專利名稱：一種中密度纖維板板坯厚度測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于物體厚度測量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種板材厚度測量裝置，具體為一種用于中密度纖維板板坯厚度測量裝置。
背景技術(shù)：
中密度纖維板是利用小徑木、枝椏材以及木材加工剩余物等原料經(jīng)過削片、熱磨、施膠、干燥、成型、預(yù)壓、熱壓、裁邊、砂光等工序加工而成的一種板材，具有廣泛的用途。成型工序是將經(jīng)過施膠和干燥后的纖維采用機械或氣流成型方法鋪裝成一定寬度和厚度的連續(xù)板坯帶，成型后的板坯非常蓬松，厚度大、密度很低，影響運輸和板坯進入熱壓機。因此，在熱壓之前需要對板坯進行預(yù)壓，增加板坯密度和減小厚度，以方便板坯運輸和進入熱壓機。然后再對預(yù)壓后的板坯厚度和重量進行在線測量，防止不合格的板坯進入熱壓機，以保證熱壓后板材的密度達到質(zhì)量要求和避免對熱壓機造成損傷，特別是對連續(xù)平壓式熱壓機尤為重要；此外，通過對預(yù)壓后的板坯厚度進行實時在線測量，可以將板坯厚度信息實時 反饋給板坯成型機，對成型纖維量進行實時調(diào)整。預(yù)壓時，通常將板坯壓縮到成品板的厚度，但是由于纖維的彈性恢復(fù)作用，預(yù)壓后板坯的厚度出現(xiàn)反彈，一般為成品板厚度的4倍左右，根據(jù)成品板材的厚度和密度要求，預(yù)壓后板坯的厚度范圍為IOmm 200mm ;板坯密度約為200kg/m3，具有一定的強度，但其表面并不十分平整光潔，此外板坯也是一種多孔性材料。目前，在實際生產(chǎn)和試驗研究中，對預(yù)壓后板坯厚度的在線測量方法主要有激光、超聲波、X射線等非接觸式測量方法，以及采用線性位移傳感器的接觸式測量方法。非接觸式測量方法不會對板坯表面造成損傷，由于預(yù)壓后的纖維板板坯是一種多孔性的材料，以及生產(chǎn)環(huán)境存在灰塵等因素的影響，上述幾種非接觸式測量方法均存在一定的缺陷。對于激光測量法，主要是采用激光位移傳感器來實現(xiàn)，由于激光具有單色性好、高亮度、方向性強、抗干擾性強等優(yōu)點，測量精度較高，是目前中密度纖維板生產(chǎn)中應(yīng)用最多的一種板坯厚度測量方法。但是，由于生產(chǎn)環(huán)境空氣中存在纖維和灰塵，激光傳感器表面常常會粘附纖維和灰塵，影響測量精度，有時還會出現(xiàn)數(shù)據(jù)誤報現(xiàn)象，反而影響了生產(chǎn)的正常進行。此外，激光位移傳感器的價格也比較昂貴。對于超聲波測量法，由于纖維板坯具有大量的孔隙，造成超聲波的大量散射和能量衰減，使測量顯示的板坯厚度值明顯小于板坯實際厚度值，誤差較大，甚至無讀數(shù)。目前該方法還處于試驗階段，尚未在板坯厚度測量中得到實際應(yīng)用。對于X射線測量法，其原理是根據(jù)X射線穿透板坯時強度的衰減量來進行轉(zhuǎn)換測量厚度的，但X射線在穿透不同材料和灰塵、油煙等介質(zhì)時，其衰減程度也會不同，因此其測量精度受環(huán)境影響較大，還需要進行溫度補償，穩(wěn)定性較差，維護量和維護費用較大。因此，該方法并不適合纖維板坯的厚度測量。對于采用線性位移傳感器的接觸式測量方法，線性位移傳感器垂直于被測板材表面安裝，測桿的位移量等于板材的厚度，可以直接測出板材的厚度，由于測桿需要與被測板材接觸，要求被測板材具有較大的硬度和較光潔平整的表面，早期國外主要用于測量成品板的厚度，對于比較松軟和厚度較大的板坯厚度測量則難以實現(xiàn)，目前還處在試驗研究階段，尚未得到實際應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容為了解決目前中密度纖維板生產(chǎn)過程中板坯厚度在線測量過程中存在的問題，本實用新型提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、測量精度較高、成本較低、使用方便的板坯厚度在線測量裝置。本實用新型解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是(I) 一種中密度纖維板板坯厚度測量裝置，主要組成包括增量型旋轉(zhuǎn)編碼器、螺釘C、編碼器支架、擺桿、螺釘D、滾輪、滾動軸承、定位套、孔用彈性卡圈、軸、螺母A、螺釘E、調(diào)節(jié)螺桿、螺母B、螺釘G、螺桿支座、垂直支架、螺釘H、底板、螺釘L、螺釘F、導向鍵、橫梁等，其 特征在于，增量型旋轉(zhuǎn)編碼器通過螺釘C安裝在編碼器支架上，擺桿的一端通過螺釘D固定在旋轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)子軸上，滾輪通過滾動軸承、定位套、孔用彈性卡圈、軸和螺母A安裝在擺桿的另一端。擺桿和滾輪采用鋁合金板制作，并采用薄壁結(jié)構(gòu)，壁厚取2mm 3mm，滾輪表面敷貼聚四氟乙烯薄膜，滾輪的寬度取20mm。(2)調(diào)整編碼器支架高度，使擺桿初始位置調(diào)節(jié)到豎直狀態(tài)，并使?jié)L輪的最低點與運輸帶表面剛好接觸，將此狀態(tài)下的增量型旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的角位移信號設(shè)置為零，當板坯隨運輸帶向前移動時，推動滾輪上移，同時帶動擺桿擺動，增量型旋轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)子軸一起轉(zhuǎn)動，并輸出角位移脈沖信號。(3)增量型旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的角位移信號由數(shù)據(jù)采集卡采集輸入計算機，利用數(shù)據(jù)處理軟件對角位移脈沖信號進行處理，并利用公式(I)計算板坯厚度，H = R(I-Cosa) (I)公式(I)中，H為被測板坯的厚度，R為擺桿有效長度，a為擺桿偏離垂直狀態(tài)時擺動的角度(即增量型旋轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動角度)。(4)對計算所獲得的板坯厚度值進行實時顯示，并將厚度信號值輸出給壓機板坯進給裝置和板坯成型機。本實用新型具有如下優(yōu)點(I)本實用新型采用增量型旋轉(zhuǎn)編碼器、擺桿、滾輪等構(gòu)成板坯厚度測量裝置，穩(wěn)定性好，克服了激光位移傳感器受灰塵影響出現(xiàn)的厚度數(shù)據(jù)誤報現(xiàn)象。(2)本實用新型中的擺桿、滾輪采用輕質(zhì)材料制作，并采用薄壁結(jié)構(gòu)，滾輪寬度也較大，同時由于預(yù)壓后的板坯具有一定強度，滾輪對板坯表面的壓縮量甚小，而且由于滾輪較寬，所測得的板坯厚度值是在滾輪寬度范圍內(nèi)的平均值，誤差小，精度較高。(3)本實用新型中的滾輪表面敷貼有聚四氟乙烯薄膜，不會出現(xiàn)纖維粘附的現(xiàn)象，不會影響厚度測量精度，同時由于滾輪在板坯表面滾動也不會對板坯表面造成損傷。(4)本實用新型中采用的增量型旋轉(zhuǎn)編碼器的價格比激光位移傳感器要低得多，性價比好，使用也很方便。(5)本實用新型提供的板坯厚度測量方法和裝置，還可以應(yīng)用于其它板材厚度的測量。

圖I是本實用新型板坯厚度測量方法的基本原理圖。圖2是本實用新型板坯厚度測量裝置的主視圖。圖3為本實用新型板坯厚度測量裝置的側(cè)視圖。圖4為本實用新型板坯厚度測量裝置圖2中的A-A剖面圖。在圖2、圖3、圖4中，I-滾輪、2-滾動軸承、3-螺母A、4_彈簧墊圈、5-軸、6-定位套、7-孔用彈性卡圈、8-擺桿、9-螺釘C、10-增量型旋轉(zhuǎn)編碼器、11-螺釘D、12-編碼器支架、13-導向鍵、14-螺釘E、15-螺釘F、16-調(diào)節(jié)螺桿、17-螺母B、18-軸用彈性卡圈、19-螺釘G、20-螺桿支座、21-垂直支架、22-螺釘H、23-底板、24-螺釘L?！?b>具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步的詳細說明本實用新型的板坯厚度測量方法的基本原理如圖I所示，其工作過程如下首先，調(diào)整編碼器支架高度，使擺桿初始位置調(diào)節(jié)到豎直狀態(tài)，并使?jié)L輪的最低點與運輸帶表面剛好接觸，將此狀態(tài)下的增量型旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的角位移信號設(shè)置為零，當板坯隨運輸帶向前移動，推動滾輪上移，同時帶動擺桿擺動，增量型旋轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)子軸一起轉(zhuǎn)動，并輸出角位移脈沖信號。然后，增量型旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的角位移脈沖信號由數(shù)據(jù)采集卡采集輸入計算機，利用計算機中的數(shù)據(jù)處理軟件(如LabVIEW)對角位移脈沖信號進行處理，并利用公式(I)計算板坯厚度，H = R(I-Cosa) (I)公式(I)中，H為被測板坯的厚度，R為擺桿有效長度，a為擺桿偏離垂直狀態(tài)時擺動的角度(即增量型旋轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動角度)。通過數(shù)據(jù)處理軟件對計算獲得的板坯厚度值進行實時顯示，并將厚度信號值輸出給熱壓機板坯進給裝置和板坯成型機，防止不合格板坯進入熱壓機，同時對板坯成型機的成型纖維量進行調(diào)整。本實用新型的板坯厚度測量裝置如圖2、如圖3、如圖4所示。其主要組成包括增量型旋轉(zhuǎn)編碼器10、螺釘C9、編碼器支架12、擺桿8、螺釘D11、滾輪I、滾動軸承2、定位套
6、孔用彈性卡圈7、軸5、螺母A3、螺釘E14、調(diào)節(jié)螺桿16、螺母B17、螺釘G19、螺桿支座20、垂直支架21、螺釘H22、底板23、螺釘L24、螺釘F15、導向鍵13、橫梁等。增量型旋轉(zhuǎn)編碼器10通過螺釘C9安裝在編碼器支架12上；擺桿8的一端通過螺釘Dll固定在旋轉(zhuǎn)編碼器10的轉(zhuǎn)子軸上，滾輪I通過滾動軸承2、定位套6、孔用彈性卡圈
7、軸5和螺母A3安裝在擺桿8的另一端；擺桿8和滾輪I采用鋁合金板制作，同時滾輪I采用較寬的尺寸，其寬度取20mm，以減輕滾輪I對板坯表面的壓力，由于預(yù)壓后的板坯具有一定強度，所以滾輪I對板坯表面的壓縮量甚小，而且由于滾輪較寬，所測得的板坯厚度值是在滾輪寬度范圍內(nèi)的平均值，誤差小，精度較高；此外滾輪I的表面敷貼有聚四氟乙烯薄膜，以防止纖維粘附在滾輪表面，而影響測量精度和破壞板坯的表面；滾輪I的直徑對板坯厚度測量沒有影響，但為了降低滾輪I轉(zhuǎn)速，滾輪I直徑適當取大一些，如取100mm。為了進一步減輕擺桿8和滾輪I的重量，在保證強度和剛度的前提下，擺桿8和滾輪I采用薄壁結(jié)構(gòu)，壁厚取2mm 3mm。編碼器支架12通過螺釘E14固定在垂直支架21上，垂直支架21通過螺釘H22固定在底板23上，底板23通過螺釘L24固定在橫梁上。垂直支架21上通過螺釘F15固定安裝有導向鍵13，編碼器支架12上開有與導向鍵13相配合的鍵槽，編碼器支架12可沿導向鍵13上下移動。螺桿支座20通過螺釘G19固定在垂直支架21上，在編碼器支架12的上端安裝有螺母B17，調(diào)節(jié)螺桿16的上端安裝在螺桿支座20的孔中，下部的螺紋段與螺母B17配合；當松開螺釘E14時，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺桿16，可帶動編碼器支架12升降，以便將擺桿8調(diào)整到豎直狀態(tài)，并使?jié)L輪I的最低點與運輸帶剛好接觸，然后將螺釘E14擰緊，固定住編碼器支架12。當板坯隨運輸帶向前移動時，推動滾輪I上移，同時帶動擺桿8擺動，增量型旋轉(zhuǎn)編碼器10的轉(zhuǎn)子軸一起轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)編碼器輸出角位移脈沖信號。本發(fā)明的板坯厚度測量裝置的測量精度，主要取決于增量型旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨率，分辨率越高，測量精度越高。由于旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖信號，所以擺桿的有效長度、以及被測板坯的厚度對測量精度也有影響。當旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨率確定之后，當擺桿有效長度短和被測板坯厚度薄時，測量精度較高。擺桿的有效長度取決于中密度纖維板生產(chǎn)線被測板坯厚度的變化范圍，為了不使板坯與旋轉(zhuǎn)編碼器相碰撞，擺桿長度等于被測板坯的厚度，生產(chǎn)中板坯的最大厚度為200_，則選擇擺桿有效長度R = 200_。本發(fā)明中選用的增量型旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨率為3600P/R，則每輸出一個脈沖信號所代表的角度為0.1°。在常見的中密度纖維板板坯厚度30mm 80mm范圍內(nèi)，測量精度為0. 183mm 0. 279mm。如果擺桿有效長度R = 100mm,在板還厚度30mm 80mm范圍內(nèi)，測量精度為0. 087mm 0. 139mm。對于板坯來說，這樣的厚度測量精度是比較高的。通過生產(chǎn)實際應(yīng)用表明，本發(fā)明的板坯厚度測量裝置完全能夠滿足中密度纖維板生產(chǎn)的要求。
權(quán)利要求1.ー種中密度纖維板板坯厚度測量裝置，主要組成包括増量型旋轉(zhuǎn)編碼器(10)、螺釘C(9)、編碼器支架(12)、擺桿(8)、螺釘D(ll)、滾輪(I)、滾動軸承(2)、定位套(6)、孔用彈性卡圈⑵、軸(5)、螺母A(3)、螺釘E(14)、調(diào)節(jié)螺桿(16)、螺母B(17)、螺釘G(19)、螺桿支座(20)、垂直支架(21)、螺釘H(22)、底板(23)、螺釘L(24)、螺釘F(15)、導向鍵(13)、橫梁等，其特征在于，増量型旋轉(zhuǎn)編碼器(10)通過螺釘C (9)安裝在編碼器支架(12)上，擺桿(8)的一端通過螺釘D(Il)固定在旋轉(zhuǎn)編碼器(10)的轉(zhuǎn)子軸上，滾輪(I)通過滾動軸承(2)、定位套(6)、孔用彈性卡圈(7)、軸(5)和螺母A(3)安裝在擺桿(8)的另一端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的中密度纖維板板坯厚度測量裝置，其特征在于，編碼器支架(12)通過螺釘E (14)固定在垂直支架(21)上，垂直支架(21)通過螺釘H(22)固定在底板(23)上，底板(23)通過螺釘L(24)固定在橫梁上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的中密度纖維板板坯厚度測量裝置，其特征在于，垂直支架(21)上通過螺釘F (15)固定安裝有導向鍵(13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的中密度纖維板板坯厚度測量裝置，其特征在于，編碼器支架(12)上開有與導向鍵(13)相配合的鍵槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的中密度纖維板板坯厚度測量裝置，其特征在于，螺桿支座(20)通過螺釘G(19)固定在垂直支架(21)上，在編碼器支架(12)的上端安裝有螺母B (17)，調(diào)節(jié)螺桿(16)的上端安裝在螺桿支座(20)的孔中，下部的螺紋段與螺母B (17)配合
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的中密度纖維板板坯厚度測量裝置，其特征在于，擺桿(8)和滾輪(I)采用招合金板制作，并采用薄壁結(jié)構(gòu)，壁厚取2mm 3mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的中密度纖維板板坯厚度測量裝置，其特征在于，滾輪(I)的表面敷貼有聚四氟こ烯薄膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的中密度纖維板板坯厚度測量裝置，其特征在于，滾輪(I)的寬度取20_。
專利摘要本發(fā)明涉及到一種中密度纖維板板坯厚度測量裝置，將增量型旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在高度可調(diào)的編碼器支架上、旋轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)子軸上固定一根擺桿，擺桿的另一端裝有一只滾輪，擺桿長度為R；調(diào)整編碼器支架高度，使擺桿初始位置調(diào)節(jié)到豎直狀態(tài)，并使?jié)L輪的最低點與運輸帶表面剛好接觸，將此狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的角位移設(shè)置為零，當板坯推動滾輪帶動擺桿擺動α角時，旋轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)子軸隨之轉(zhuǎn)動，并輸出角位移脈沖信號，由數(shù)據(jù)采集卡采集輸入計算機，利用數(shù)據(jù)處理軟件對角位移脈沖信號進行處理，并利用公式H＝R(1-cosα)計算板坯厚度H；對板坯厚度值進行實時顯示和輸出。測量精度較高、成本較低、使用方便。
文檔編號G01B21/08GK202562461SQ20112040890
公開日2012年11月28日 申請日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者王寶金, 田峰, 石夫雨, 牛治軍, 李紹成 申請人:南京林業(yè)大學