磁致伸縮位移傳感器在卷板機中的應用

一、卷板機的現狀及發展

隨著各項技術的創新和對被加工部件越來越高的要求，促使各類機床在近幾年加速蓬勃發展。卷板機是對板材行連續點彎曲的塑形機床，具有卷制O型、U型、多段R等不同形狀板材的功能。卷板機作為塑形機床的一種，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量直接影響成品價值的定位。這也就促使卷板機需要優化其性能，以便能適應更的客戶。其對于卷板厚度的精度控制是由上輥的壓下距離來決定。那么，如何選擇一 種高精度的線性位移傳感器，并可在惡劣的環境下穩定工作成為了關鍵。

二、應用于惡劣環境中的高精度測量磁致伸縮位移傳感器

磁致伸縮位移傳感器是基于磁致伸縮原理，通過外部感應磁塊作為激勵元件的一種非接觸線性測量檢測方式。

主要由電路部分、波導管、阻尼吸收裝置和外部激勵磁塊構成，測量元件-波導管由特殊的鎳鐵合金制成，導管內設有銅導線，瞬 間電流脈沖觸發測量流程，此電流產生圓周形磁場，由于波導管具有軟磁特性，圓周形磁環被束縛在波導管周圍。位于測量位置的永磁體被用作標記元件，其磁場方 向與脈沖電流的磁場成直角走向。波導管上兩磁場相遇處，由于磁致伸縮效應，在微結構范圍內發生彈性形變，由此產生一個向兩側擴散的機械波。到達波導管管末 端的波將被那里的阻尼吸收器吸收，而傳到信號轉換器的波則由于磁致伸縮效應的反向效應而產生一個電信號。波由形成地點到達信號轉換器的傳輸時間，與永磁鐵 和信號轉換器之間的距離成正比，通過測量時間，可以地測量這個距離。

斯銘威位移傳感器具有無滑動觸點，工作時不受灰塵等非金屬因素的影響，并且低功耗，長壽命，可使用在各種惡劣條件下。無接觸，因而無磨損的工作方式有助于節省高昂的維修費用，并避免故障停機帶來的麻煩。位移傳感器主要應用在自動化裝備生產線對模擬量的智能控制。位移是和物體的位置在運動過程中的移動有關的量，位移的測量方 式所涉及的范圍是相當廣泛的。小位移通常用應變式、電感式、差動變壓器式、渦流式、霍爾傳感器來檢測，大的位移常用感應同步器、拉繩、光柵、容柵、磁柵等傳感技 術來測量。其中光柵位移傳感器因具有易實現數字化、精度高（目前分辨率zui高的可達到納米級）、抗*力強、沒有人為讀數誤差、安裝方便、使用可靠等優點，良好的抗沖擊性和抗震性使其在工業領域的應用迅速擴展到重機械和系統設計領域，在機床加工、檢測儀表等行業中得到日益廣泛的應用。

對于其測量性能而言，采用磁致伸縮原理作為線性測量，其本身就是一種高精度的檢測，分辨率zui高可達0.001mm（對于卷板機甚至大部分機床行業的應用，選擇20μm~100μm分辨率的型號已經足夠），并具有很好的線性度和重復精度，響應時間極快，zui小可達0.25ms，zui大不超過1.5ms，測量長度可根據客戶的不同應用的需要實現定制化。

三．卷板機提升控制的性與對磁致伸縮位移傳感器的要求

近年來，中國機床制造行業飛速發展，技術革新和產品出口與日俱增。卷板機在裝備制造業中有著廣泛的應用，如航空航天、兵器、汽車、造船、化工、冶金、工程機械等行業，對卷板機的需求量日益增大，卷板機的精度要求越來越高。

卷板機是通過油缸垂直升降運動來帶動上輥，借助上輥的下壓及下輥的旋轉運動，使金屬板經過多道次連續彎曲，產生*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一個線性位移傳感器做一個反饋給PLC，從而對油缸實行控制。這個線性位移傳感器是加工 板材型精度的關鍵，直接關系到加工品品質的優良。

zui初，在諸多卷板機制造商中使用直線電位計作為油缸位置的反饋，其具有一定的優勢，比如價格低廉，這樣留給設計工程師以下兩個難以解決的問題：

1精度不夠高，線性度低，難以實現高精度的加工；

2接觸式傳感器不具有很好的耐久度，使用時間長了，精度和線性度會下降，導致加工精度變差。壽命甚至只有半年，不得不定期更換，影響生產且需要不斷投入資金維護。

對此，我們建議采用磁致伸縮式直線位移傳感器來解決上述問題：

首先，基于磁致伸縮原理的線性測量具有高精度的特點，且具有很高的重復精度，并不會產生信號漂移。選用SMW-CTS系列的傳感器，10μm的分辨率足可以滿足對其高精度加工的要求。

其次，基于其非接觸的測量方式，避免了傳感器長期運行導致的內部磨損狀況，從而不會導致信號漂移或精度下降。

再者，全金屬外殼可以zui大限度的抵抗外部的物理因素的影響，可承受卷板機在工作時的振動或沖擊，并隔絕油污、粉塵類污染源的侵蝕，大大增強了其使用壽命。

另一方面，從經濟角度看，就單個傳感器而言，由于原理不同和制造工藝的差別，磁致伸縮產品比直線電位計產品的價格會高出一 些，而磁致伸縮位移傳感器由于其內部無機械磨損，壽命遠比直線電位計產品高出很多，又免去了用戶維護費用和維護導致設備停機的損失，性價比顯而易見。

斯銘威公司磁致伸縮位移傳感器為卷板機上輥下壓控制帶來了全新的革新。油缸行程監控的精度大幅提升，更重要的是穩定性和免維護性，為設備長期運行提供了保障，從而使卷板機的性能從整體上邁上一個新的臺階。