一种型材自动测宽测厚装置

1.一种型材自动测宽测厚装置，其特征在于，该装置包括基座、第一牵引机构、厚度测量机构、第二牵引机构、宽度测量机构和第三牵引机构；
其中，所述第一牵引机构、第二牵引机构和第三牵引机构结构相同，均包括支架I、复位弹簧I、上牵引辊轮和下牵引辊轮；其中，支架I通过螺栓固定成一种矩形结构，且在支架I两个竖边的上侧开有U型凹槽；上牵引辊轮和下牵引辊轮上下重叠设置，下牵引辊轮的轴通过螺栓固定在支架I的竖边上，上牵引辊轮的轴放在U型凹槽内，其中复位弹簧I的下端固定在支架I的竖边上、复位弹簧I的上端固定在上牵引辊轮的轴上；初始状态时，通过复位弹簧I将上牵引辊轮和下牵引辊轮贴合在一起，当有型材穿过时，上牵引辊轮的位置可上移；
所述厚度测量机构包括支架II、接触式位移传感器I、限位螺钉、杠杆I、复位弹簧II、上辊轮、下辊轮、杠杆II、杠杆支点I和测量挡板I；杠杆支点I设置在支架II顶端，杠杆支点I平行于支架II的底座水平设置，支架II上位于杠杆支点I处同轴转动连接有杠杆I和杠杆II，其中杠杆I位于杠杆II后侧上方，杠杆I的左端固定有上辊轮、杠杆II的左端固定有下辊轮，其中上辊轮与下辊轮之间设置有复位弹簧II；杠杆I的右端设置有测量挡板I，杠杆II的右端设置有接触式位移传感器I；杠杆I和杠杆II可绕着杠杆支点I转动，支架II的竖架上设置有限位块，限位螺钉和限位块配合以限制杠杆II的转动角度；当有型材从上辊轮和下辊轮之间穿过时，杠杆I和杠杆II之间产生缝隙，该缝隙通过杠杆I和杠杆II反应到杠杆支点I的另一端使得测量挡板I压迫接触式位移传感器I，接触式位移传感器I检测到位移变化量，进而测出型材的厚度；所述厚度测量结构，通过复位弹簧I的拉紧可使杠杆I和杠杆II作为一个整体绕着杠杆支点I摇摆，形成了一种悬浮结构，使得穿过的型材处于一种自然的拉伸状态；
所述宽度测量机构包括支架III、接触式位移传感器II、杠杆III、前辊轮、后辊轮、复位弹簧III、杠杆IV、杠杆支点II和测量挡板II；杠杆支点II位于支架III顶端且垂直设置，支架III的杠杆支点II处同轴转动连接有杠杆III和杠杆IV，其中杠杆III位于杠杆IV的后方上侧；杠杆III的左端固定有后辊轮、杠杆IV的左端固定有前辊轮，其中前辊轮和后辊轮之间设置有复位弹簧III；杠杆III的右端设置有测量挡板II，杠杆IV的右端设置有接触式位移传感器II；杠杆III和杠杆IV可绕着杠杆支点II转动，当有型材从前辊轮和后辊轮之间穿过时，杠杆III和杠杆IV之间产生缝隙，该缝隙通过杠杆III和杠杆IV反应到杠杆支点II的另一端使得测量挡板II压迫接触式位移传感器II，接触式位移传感器II检测到位移变化量，进而测出型材的宽度；杠杆III和杠杆IV作为一个整体绕着杠杆支点II摇摆，与所述厚度测量机构一样；
所述第一牵引机构、厚度测量机构、第二牵引机构、宽度测量机构和第三牵引机构各自的支架均独立地用螺栓依次固定在基座上，且任意两个相邻的机构间留有一定的缝隙，以便机构自身独立自由的摆动或者相应的辊轮自由地转动。

一种型材自动测宽测厚装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及万能轧机应用领域，具体涉及一种型材自动测宽测厚装置，尤其是一种能够自动在线测量并且能够实时显示的测宽测厚装置。\n背景技术\n[0002] 万能轧机是由一对水平辊和一对立辊组成主机架，其四个辊的轴线在一个平面内，可对 轧件进行四面加工，通过调节轧辊之间的距离和位置，可以加工不同规格及H型钢、钢轨、 工字钢、槽钢、钢板桩、U型钢、L型钢、不等边角钢等多种类型的型钢。\n[0003] 世界上第一套万能轧机建于1902年卢森堡的Arbed(阿尔贝德)厂，但当时轧出的较宽翼缘的工字钢内恻仍有斜度。1908年按照格林轧制法(必须有一架轧边机和一架万能轧机配 合使用)在美国伯利恒公司建成了第一个宽翼缘H型钢厂，1914年德国培因公司也采用同 样的方法建成了培因H型钢厂，1955年欧洲煤钢联营开发了IPE钢粱系列，1957年德国的培 因H型钢厂生产了第一批IPE钢梁，但直到1970年工字钢的生产仍占较大比例。\n[0004] 20世纪60年代以后，随着世界钢铁工业的发展，万能轧机得以迅速发展，大多数国家的钢铁界都积极筹建新型的万能轧机。各国充分利用原有的大型轧机和轨梁轧机进行技术改造，这种做法在日本得到普遍采用，从1961年到1972年的大约10年期间，日本先后改造了 三个大型厂和一个轨梁厂，目的主要是引进万能轧机。1965年日本已经有能力批量生产H型 钢，至20世纪60年代末，世界上共有大型轧机74套，轨梁轧机24套，宽边钢梁轧机12套。\n[0005] 国内近年来投产了数条万能生产线，均是引进美国、德国等国外公司的设备和技术。国 外设备不仅一次性投入较大，而且后期的维护费用也甚可观，这促使一大批企业家与高校合 作或者独立研发具有完全自主知识产权的万能轧机装备，研制具有自动在线检测、自动调节 的高度自动化的生产装备，所有这些不仅依赖于先进的控制方法，而且依赖于高精度的检测设备。前者属于控制理论与控制方法范畴，它可以通过高性能的计算机和控制算法实现，而 后者对检测设备的硬件结构提出了更高的要求，而这些恰恰是加工领域的弱项和一直被忽略的方面。\n发明内容\n[0006] 发明目的：\n[0007] 本发明针对型材的宽度、厚度关键参数的自动检测问题，提出了一种自动测宽测厚装置，以在线测宽测厚并进行实时显示，进一步地将检测的数据反馈到输入端，通过控制器控制相应的轧辊伺服电机进行联动，进而控制型材的宽度和厚度参数并使之满足要求。\n[0008] 技术方案：\n[0009] 针对上述技术问题，本发明提供的自动测宽测厚装置包括基座、牵引机构、宽度测量机构和厚度测量机构；\n[0010] 其中，牵引机构由三对独立的牵引辊轮构成，并通过支架独立固定于基座上；\n[0011] 厚度测量系统和宽度测量系统分别通过螺栓固定在基座上；\n[0012] 整个装置按照牵引机构、厚度测量机构、牵引机构、宽度测量机构、牵引机构的顺序安 装，而且相互之间留有一定的缝隙；\n[0013] 牵引机构中每一对牵引辊轮上下排列，且处在一个平面内；下辊轮固定在支架上，上辊 轮通过一端连在支架上的弹簧贴合在下辊轮上；该牵引机构的三对牵引辊轮中心线初始时处 在同一水平线上；\n[0014] 厚度测量机构主要包括位移传感器、限位螺钉、复位弹簧、辊轮、双杠杆、杠杆支点和 测量挡板；其中，下辊轮通过螺栓固定在支架上，上辊轮通过复位弹簧贴合在下辊轮上，且 位置可调；当型材穿过测厚辊轮的中心，下辊轮的位置固定，上辊轮的位置抬高，该位移变 化通过杠杆反映到支点的另一端，进而通过位移传感器在受到测量挡板的压迫时产生的形变 量，测量型材的厚度，并将测量到的输出值反馈到相应的控制器，以消除偏差，实现轧机的 闭环控制；\n[0015] 宽度测量机构主要包括位移传感器、双杠杆、测宽辊轮、复位弹簧2、杠杆支点、测量 挡板；其中，面对设备的内辊轮的位置固定，外辊轮通过复位弹簧贴合在内辊轮上，且位置 可调；其工作原理与厚度测量机构类似；\n[0016] 所述自动测宽测厚装置五对辊轮贴合缝的中心点在同一水平线上。\n[0017] 有益效果：本发明利用杠杆原理，以低廉的成本解决了目前大多轧机生产线上型材手动测宽测厚的问题，实现了型材轧机系统的在线自动测宽测厚，并通过将检测逐级反馈到输入端，进而实时调节轧机辊轮之间的间距，消除误差。本发明有助于实现轧机系统的闭环控制， 进而通过采用现代控制方法和手段以实现轧机系统的高度自动化。\n附图说明\n[0018] 图1是本发明自动测宽测厚装置结构示意图，包括“基座1”、“牵引机构2”、“厚度测量机 构3”、“牵引机构4”、“宽度测量机构5”和“牵引机构6”。\n[0019] 图2是本发明牵引机构结构示意图，包括“支架7”、“复位弹簧8”、“牵引辊轮9”和“牵 引辊轮10”。\n[0020] 图3是本发明厚度测量机构结构示意图，包括“位移传感器11”、“限位螺钉12”、“杠杆 13”、“复位弹簧14”、“辊轮15”、“杠杆16”、“杠杆支点17”和“测量挡板18”。\n[0021] 图4是宽度测量机构结构示意图，包括“位移传感器19”、“杠杆20”、“辊轮21”、“复位弹 簧22”、“杠杆23”、“杠杆支点24”、“测量挡板25”。\n具体实施方式\n[0022] 下面结合附图，对本发明做进一步说明。\n[0023] 图1是本发明提供的自动测宽测厚装置，该装置包括基座1、牵引机构2、厚度测量机构 3、牵引机构4、宽度测量机构5和牵引机构6；其中，牵引机构2、厚度测量机构3、牵引机 构4、宽度测量机构5、牵引机构6均独立地通过相应的支架用螺栓固定在基座1上，且任意两个相邻的机构间留有一定的缝隙，以便机构自身独立自由的摆动或者辊轮自由地转动。\n[0024] 图2是本发明牵引机构结构示意图，该机构包括支架7、复位弹簧8、牵引辊轮9和牵引 辊轮10；其中，支架7通过螺栓固定成一种矩形结构，且在两个竖边的上侧开有U型凹槽；\n辊轮9即下辊轮的轴通过螺栓固定在侧边上，辊轮1放在U型凹槽内，初始状态时，通过复 位弹簧与辊轮9贴合在一起，当有型材穿过时，辊轮10的位置可上移；牵引机构2、牵引机 构4、牵引机构6的结构完全一样。\n[0025] 图3是本发明厚度测量机构的结构示意图，该机构包括位移传感器11、限位螺钉\n12、杠 杆13、复位弹簧14、辊轮15、杠杆16、杠杆支点17和测量挡板18；其中杠杆13和杠杆16 绕着同轴杠杆支点可上下旋转，当有型材穿过辊轮，引起两杠杆之间产生缝隙，该缝隙通过 杠杆反应到支点的另一端使得测量挡板压迫接触式位移传感器，位移传感器检测到位移变化量，进而测出型材的厚度；此双杠杆测量结构，通过复位弹簧的拉紧可使其作为一个整体绕着支点摇摆，形成了一种悬浮结构，使得穿过的型材处于一种自然的拉伸状态，这是该结构的一大创新。\n[0026] 图4是本发明宽度测量机构的结构示意图，该机构包括位移传感器19、杠杆20、辊轮21、复位弹簧22、杠杆23、杠杆支点24和测量挡板25；其中杠杆20和杠杆23绕着同轴杠 杆支点可左右旋转，当有型材穿过辊轮，引起两杠杆之间产生缝隙，该缝隙通过杠杆反应到 支点的另一端使得测量挡板压迫接触式位移传感器，位移传感器检测到位移变化量，进而测出型材的宽度；该双杠杆也可以同时左右摆动，与厚度测量机构一样。\n[0027] 本发明提供的一种自动测宽测厚装置利用杠杆原理，采用双杠杆悬浮结构，采用位移传 感器测量型材厚度或者宽度引起的测量挡板与位移传感器之间的位移变化量，进而再通过软 件处理进行实时显示和实时反馈，实现了型材生产线的闭环控制。\n[0028] 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。