一、卷板機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展

隨著各項(xiàng)技術(shù)的創(chuàng)新和對(duì)被加工部件越來(lái)越高的要求，促使各類機(jī)床在近幾年加速蓬勃發(fā)展。卷板機(jī)（Rolling Machine）是對(duì)板材行連續(xù)點(diǎn)彎曲的塑形機(jī)床，具有卷制O型、U型、多段R等不同形狀板材的功能。卷板機(jī)作為塑形機(jī)床的一種，用于加工圓筒或錐筒等金屬板材制品。加工成品的精度和質(zhì)量直接影響成品價(jià)值的定位。這也就促使卷板機(jī)需要優(yōu)化其性能，以便能適應(yīng)更高端的客戶。其對(duì)于卷板厚度的精度控制是由上輥的壓下距離來(lái)決定。那么，如何選擇一 種高精度的線性位移傳感器，并可在惡劣的環(huán)境下穩(wěn)定工作成為了關(guān)鍵。

二、應(yīng)用于惡劣環(huán)境中的高精度測(cè)量磁致伸縮式直線位移傳感器

磁致伸縮直線位移傳感器是基于磁致伸縮原理，通過(guò)外部感應(yīng)磁塊作為激勵(lì)元件的一種非接觸線性測(cè)量檢測(cè)方式。

主要由電路部分、波導(dǎo)管、阻尼吸收裝置和外部激勵(lì)磁塊構(gòu)成，測(cè)量元件-波導(dǎo)管由特殊的鎳鐵合金制成，導(dǎo)管內(nèi)設(shè)有銅導(dǎo)線，瞬 間電流脈沖觸發(fā)測(cè)量流程，此電流產(chǎn)生圓周形磁場(chǎng)，由于波導(dǎo)管具有軟磁特性，圓周形磁環(huán)被束縛在波導(dǎo)管周圍。位于測(cè)量位置的永磁體被用作標(biāo)記元件，其磁場(chǎng)方 向與脈沖電流的磁場(chǎng)成直角走向。波導(dǎo)管上兩磁場(chǎng)相遇處，由于磁致伸縮效應(yīng)，在微結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)發(fā)生彈性形變，由此產(chǎn)生一個(gè)向兩側(cè)擴(kuò)散的機(jī)械波。到達(dá)波導(dǎo)管管末 端的波將被那里的阻尼吸收器吸收，而傳到信號(hào)轉(zhuǎn)換器的波則由于磁致伸縮效應(yīng)的反向效應(yīng)而產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)。波由形成地點(diǎn)到達(dá)信號(hào)轉(zhuǎn)換器的傳輸時(shí)間，與永磁鐵 和信號(hào)轉(zhuǎn)換器之間的距離成正比，通過(guò)測(cè)量時(shí)間，可以精確地測(cè)量這個(gè)距離。

巴魯夫位移傳感器具有無(wú)滑動(dòng)觸點(diǎn)，工作時(shí)不受灰塵等非金屬因素的影響，并且低功耗，長(zhǎng)壽命，可使用在各種惡劣條件下。無(wú)接觸，因而無(wú)磨損的工作方式有助于節(jié)省高昂的維修費(fèi)用，并避免故障停機(jī)帶來(lái)的麻煩。位移傳感器主要應(yīng)用在自動(dòng)化裝備生產(chǎn)線對(duì)模擬量的智能控制。位移是和物體的位置在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的移動(dòng)有關(guān)的量，位移的測(cè)量方 式所涉及的范圍是相當(dāng)廣泛的。小位移通常用應(yīng)變式、電感式、差動(dòng)變壓器式、渦流式、霍爾傳感器來(lái)檢測(cè)，大的位移常用感應(yīng)同步器、光柵、容柵、磁柵等傳感技 術(shù)來(lái)測(cè)量。其中光柵傳感器因具有易實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、精度高（目前分辨率最高的可達(dá)到納米級(jí)）、抗干擾能力強(qiáng)、沒(méi)有人為讀數(shù)誤差、安裝方便、使用可靠等優(yōu)點(diǎn)，良好的抗沖擊性和抗震性使其在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用迅速擴(kuò)展到重機(jī)械和系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，在機(jī)床加工、檢測(cè)儀表等行業(yè)中得到日益廣泛的應(yīng)用。

對(duì)于其測(cè)量性能而言，采用磁致伸縮原理作為線性測(cè)量，其本身就是一種高精度的檢測(cè)，分辨率最高可達(dá)0.001mm（對(duì)于卷板機(jī)甚至大部分機(jī)床行業(yè)的應(yīng)用，選擇20μm~100μm分辨率的型號(hào)已經(jīng)足夠），并具有很好的線性度和重復(fù)精度，響應(yīng)時(shí)間極快，最小可達(dá)0.25ms，最大不超過(guò)1.5ms，測(cè)量長(zhǎng)度可根據(jù)客戶的不同應(yīng)用的需要實(shí)現(xiàn)定制化。

三．卷板機(jī)提升控制的精確性與對(duì)磁致伸縮直線位移傳感器的要求

近年來(lái)，中國(guó)機(jī)床制造行業(yè)飛速發(fā)展，技術(shù)革新和產(chǎn)品出口與日俱增。卷板機(jī)在裝備制造業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，如航空航天、軍工兵器、汽車、造船、化工、冶金、工程機(jī)械等行業(yè)，對(duì)卷板機(jī)的需求量日益增大，卷板機(jī)的精度要求越來(lái)越高。

卷板機(jī)是通過(guò)油缸垂直升降運(yùn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)上輥，借助上輥的下壓及下輥的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使金屬板經(jīng)過(guò)多道次連續(xù)彎曲，產(chǎn)生永久性的塑 性變形，卷制成所需要的圓筒或錐筒等。而下壓位置的大小是需要通過(guò)一個(gè)線性位移傳感器做一個(gè)反饋給PLC，從而對(duì)油缸實(shí)行控制。這個(gè)線性位移傳感器是加工 板材型精度的關(guān)鍵，直接關(guān)系到加工品品質(zhì)的優(yōu)良。

最初，在諸多卷板機(jī)制造商中使用直線電位計(jì)作為油缸位置的反饋，其具有一定的優(yōu)勢(shì)，比如價(jià)格低廉，這樣留給設(shè)計(jì)工程師以下兩個(gè)難以解決的問(wèn)題：

1）精度不夠高，線性度低，難以實(shí)現(xiàn)高精度的加工；
2）接觸式傳感器不具有很好的耐久度，使用時(shí)間長(zhǎng)了，精度和線性度會(huì)下降，導(dǎo)致加工精度變差。壽命甚至只有半年，不得不定期更換，影響生產(chǎn)且需要不斷投入資金維護(hù)。

對(duì)此，我們建議采用磁致伸縮式直線位移傳感器來(lái)解決上述問(wèn)題：

首先，基于磁致伸縮原理的線性測(cè)量具有高精度的特點(diǎn)，且具有很高的重復(fù)精度，并不會(huì)產(chǎn)生信號(hào)漂移。選用Balluff BTL6系列的傳感器，10μm的分辨率足可以滿足對(duì)其高精度加工的要求。

其次，基于其非接觸的測(cè)量方式，避免了傳感器長(zhǎng)期運(yùn)行導(dǎo)致的內(nèi)部磨損狀況，從而不會(huì)導(dǎo)致信號(hào)漂移或精度下降。
再者，全金屬外殼可以最大限度的抵抗外部的物理因素的影響，可承受卷板機(jī)在工作時(shí)的振動(dòng)或沖擊，并隔絕油污、粉塵類污染源的侵蝕，大大增強(qiáng)了其使用壽命。

另一方面，從經(jīng)濟(jì)角度看，就單個(gè)傳感器而言，由于原理不同和制造工藝的差別，磁致伸縮產(chǎn)品比直線電位計(jì)產(chǎn)品的價(jià)格會(huì)高出一 些，而磁致伸縮直線位移傳感器由于其內(nèi)部無(wú)機(jī)械磨損，壽命遠(yuǎn)比直線電位計(jì)產(chǎn)品高出很多，又免去了用戶維護(hù)費(fèi)用和維護(hù)導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)的損失，性價(jià)比顯而易見(jiàn)。

磁致伸縮直線位移傳感器為卷板機(jī)上輥下壓控制帶來(lái)了全新的革新。油缸行程監(jiān)控的精度大幅提升，更重要的是穩(wěn)定性和免維護(hù)性，為設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行提供了保障，從而使卷板機(jī)的性能從整體上邁上一個(gè)新的臺(tái)階。