一种船用卷板机挠度的自动补偿装置发明内容

一种船用卷板机挠度的自动补偿装置专利目的

《一种船用卷板机挠度的自动补偿装置》的目的是提供一种能够在线多点自动检测和自动补偿的船用卷板机挠度的自动补偿装置，用以实现卷制过程中的床身挠度自动快速检测和自动补偿，满足加工精度，提高生产效率。

一种船用卷板机挠度的自动补偿装置技术方案

《一种船用卷板机挠度的自动补偿装置》的目的是这样实现的：一种船用卷板机挠度的自动补偿装置，其特征在于：由位移测量部分、位移补偿部分和微控电器系统组成，其中：

位移测量部分包括安装在床身一侧的支座，支座上安装一刚性梁；在下支撑辊装置的下方床身上安装有位移测量传感器，位移测量传感器的活动端置放在刚性梁的上平面；位移测量传感器测量出下支撑辊装置处的床身挠度变形量并将信号传送到微控电器系统；位移补偿部分包括安装在上梁上的上支撑辊装置，上支撑辊装置由电动推杆装置、拉杆、压圈、弹簧、斜铁、导板、托轮装置、托轮支座和位移补偿传感器组成；电动推杆装置、导板和位移补偿传感器安装在上梁上，托轮支座通过穿过上梁下端钢板的拉杆和压圈、弹簧提拉在上梁上，托轮支座的孔内安装有托轮装置，托轮装置与上辊装置接触；托轮支座的斜面与斜铁斜面配合，斜铁的平面部份紧贴上梁的下平面，斜铁带有条孔或U型开口，以避开拉杆；电动推杆装置和斜铁连接，推拉移动斜铁以调整上支撑辊装置的高低位置；位移补偿传感器的活动端与斜铁连接，测控斜铁位移量并将信号传送到微控电器系统；微控电器系统包括工控机、触摸屏和PLC可编程控制器；通过位移测量传感器采集的各个下支撑辊装置处床身的挠度变形量信号经过微控电器系统计算，得出对应的各个上支撑辊装置上的电动推杆装置所需行程，设置位移补偿传感器数据，控制电动推杆装置位移将上支撑辊装置调整到合适高度，以补偿下支撑辊装置处的床身的挠度变形。

《一种船用卷板机挠度的自动补偿装置》的目的还可以这样实现：位移测量部分的刚性梁一端与一支座固定连接，另一端置放在另一支座上。

位移测量部分的支座上带有凹槽，刚性梁两端嵌放在支座凹槽内，其中一端通过螺栓与支座固定连接。

位移测量传感器和位移补偿传感器通过导线连接微控电器系统传递位移信号，或通过无线传输方式传递位移信号。

一种船用卷板机挠度的自动补偿装置改善效果

《一种船用卷板机挠度的自动补偿装置》的有益效果是：通过即时对床身受力后的挠度变形检测，将检测数据传送到微控电器系统，计算出床身及上梁的整体变形和所需补偿量，并指令进行补偿，大大提高了船用卷板机的卷制质量和卷制效率，节约了能源，降低了设备的损耗。

截至2011年9月20日，在造船行业中，船用卷板机上梁和床身的挠度变形还没有实时可行的可靠检测手段，对上梁和床身所产生的挠度变形只能靠理论计算，但得出的结果与实际补偿量有时侧相差很大，这是因为一种钢板的屈服极限是在一定范围内上下波动，而现场无法一一测量加工板材屈服极限，造成计算结果不准确；其次是靠人工经验，同样会出现上述的问题。在实际中，卷制船用钢板时，上梁和床身长度较长，受力较大，必然要产生较大挠度变形，如果不进行实时补偿，板材加工成型的直线度很不稳定，容易形成为鼓形，且卷制过程时间长、工作效率低。基于以上原因，需要一种卷板机挠度的即使的检测和补偿装置。

图1为《一种船用卷板机挠度的自动补偿装置》的主视图；

图2为图1的左视图（局部剖视）；

图3为《一种船用卷板机挠度的自动补偿装置》补偿部分结构的主视图；

图4为图3的左视图；

图5为床身挠度检测对比示意图。

图中标号说明：机架1、上梁2、上辊装置3、下辊装置4、上支撑辊装置5、下支撑辊装置6、主传动装置7、床身8、连接梁9、刚性梁10、位移测量传感器11、支座12、螺栓13、油缸14、铰支座15、微控电器系统16、未受力时位移测量传感器位置线17、受力时位移测量传感器位置线18；上支撑辊装置5包括：电动推杆装置5.1、拉杆5.2、压圈5.3、弹簧5.4、斜铁5.5、导板5.6、托轮装置5.7、托轮支座5.8、位移补偿传感器5.9。

《一种船用卷板机挠度的自动补偿装置》涉及一种金属压力机械，具体地说，涉及一种船用卷板机的挠度自动补偿装置。

1.一种船用卷板机挠度的自动补偿装置，其特征在于：由位移测量部分、位移补偿部分和微控电器系统组成，其中：位移测量部分包括安装在床身（8）一侧的支座（12），支座（12）上安装一刚性梁（10）；在下支撑辊装置（6）的下方床身（8）上安装有位移测量传感器（11），位移测量传感器（11）的活动端置放在刚性梁（10）的上平面；位移测量传感器（11）测量出下支撑辊装置（6）处的床身（8）挠度变形量并将信号传送到微控电器系统（16）；位移补偿部分包括安装在上梁（2）上的上支撑辊装置（5），上支撑辊装置（5）由电动推杆装置（5.1）、拉杆（5.2）、压圈（5.3）、弹簧（5.4）、斜铁（5.5）、导板（5.6）、托轮装置（5.7）、托轮支座（5.8）和位移补偿传感器（5.9）组成；电动推杆装置（5.1）、导板（5.6）和位移补偿传感器（5.9）安装在上梁（2）上，托轮支座（5.8）通过穿过上梁（2）下端钢板的拉杆（5.2）和压圈（5.3）、弹簧（5.4）提拉在上梁（2）上，托轮支座（5.8）的孔内安装有托轮装置（5.7），托轮装置（5.7）与上辊装置（3）接触；托轮支座（5.8）的斜面与斜铁（5.5）斜面配合，斜铁（5.5）的平面部份紧贴上梁（2）的下平面，斜铁（5.5）带有条孔或U型开口，以避开拉杆（5.2）；电动推杆装置（5.1）和斜铁（5.5）连接，推拉移动斜铁（5.5）以调整上支撑辊装置（5）的高低位置；位移补偿传感器（5.9）的活动端与斜铁（5.5）连接，测控斜铁（5.5）位移量并将信号传送到微控电器系统（16）；微控电器系统（16）包括工控机、触摸屏和PLC可编程控制器；通过位移测量传感器（11）采集的各个下支撑辊装置（6）处床身（8）的挠度变形量信号经过微控电器系统计算，得出对应的各个上支撑辊装置（5）上的电动推杆装置（5.1）所需行程，设置位移补偿传感器（5.9）数据，控制电动推杆装置（5.1）位移将上支撑辊装置（5）调整到合适高度，以补偿下支撑辊装置（6）处的床身（8）的挠度变形。

2.根据权利要求1所述的船用卷板机挠度的自动补偿装置，其特征在于：位移测量部分的刚性梁（10）一端与一支座（12）固定连接，另一端置放在另一支座（12）上。

3.根据权利要求1所述的船用卷板机挠度的自动补偿装置，其特征在于：位移测量部分的支座（12）上带有凹槽，刚性梁（10）两端嵌放在支座（12）凹槽内，其中一端通过螺栓（13）与支座（12）固定连接。

4.根据权利要求1所述的船用卷板机挠度的自动补偿装置，其特征在于：位移测量传感器（11）和位移补偿传感器（5.9）通过导线连接微控电器系统（16）传递位移信号，或通过无线传输方式传递位移信号。

如图1-2所示，《一种船用卷板机挠度的自动补偿装置》包括：床身8上面安装有下辊装置4、下支撑辊装置6，下辊装置4通过联轴器与安装在一端的主传动装置7联接。

床身8两端安装有机架1的立柱；机架1立柱下端与床身8紧固连接，顶部由连接梁9连接稳固；机架1两端的上方安装有油缸14；油缸14的活塞杆通过铰支座15与上梁2两端连接，上梁2可在机架1内上下运动；上梁2的下端安装有上辊装置3、上支撑辊装置5，上支撑辊装置5在上辊装置3的上方支撑上辊装置3。

床身8的一侧边安装有6套位移测量传感器11，位移测量传感器11在下支撑辊装置6的下方；床身8的一侧边的下方焊接两带凹槽的支座12、两支座12的上方嵌放一刚性梁10、刚性梁10的一端与其中一支座12由螺栓13连接，另一端平放在另一支座12的凹槽上；6套位移测量传感器11的活动端均放置在刚性梁10的上平面，随时测量床身8的挠度变化。

床身8的一端安装有微控电器系统16，微控电器系统由工控机、触摸屏和PLC可编程控制器组成，可进行人机交互，工艺计算和过程控制。

如图3-4所示，上支撑辊装置5由电动推杆装置5.1、拉杆5.2、压圈5.3、弹簧5.4、斜铁5.5、导板5.6、托轮装置5.7、托轮支座5.8和位移补偿传感器5.9组成；电动推杆装置5.1、导板5.6和位移补偿传感器5.9安装在上梁2上，托轮支座5.8通过穿过上梁2下端钢板的拉杆5.2和压圈5.3、弹簧5.4提拉在上梁2上，托轮支座5.8的孔内安装有托轮装置5.7，托轮装置5.7与上辊装置3接触；托轮支座5.8的斜面与斜铁5.5斜面配合，斜铁5.5的平面部份紧贴上梁2的下平面，斜铁5.5带有条孔或∪型开口，以避开拉杆5.2；电动推杆装置5.1和斜铁5.5连接，推拉移动斜铁5.5以调整上支撑辊装置5的高低位置；位移补偿传感器5.9的活动端与斜铁5.5连接，测控斜铁5.5位移量并将信号传送到微控电器系统16；

如图5所示，未受力时6套位移测量传感器11位置线17与受力6Q时位移测量传感器11位置线18均有位置差，当床身8受力6Q时，床身8变形，而刚性梁10一端为自由端，不会因为床身8的变形而变形，因而6套位移测量传感器11可测出床身8的下支撑辊装置6安装位置的的位移变化Δδ1～6。

微控电器系统包括工控机、触摸屏和PLC可编程控制器，当床身受力变形时，位移测量传感器数据发生变化并传送到微控电器系统，微控电器系统采集相关N组数据Δδ1～n，通过计算，得出N个电动推杆所需数据，S1～n＝Z*F*（Δδ1～n*斜度比）即为N套电动推杆所需行程。

F为考虑上梁和床身的挠度变形的系数，对于一台船用卷板机是一个定值，设计时往往会将上梁惯性矩I1和床身惯性矩I2设计成基本一致，F＝（I1 I2）/I2，大多为1.8～2.2；斜度比是斜铁的斜度比，一般采用30∶1较为合适，Z为修正系数一般为0.95～1.05。

工作过程：待加工的船用钢板放在下辊装置4的下辊上，调整船用钢板一边与下辊轴向方向在适合的位置上，油缸14驱动上梁2带动上辊装置3、上支撑辊装置5压下，主传动装置7通过联轴器驱动下辊装置4中的两下辊转动，卷制船用板状工件，在卷制过程中，上辊装置3、下辊装置4中的上辊、下辊受力，并将力传递给上支撑辊装置5中的托轮装置5.7、和下支撑辊装置6，再分别传递到上梁2和床身8，上梁2和床身8产生弹性变形（在没有补偿的情况下，卷制出的工件是鼓形，中间半径大，两边半径小）；安装在床身8侧边的6套位移测量传感器11检测到在安装下支撑辊装置6的床身8位置的6处变形量Δδ1～6，并通过导线传到微控电器系统16，微控电器系统16根据采集的六组Δδ1～6数据分别进行计算并分别发出6组补偿指令给6套电动推杆装置5.1，推动斜铁5.5运动到达6组指定位置停止（由6套位移补偿传感器5.9测控）。钢板继续卷制，卷制出的产品各处半径均匀一致。

2018年12月20日，《一种船用卷板机挠度的自动补偿装置》获得第二十届中国专利优秀奖。