模具內液面計的校準方法以及校準夾具的製作方法
2023-05-31 20:47:31
模具內液面計的校準方法以及校準夾具的製作方法
【專利摘要】本發明涉及模具內液面計的校準方法以及校準夾具。將從檢測頭（11）的下端位置到檢測頭（11）的測定下限為止以規定間隔的間距進行分割，並在這些以規定間隔的間距分割的各個高度位置，準備與模具（1）的長邊的間隙為2mm以下的多個虛擬水平板（40），在各高度位置使用對應的虛擬水平板（40）來進行校準。
【專利說明】模具內液面計的校準方法以及校準夾具
【技術領域】
[0001]本發明涉及連鑄所使用的測量模具內的液面水平的模具內液面計的校準方法以及校準夾具。
【背景技術】
[0002]在連鑄中，高精度地測量模具內的液面水平、並將液面水平控制為恆定能夠提高鑄件的品質，所以正在進行高精度的模具液面計的開發。
[0003]以往，作為這種模具內液面計，公知有專利文獻I所記載的渦流式測距儀。
[0004]專利文獻I所公開的渦流式測距儀具備:傳感器，其由初級線圈以及夾著初級線圈上下同軸地配置且相互差動連接的一對次級線圈構成；放大器，其對來自振蕩器的交流電壓進行放大並施加給初級線圈；以及信號放大器，其放大一對次級線圈的差分輸出電壓並反饋給上述放大器。
[0005]在專利文獻I中，像這樣作為傳感器線圈使用在同軸上上下分離的次級線圈，將這些次級線圈相互差動連接從而得到反饋信號，所以能夠僅對次級線圈的軸向保持檢測靈敏度，因此，還通過利用分離的二次線圈進行補償來消除側面導體的影響，另外通過分離的次級線圈也對溫度變化互相補償，所以得到特性變得優良，作為渦流測距儀測量精度較高的裝置。
[0006]可是，在實際使用該渦流測距儀時，需要校準作業。具體而言，通過將從在殼體內收納有傳感器而成的檢測頭下端到檢測頭測定下限以1mm間距進行分割，並在各個位置上設置不鏽鋼製的虛擬水平板且存儲該虛擬水平板位置的反饋放大器的輸出電壓來進行校準。在鑄造時，通過根據由測定而得到的反饋放大器的輸出電壓進行倒算，來得到從檢測頭下端到鋼水表面的距離。
[0007]—直以來，該校準作業中使用圖1所示的校準裝置。即，在固定了在殼體內收納有傳感器而成的檢測頭102的模具101內將不鏽鋼製的虛擬水平板103懸掛於校準夾具104，在旋轉安裝於校準夾具104的手柄(未圖示)來升降虛擬水平板103的同時，能夠通過計數器以及千分表105來測定其升降量。
[0008]專利文獻1:日本特公昭62-30562號公報
[0009]然而，上述現有的校準方法的虛擬水平板103的大小是恆定的，所以例如在像薄板坯連鑄機那樣錐度較大的模具中，由於距離檢測頭的距離，使得虛擬水平板103與模具101的長邊的間隙成為超過2mm的較大的距離。因此，即使對距檢測頭102的下端的距離來說，在虛擬水平板103與實際鑄造時的鋼水表面完全相同，正反饋放大器的輸出電壓也表示不同的值。具體而言，虛擬水平板103比鋼水表面面積小，所以渦電流的產生也減少，正反饋放大器的輸出電壓也增加。其結果，導致從檢測頭下端到鋼水表面的真實距離與由模具內液面計的傳感器測定顯示的距離會不同。
【發明內容】
[0010]因此，本發明的目的在於提供即使在錐度較大的模具內也能夠減小利用液面計測量的液面水平信號的誤差的模具內液面計的校準方法以及校準夾具。
[0011]即，本發明提供一種模具內液面計的校準方法，上述模具內液面計具備:振蕩器，其發出規定頻率的交流信號；反饋放大器，其被供給上述交流信號；和檢測頭，其具有初級線圈以及相互差動連接的一對次級線圈，上述模具內液面計將上述反饋放大器的輸出供給至上述初級線圈，將上述次級線圈的輸出反饋給上述反饋放大器，基於與液面水平的變化對應地變化的上述反饋放大器的輸出來測量模具內的液面水平，上述模具內液面計的校準方法中，將從上述檢測頭的下端位置到上述檢測頭的測定下限為止以規定間隔的間距進行分割，在這些以規定間隔的間距分割的各個高度位置上，準備與上述模具的長邊的間隙為2mm以下的多個虛擬水平板，在上述各個高度位置上使用對應的虛擬水平板進行校準。
[0012]另外，本發明提供一種模具內液面計的校準夾具，上述模具內液面計具備:振蕩器，其發出規定頻率的交流信號；反饋放大器，其被供給上述交流信號；和檢測頭，其具有初級線圈以及相互差動連接的一對次級線圈，所述模具內液面計將上述反饋放大器的輸出供給至上述初級線圈，將上述次級線圈的輸出反饋給上述反饋放大器，並基於與液面水平的變化對應地變化的上述反饋放大器的輸出來測量模具內的液面水平，上述模具內液面計的校準夾具具有:將從上述檢測頭的下端位置到上述檢測頭的測量下限為止以規定間隔的間距進行分割，並在以規定間隔的間距分割的各個高度位置上能夠保持虛擬水平板的虛擬水平板保持單元；和在這些以規定間隔的間距分割的各個高度位置上，以與上述模具的長邊的間隙成為2_以下的方式構成的多個虛擬水平板，在上述各個高度位置使用對應的虛擬水平板來進行校準。
[0013]根據本發明，虛擬水平板上的反饋放大器的輸出電壓成為與相同位置的鋼水表面的反饋放大器的輸出電壓接近的值，從而即使在錐度較大的模具中也能夠減小利用模具內液面計測量的液面水平信號的誤差。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是表示以往的模具內液面計的校準裝置的圖。
[0015]圖2是表示本發明的一個實施方式所使用的模具內液面計的圖。
[0016]圖3是表示本發明的一個實施方式的模具內液面計的校準方法所使用的校準夾具的立體圖。
[0017]圖4是表示虛擬水平板與模具長邊的間隙、和模具內液面計的輸出電壓的關係。
[0018]圖5是表示對於本發明和現有技術求出從檢測頭下端到鋼水表面的真實距離、與傳感器(模具內液面計)的測定值的關係的結果的圖。
【具體實施方式】
[0019]以下，參照附圖，對本發明的實施方式進行說明。
[0020]圖2是表示本發明的一個實施方式所使用的模具內液面計的圖，圖3是框圖。在這些圖中，符號I是連鑄用模具。
[0021]模具內液面計20構成為渦流式測距儀，具有:振蕩器3，其發出規定頻率的交流信號；反饋放大器4，其被供給所發出的交流信號；檢測頭11 ;以及信號放大器10。
[0022]檢測頭11以設置於模具I內的液面2的上方，且將傳感器5收納於殼體內的狀態構成，該傳感器5具有纏繞於線圈繞線管6的作為發射線圈的初級線圈7以及同軸配置的作為接收線圈的一對次級線圈8、9。一對次級線圈8、9差動連接。經由反饋放大器4從振蕩器3向初級線圈7供給固定頻率的交流電壓，由此產生交流磁場而與次級線圈8、9交叉並且與鋼水交叉，而在液面內的鋼水中產生渦電流。由於渦電流的反作用，產生反向極性的交流磁場，由於該反作用在一對次級線圈8、9中產生感應電壓，在該感應電壓的差被信號放大器10放大後，反饋給反饋放大器4，並作為輸出電壓Etl輸出。
[0023]在這樣構成的模具內液面計20中，將檢測頭11設置於模具I內的液面2的上方，經由反饋放大器4從振蕩器3向其初級線圈7供給固定頻率的交流電壓。由此產生交流磁場。該交流磁場與作為接收線圈的次級線圈8、9交叉，並且也與模具I內的鋼水交叉，由於該交叉在液面內產生渦電流。因該渦電流的產生，作為其反作用產生與由作為發射線圈的初級線圈7產生的磁場相反極性的交流磁場，而由於其影響在一對次級線圈8、9中產生的感應電壓發生變化。接近液面2的次級線圈9受到的該影響更大，所以一對次級線圈8、9的感應電壓VS1、Vs2成為VS1>VS2，將其差Vs= (Vs1-Vs2)施加給信號放大器10，在進行了預期的放大後，反饋給反饋放大器4。
[0024]即，反饋放大器4的輸出由以下的(I)式來表示。
[0025]E0=-Gl.Ein/{1-GI (K+G2.f (h))}...(I)
[0026]其中，
[0027]E0:反饋放大器4的輸出電壓
[0028]Ein:振蕩器3的輸出電壓(反饋放大器4的輸入電壓)
[0029]Gl:反饋放大器4的開環放大倍數
[0030]G2:信號放大器10的放大倍數
[0031]K:正反饋率
[0032]f (h):根據傳感器5與鋼水液面水平2的相對距離來確定的函數(用f (h) =Vs/E0來表示。)
[0033]因此，由(I)式可知，若固定Gl、G2、Ein，則輸出電壓Etl的值與檢測頭11內的傳感器5和液面2的相對距離對應地發生變化，所以通過測定該值能夠測量液面2的水平。
[0034]在實際使用模具內液面計20的情況下，需要校準作業，所以利用圖3所示的校準夾具30進行校準。
[0035]校準夾具30使用不鏽鋼製的虛擬水平板40，在離檢測頭11下端的距離是已知的規定間距的位置上設置虛擬水平板40，並通過存儲虛擬水平板40的位置上的模具內液面計20的反饋放大器4的輸出電壓Etl來進行校準。在鑄造時，通過根據由測定而得到的反饋放大器4的輸出電壓來倒算，得到從檢測頭11下端到鋼水表面的距離。
[0036]具體而言，校準夾具30具有沿著模具I從模具I的上端設置到內部，來保持虛擬水平板40的第一保持部31以及第二保持部32，它們的下端通過連結部33來連結。另外，在第一保持部31的上端以及第二保持部32的上端分別連結有懸架於模具I的長邊部分的支撐部件34以及35。在支撐部件34以及35上設有用於對校準夾具30的水平度進行微調的銷36。
[0037]在第一保持部31上從檢測頭11的下端到檢測頭11的測定下限以規定的間距例如1mm間距形成有保持虛擬水平板40的保持槽37。另一方面，在第二保持部32，在模具I的深度方向上以與保持槽37對應的間距設置保持銷插入孔38，以在保持銷插入孔38上插入保持銷39。這些保持槽37、保持銷插入孔38以及保持銷39作為虛擬水平板保持單元發揮作用。
[0038]並且，利用規定位置的保持槽37和插入與其對應的保持銷插入孔38的保持銷39來保持虛擬水平板40，並存儲虛擬水平板40的位置上的模具內液面計20的反饋放大器4的輸出電壓通過在規定間距的所有位置進行該操作來進行校準。
[0039]在該情況下，在一種使虛擬水平板升降來進行校準的現有技術中，若使用錐度較大的模具，則由於離檢測頭下端的距離，導致虛擬水平板與模具的長邊的間隙成為超過2mm的較大的值。
[0040]當改變虛擬水平板40與模具I的長邊的間隙來測定了反饋放大器4的輸出信號E0時，得到如圖4所示的結果。這裡，將虛擬水平板與檢測頭11的底面的間隔固定為50_，只變更虛擬水平板的寬度，就改變了與模具長邊的間隙。虛擬水平板與模具的間隙越大檢測出的水平信號越大。這是因為在虛擬水平板中產生的渦電流隨著間隙越大而變得越小。若虛擬水平板與模具的長邊的間隙超過2mm，則輸出信號的增加增大，如圖4所示，液面水平信號的誤差會增大。
[0041]另一方面，從圖4可知若虛擬水平板與模具的長邊的間隙在2_以下，則得到若在間隙完全不存在的情況下液面水平信號幾乎不改變的結果。
[0042]因此，在本實施方式中，鑑於由於模具I存在錐度，所以根據其高度位置使得模具長邊之間的距離不同，將從檢測頭11的下端位置到檢測頭11的測定下限為止以規定間距進行分割，在這些以規定間隔的間距分割的各個高度位置，設置虛擬水平板保持單元(保持槽37還有保持銷插入孔38以及保持銷39)，在各虛擬水平板保持單元的位置上準備與模具I的長邊之間的間隙成為2_以下的、各個大小不同的多個虛擬水平板40，在各高度位置使用對應的虛擬水平板40進行校準。因此，即使在任意的高度位置都能夠使虛擬水平板40與模具I的長邊的間隙為2_以下，即使是錐度較大的模具，也能夠縮小利用模具內液面計20測量的液面水平信號的誤差。
[0043]S卩，即使在以規定間距例如1mm間距設置的位置中的任意位置上都能夠設置與模具I的長邊的間隙成為2mm以下的虛擬水平板40，所以虛擬水平板40中的反饋放大器4的輸出電壓成為與相同位置的鋼水表面的反饋放大器4的輸出電壓接近的值，而由模具內液面計20測量出的從檢測頭11下端到鋼水表面的距離能夠成為接近從檢測頭11下端到鋼水表面的真實距離的值。因此，能夠縮小利用模具內液面計20測量的液面水平信號的誤差。
[0044]另外，在本實施方式中，預先以規定間距設置保持槽37以及保持銷插入孔38，在保持槽37和插入保持銷插入孔38的保持銷39上載有虛擬水平板40，所以容易地以與檢測頭11的下表面平行的方式設置虛擬水平板40。另外，利用銷36微調校準夾具30的平行度所以能夠以高精度進行校準。
[0045]此外，本發明並不限於上述實施方式能夠進行各種變形。例如，作為虛擬水平板保持單元的間距示出了 1mm的例子，但並不限於此。另外，作為虛擬水平板保持單元使用了保持槽37和插入保持銷插入孔38的保持銷39，但只要能夠以規定間距保持虛擬水平板是什麼樣的部件都可以。
[0046]在鋼的連鑄機的模具內，設置具有與上述模具內液面計20相同結構的模具內液面計和具有與上述校準夾具30相同構造的校準夾具，將從模具內液面計的檢測頭下端到檢測頭測定下限為止以1mm間距進行分割，並對各個間距位置，準備與模具長邊的間隙成為2_以下的多個虛擬水平板，設置與各位置對應的虛擬水平板來進行傳感器的校準。之後，進行實際鑄造，而使1旲具內的鋼水表面在距尚檢測頭下端65?90mm的範圍內變動。另夕卜，為了測定從檢測頭下端到鋼水表面的真實距離，以某一頻率使金屬絲垂直地浸入鋼水表面，在使前端熔融後，測定了剩餘的長度。將該真實距離與模具內液面計的傳感器測定值的關係，與利用圖1說明的使用了以往的校準方法的情況的結果進行比較並示於圖5。
[0047]從圖5清楚確認，在使用了以往的構成方法的情況下，傳感器測定值的誤差較大，與真實距離最大產生了 1mm的差，而相對於此在進行了本發明的校準方法的情況下，傳感器測定值接近從檢測頭下端到鋼水表面的真實距離。
[0048]附圖標記說明
[0049]I…模具；2…液面；3…振蕩器；4…反饋放大器；5…傳感器；6…線圈繞線管；7…初級線圈；8、9…次級線圈；10…信號放大器；11...檢測頭;20…模具內液面計;30…校準夾具；31…第一保持部；32…第二保持部；33…連結部；34、35…支撐部件；36…銷；37…保持槽；38…保持銷插入孔；39…保持銷；40…虛擬水平板
【權利要求】
1.一種模具內液面計的校準方法，其中， 所述模具內液面計具備:振蕩器，其發出規定頻率的交流信號；反饋放大器，其被供給所述交流信號；以及檢測頭，其具有初級線圈以及相互差動連接的一對次級線圈，所述模具內液面計將所述反饋放大器的輸出供給至所述初級線圈，將所述次級線圈的輸出反饋給所述反饋放大器，並基於與液面水平的變化對應地變化的所述反饋放大器的輸出來測量模具內的液面水平， 所述模具內液面計的校準方法中，將從所述檢測頭的下端位置到所述檢測頭的測定下限為止以規定間隔的間距進行分割，並在這些以規定間隔的間距分割的各個高度位置，準備與所述模具的長邊的間隙為2mm以下的多個虛擬水平板，在所述各個高度位置利用對應的虛擬水平板進行校準。
2.一種模具內液面計的校準夾具，其中， 所述模具內液面計具備:振蕩器，其發出規定頻率的交流信號；反饋放大器，其被供給所述交流信號；以及檢測頭，其具有初級線圈以及相互差動連接的一對次級線圈，所述模具內液面計將所述反饋放大器的輸出供給至所述初級線圈，將所述次級線圈的輸出反饋給所述反饋放大器，並基於與液面水平的變化對應地變化的所述反饋放大器的輸出來測量模具內的液面水平， 所述模具內液面計的校準夾具具有: 虛擬水平板保持單元，其將從所述檢測頭的下端位置到所述檢測頭的測定下限為止以規定間隔的間距進行分割，並在這些以規定間隔的間距分割的各個高度位置能夠保持虛擬水平板；和 多個虛擬水平板，它們構成為在這些以規定間隔的間距分割的各個高度位置，與所述模具的長邊的間隙為2mm以下， 在所述各個高度位置利用對應的虛擬水平板來進行校準。
【文檔編號】G01F23/26GK104380061SQ201380001667
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年6月18日 優先權日:2013年6月18日
【發明者】新井學, 中田正之 申請人:品川耐火材料株式會社