Устройство для измерения натяжения по ширине прокатываемой полосы

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

243512

Фоюа Советских

Социалистическил

Республик

Зависимый от патента ¹

Заявлено 21 17.1965 (№ 1005075/22-2) Кл. 7а, 1

7а, 9/02

Приоритет

М1IK В 21b

В 21b

УДК 621 771 23 002 56 (088.8) Комитет по делам иаобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано 0117.1969. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания З.Х.1969

Автор изобретения

Иностранец

Оливо Сиволотти (Швеция) Иностранная фирма

«Алмена Свенска Злектриска Актиеболагет» (Швеция) Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАТЯЖЕНИЯ ПО ШИРИНЕ

ПРОКАТЫВАЕМОЙ ПОЛОСЫ

Известны устройства для измерения натяжения металла на прокатных станах с помощью измерительных роликов, которые являются одновременно исполнительными элементами, воздействующими на натяжение полосы.

Предложенное устройство отличается тем, что оно имеет один ролик со спиральной зоной, чувствительный к давлению, а также отличается конструкцией измерительной части ролика. В нем совмещены функции измерителя натяжения по ширине и измерителя среднего натяжения, а также имеется электрическая схема обработки информации, позволяющая получить на выходе величину, пропорциональную отклонению натяжения на данном участке or среднего натяжения по ширине полосы.

На фиг. 1 схематически изображен натяжной ролик к листопрокатному сгану с зоной, чувствительной к давлению. Последняя имеет форму спирали, проходящей по поверхности ролика более чем на один виток. Полоса ложится на натяжной ролик под углом около

10 и поэтому всегда находится в соприкосновении с поверхностью зоны, чувствительной к давлению, на коротком участке. Величина этого участка зависит от диаметра натяжного ролика, угла обхвата полосы и ширины зоны, чувствительной к давлению. Когда полоса проходит по натяжному ролику, точки ее соприкосновения с зоной, чувствительной к давлению, периодически перемещаются по всей

5 ширине полосы вдоль линии, проходящей под углом менее 90 к направлению движения полосы. Если спиральная линия, по которой расположена зона, чувствительная к давлению, имеет постоянный шаг, то точки соприкоснове10 ния полосы располагаются по прямой. Поскольку спиральная линия, го которой расположена чувствительная к давлению зона, имеет более одного полного витка, полоса за один оборот натяжного ролика прилегает на корот15 кий промежуток времени к этой зоне одновременно в двух точках.

На фиг. 2 показан вариант выполнения чувствительной к давлению зоны в разрезе.

На наружной поверхности натяжного роли20 ка l имеется канавка 2 в форме спирали, в которой расположены один или несколько датчиков.

Если в канавке находится только один датчик, он может быть такой длины, что полоса

25 не будет выходить за его конечные точки.

Если в канавке помещено несколько датчиков, то их соединяют последовательно. Датчики вырабатывают электрический сигнал под воз243512 действием механического давления, причем величина сигнала пропорциональна механическому воздействию на датчик, Поскольку полоса прилегаег к чувствительной к давлению зоне на сравнительно ограниченном участке, общий сигнал датчика пропорционален давлению полосы на ролик на этом участке, т. е. пропорционален натяжению полосы на том ее участке, который ложигся на этот участок натяжного ролика. Этим достигается периодическии замер натяжения полосы на отдельных участках по ширине ее поверхности.

Канавка 2 имеет горизонтальную донную плоскость 3 и перпендикулярные к донной плоскости 3 боковые стенки с установочными кромками 4. Датчик изготовляется из магнитострикционного материала. Он состоит из измерительной части 5 и четырех упругих элементов б, отходящих от измерительной части

5, причем последние изготовлены за одно цслое с измерительной .частью датчика или соединены с ней любым способом, при котором возникновение гистерезиса исключено.

На удаленных от измерительно" части 5 концах упругие элементы б соединяются попарно концевыми выступами 7. Концевые выступы 7 имеют уступы 8, предназначенные для взаимодействия с упомянутыми установочными кромками 4. Измерительная часть 5 имеет в нижней части выступ 9, которым измерительная часть упирается в донную плоскость

3 канавки. Сверху измерительной части датчика имеется такой же выступ 10. Длина упругих элементов б такая, что датчик удерживается от продольного перемещения вертикальными стенками канавки 2. Одновременно высота концевых выступов 7 такая, что упругие элементы 6 держат датчик с помощью уступов 8, упирающихся в установочные кромки

4, и выступа 9, упирающегося в донную плоскость 3 канавки в вертикальном положении.

Датчик должен быть закреплен в канавке так, чтобы центробежные силы не могли превысить силу, с которой упругие элементы б прижимают датчик к донной плоскости 3 канавки 2.

В измерительной части 5 проделано четыре отверстия 11, 12, 13 и 14. В отверстиях 11 и 12 помещена обмотка возбуждения 15, которая соединяется с источником тока возбуждения

16. В отверстиях 13 и14 находится измерительная обмотка 17, которая соединяется с измерительным прибором 18. Обмотка возбуждения 15, помещенная в отверстия 11 и 12, генерирует известным образом магнитные силовые линии, Напряжение, индуктируемое в измерительной обмотке 17, в результате этого изменяется в зависимости от усилия, воздействующего на датчик.

Для того чтобы канавка 2 была закрыта и натяжной ролик имел ровную гладкую поверхность, на цилиндрическое тело натяжного ролика 1 накладывается тонкая цилиндрическая оболочка 19, прилегающая к верхней части выступа 10 на измерительной части датчика, Цилиндрическая оболочка 19 должна

1О

15 го

25 зо

55 оо

65 быть настолько эластичной, чтобы большая часть давления, оказываемого на ролик полосой, передавалась непосредсчвенно датчику.

11а фиг. 3 показан второй вариант выполнения зоны, чувствительной к давлению. На цилиндрическое тело ролика надеты кольца 20, выштампованные из м агнитострикционного материала. Внутренний диаметр колец 20 равен наружному диаметру цилиндрического тела ролика. Около наружной поверхности каждого из колец 20 проделаны продолговатые отверстия 21, разделенные узкой перегородкой

22, которая и является зоной измерения.

Кольца 20 надеваются на цилиндрическое тело таким образом, чтобы они плотно прилегали одно к другому и продолговатые отверстия в них были несколько смещены относительно друг друга и образовали два канала, проходящие спирально в натяжном ролике, как это уже было описано выше. В каналы, образуемые отверстиями 21 вокруг узкой перегородки 22, наматывается обмотка возбуждения 23, образующая элемент, индуктивность которого зависит от силы давления на узкую перегородку 22. Эта узкая перегородка, таким образом, образует зону измерения датчика.

Чтобы повысить чувствительность датчика, зона измерения делается как можно уже. Перемычки 24, расположенные над продолговатыми отверстиями 21, образуют элементы, которые удерживаюг датчик в определенном положении и одновременно служат для того, чтобы по ним от зоны измерения проходил м агнитный поток.

Наружная поверхность колец 20 может служить рабочей поверхностью натяжного ролика. В этом случае полоса будет прилегать непосредственно к перемычкам 24. Чтобы избежать изнашивания перемычек, можно на наружную поверхность колец 20 надеть цилиндрическую оболочку 25, изготовленную из прочного материала.

Г1ри прохождении полосы по зоне измерения

22 вращающегося натяжного ролика индуктивность обмотки возбуждения 23 меняется.

С помо.цью известных измерительных устройств можно определить давление, оказываемое полосой на ролик. Можно также установить еще одну такую же индуктивность 26 в таком месте, где на нее не оказывалось бы давление полосой, например внутри натяжного ролика, и соединить обе индуктивности с известным измерительным устройством 27 через измерительный прибор 28 (см. фиг. 4).

Эта схема позволяет устранить ошибки, вызываемые изменением темперагуры ролика, поскольку обе индуктпвности имеют относительно одинаковую температуру.

В качестве еще одного варианта настоящего изобрегения в кольцах 20 проделывается еще по два продолговатых стверстия 29, причем эти продолговатые отверстия располагаются на противоположной стороне натяжного ролика относительно первых двух отверстий (21). В каналы, образованные этими продол243512

5 говатымп отверстиями, помещается обмотка возбу>кдения 30. Если каждая из обмоток возбуждения 28 и 80 будет разделена на. две самостоятельные обмотки и все четыре части этих обмогок будут соединены в мостик (см. фиг. 5). то неизбе>кно возни. .ающее переходное сопротивление будет компенсироваться.

Щетки и токосьемные кольца соединяют питатощие и измерительные выводы.

Недостаток эгого варианта заключается в том, что "-. отта. тувствительная к давленито, составляет менее половины окружности натяжного ролика. r, результате чего точность измерения изменения натяжения составляет только половину при том же угле обхвата ролика полосой. Это объясняется тем, что в этом варианте имеются две зоны, и они не могут находить одна на другую.

Следутощий вариант изобретения заключается в том, что датчик заменен сектором кольца, который показан на фиг. 3. Этот сектор должен иметь в этом случае два продолговатых отвепстття 21 и быть такого размера, чтобы по ооеим сгороьтам продолговатых отверстий остагалпсь достаточные сплошные участки, которт те должны обеспе ить нужную механическую прочность сегменту, а также возмо>кность прохода магнитных силовых линий от зоны измерения. Конструкция датчика можеч быть при эгом такой же, как это показано на фиг. 2.

На фнг. 6 представлена схема передачи информации от измерительных элементов к осциллографу, который показывает изменение натяжения полосы на отдельных участках .по ширине. Схема основывается на том, что существует определенная зависимость между вытяжкой и натяжением, индуктируемым в датчике при изменении давления полосы на отдельном ее участке по ширине. Это означает, что если величина натяжения полосы на отдельных ее участках по ширине определена, то будет известна и вытяжка полосы на различных ее участках по ширине. Участок полосы по ширине здесь можно принять как продольную полоску прокатываемой полОсы, причем эта полоска подвергается охлаждающему воздействию, в результате чего натяжение каждой полоски может регулироваться индивидуально путем изменения охлаждающего потока, проходящего через сопло или группу охлаждающих сопел.

На фиг. 6 и " обозначен натяжной ролик 1 со спирально расположенным датчиком, изображенным на фиг. 1.

Натяжной ролик соединен с устройством измерения натяжения 81 полосы, вырабатывающим информацшо об общем рабочем натяжении полосы. Натяжной ролик, кроме того, имеет датчик угла поворота 32, управляющий устройством 88, вырабатыватощим сигнал, который зависит от положения натяжного ролика и который поэтому повторяется периодически при каж,чом ооороте натяжного ролика.

Натяжной ролик имеет сигналопередающее

65 устройство 84, в качестве которого могут использоваться токос емные кольца и щетки, или бесконтактное устройство или другие подходящие стройства. В регистрирующем устройстве 35 генерируется снгна:т, пропорциональный натяжению по,чосы, воздействующей на датчпк на различных участках по ширине.

Устройство измерения натяжения 81 полосы имеет приспособление 85 для ручной настройки в зависимости от ширины тт толщины полосы, в результате чего сигнал, вырабатываемый изве тной схемой 37, отвечает среднему уровню натяжения (и поэтому средней вытяжке) по.чосы. Этот уровень здесь называется сигналом среднего урогня натяжения полосы. Устройство измерения натяжения 81 полосы также имеет устройство для компенсации смещения сигналов датчика и изменения угла обхвата. изменяющегося с намоткой полосы на барабан моталки Если сигнал, вырабатываемый известной схемой 37, правильно отрегулирован по ширине полосы и ее толщине и натяжение полосы равномерно по всей ее ширине (т. е. полоса имеет одинаковую вытяжку), то измеряемое натяжение полосы на отдельных участках по ширине будет совпадать со средним уровнем натяжения полосы на каждом участке.

Строоирующее устройство 88 имеет три вывода 89, 40 и 41. Оно получает сигнал от устройства 88.

Вывод 39 открыт во время интервала А, изображенного на фиг. 8, т. е. в тот период, когда полоса не прилегает к датчику и когда выходной сигнал этого датчика равен нулю.

Вывод 40 открыт во время интервала В, при котором полоса поилегает к датчику, причем этот интервал составляет относительно большую часть оборота натяжного ролика. Вывод

4I открыт во время интервала С, который является относительно малой частью интервала

В и отвечает тому периоду. во время которого центральная часть полосы прилегает к датчи ку. По этим выводам к управляющим устройствам схемы передаются сигналы, которые будут объяснены ниже.

Выходной сигнал из устройства 85 попадает в суммирующее устройство 42, вывод 48 из которого соединен с корректором нуля 44. Корректор нуля 44 может иметь потенциомето постоянного тока или другое известное электронное устройство. Корректор нуля 44 соединен с суммирующим устройством 42 и управляется выводом 89 стробирующего устройства

38. Когда вывод 89 открыт, корректор нуля 44 устанавливается сам, так как выходной сигнал суммирующего устройства 42 равен нулю.

Эта корректировка происходит во время интервала А (см. фиг. 8), когда сигнал от устройства 35, вырабатывающего сигнал, пропорциональный натяжению полосы на различных ее участках по ширине, равен нулю, и поэтому любое смещение сигнала датчика натягивающего ролика может быть компенсировано. ">:

243512

Суммирующее устройство 42 соединено с устройством регулировки чувствительности 45, которое управляется выводом 89 стробирующего устройства 88 и поэтому работает только во время интервала А. Сигнал от суммирующего устройства 42 проходит устройство регулировки чувствительности 45, и часть его попадает во второе суммирующее устройство

4о, а часть в третье суммирующее устройство

47. В третье суммирующее устройство 47 попадает также сигнал, вырабатываемый схемой

87, который отвечает среднему уровню натяжения. Разница двух сигналов, поступающих в третье суммирующее устройство 47, вводится в интегратор 48. Последний включается импульсами от вывода 40 стробирующего устройства 88 во время интервала В (см. фиг. 8).

Таким образом, разница между этими двумя сигналами во время этого интервала интегрируется, и результат вводится в устройство регулировки чувствительности 45.

Во время интервала А, когда вывод 89 стробирующего устройства 88 открыт, в устройстве 45 происходит регулировка чувствительности. Во время этого интервала измепительный сигнал равен нулю, и регулировка устройства 45 ппоисходит, не затрагивая vDoBня измерения. С помощью существующего устройства регулировки чувствительности корректируется чувствительность стабильного сигнала, поступающего в осциллограф для каждого оборота направляющего голика, а вептикальная ось экрана осциллографа калибруется на единицы вытяжки полосы вне зависимости от ширины и толщины полосы, угла обхвата полосой ролика и чувствительности датчика.

В суммирующем устройстве 45 генериоуется разница между сигналом натяжения полосы на отдельных участках по ширине и сигналом среднего уровня натяжения полосы, поступающим от устройства 87. Разница этих сигналов проходит через фильтр 49 и поступает в четвертое суммируюгдее устпойство 50, с которым соединено устройство 51 для автоматической центровки изображения. Это устройство работает во время короткого интервала С. который длится в течение того периода, когда середина полосы прилегает к датчику на направляющем ролике, и направляет изображение на экране осциллографа вдоль оси Х. Преимущество, получаемое в резулы ате этого, заключается в том, что на экране осциллографа по оси У всегда остается достаточно места для изображения формы сигналов. После центровки изображения в устройстве 50 сигнал поступает на вертикальную развертку осциллографа 52. Управление горизонтальной разверткой осуществляется устройством 88, сиг10

55 палы которого соответствуют осевому положению той части датчика на направляющем ролике, который находится в соприкосновении с полосой.

Таким образом, на экране осциллографа образуется изображение, показывающее изменение натяжения полосы по ширине, причем центр изображения находится в центре экра. на. Сигналы, поступающие и осциллографу, могут известным образом использоваться приборами управления прокатным сганом, например устройством для охлаждения, в результате чего полоса будет одинаковой по толщине и натяжение полосы будет равномерным по всей ее ширине.

Пр едм ет из обретения

I. Устройство для измерения натяжения по ширине прокатываемой полосы, включающее натяжной ролик, датчик угла поворота ролика, измеритель натяжения и сигпализирующее устройство, отличающееся. тем, что, с целью повышения точности измерения натяжения по ширине полосы, натяжной ролик выполнен со спиральной зоной на поверхчости, чувствительной к давлению. и заключен в эластичную цилиндрическую оболочку.

2. Устройство по п. !, отличающееся тем, что спиральная зона, чувствительная к давлению, выполнена в виде канавки, в которой расположены магнитоупругие датчики, причем каждый из датчиков состоит из упругих эле ментов с измерительной частью, обмотки воз бужд ения и из м ер итель ной обм о гки.

3."Устройство по п. 1, отличаюи1ееся тем, что натяжной ролик выполнен со спиральными каналами на поверхности и состоит из набора магнитострикционных колец, причем промежуток между каналами является зоной, чувствительной к давлению, а обмотки возбуждения и сравнительная соединены в мостовую схему и расположены: первая в спиральных каналах, а вторая внутри натяжного ролика.

4. Устройство по пп. 1, 2 или по пп. 1, 3, отличаюаееся тем, что оно имеет электрическую схему выработки сигналов общего и среднего натя кения и сигнала отклонения натяжения на данном участке по ширине полосы от среднего, в которой сигнализирующее устройство соединено с осциллографом, фиксирующим изменение натяжения по ширине полосы. через регистрирующее и суммируюшие устройства и фильтр, измеритель натяжения соединен с осциллографом через узел ручной настройки, схему среднего натяжения и интегратор, а датчик угла поворота — через схему управления горизонтальной разверткой осциллографа.

Редактор М. Андреева

Составитель T. Юрова

Техред Л. К. Малова

Корректор С. М. Сигал

Заказ 2468/2 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова. 2