型的定位装置可实现发讯器< 士2_的重复定位精度。已经结合附图详细描述了本实用新型的示例性实施例，但是本实用新型不限于 此。在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对实施例做出各种细节上的修改。
权利要求一种定位装置，其特征在于所述定位装置包括底板；霍尔元件，固定在底板上；轴承座，与霍尔元件分开地固定在底板上并位于霍尔元件的正前方；高精度轴承，固定在轴承座上方；链接轴，通过轴承座和高精度轴承进行双向固定；铰链机构，通过高精度轴承进行固定，所述高精度轴承用于铰链轴和铰链机构的旋转；发讯头，固定在铰链机构上，通过高精度轴承进行旋转；拉簧，固定在底板和发讯头上，用于使发讯头复位，其中，当发讯头与被定位装置上的发讯器碰撞时，发讯头旋转，当发讯头离开霍尔元件的检测范围时，霍尔元件将检测信号发送给外部控制单元。
2.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述定位装置还包括角尺板，霍尔元 件通过角尺板固定在底板上。
3.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，链接轴和铰链机构可一体地形成。
4.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述定位装置还包括铰链柱和弹簧 钩，拉簧通过铰链柱固定在底板上并且通过弹簧钩固定在发讯头上。
5.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述轴承座沿霍尔元件轴向线方向 的中心线与霍尔元件轴向线在同一垂直平面上平行。
6.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述发讯头由钢结构制成。
7.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，螺杆与所述轴承座上有螺纹的孔相 连，所述螺杆的一端固定有六角螺母，所述六角螺母通过调整与其相连的螺杆的旋入深度 并锁紧螺杆。
8.根据权利要求7所述的定位装置，其特征在于，所述铰链机构的环形沟槽与所述六 角螺母防止链接轴和铰链机构在外力的作用下被拉出轴承座。
9.根据权利要求7所述的定位装置，其特征在于，在所述螺杆相对于发讯头的另一侧， 设置有另一螺杆，所述另一螺杆与轴承座上有螺纹的孔相连，所述孔内设置有压缩弹簧与 钢珠，所述钢珠通过所述压缩弹簧与铰链轴上的定位孔配合。
专利摘要本实用新型提供了一种定位装置，该定位装置包括底板；霍尔元件，固定在底板上；轴承座，与霍尔元件分开地固定在底板上并位于霍尔元件的正前方；高精度轴承，固定在轴承座上方；链接轴，通过轴承座和高精度轴承进行双向固定；铰链机构，通过高精度轴承进行固定，所述高精度轴承用于铰链轴和铰链机构的旋转；发讯头，固定在铰链机构上，通过高精度轴承进行旋转；拉簧，固定在底板和发讯头上，用于使发讯头复位，其中，当发讯头与被定位装置上的发讯器碰撞时，发讯头旋转，当发讯头离开霍尔元件的检测范围时，霍尔元件将检测信号发送给外部控制单元。根据本实用新型的定位装置精度高、运行可靠，并能够适应恶劣环境。
文档编号G01D5/12GK201565473SQ200920352158
公开日2010年9月1日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者金旭, 陈东旭 申请人:攀钢集团攀枝花钢钒有限公司;攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司