Устройство для определения места положения стыка изделий

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11)867550 (6I ) fl,0ï0ëíè Tåëüí0å к авт. свид-ву— (22) Заявлено 13. 09. 79 (21) 2817091/25-27 (51)М. Кл.

В 23 К-9/10 с присоединением заявки J%—

1ЪеударатекнныИ комнтет

СССР

lo делам нэебретеннй н открытнй (23) Приоритет—

Опубликовано 30.09.81. Бюллетень № 36

Дата опубликования опнсання01.10.81 (53) УДК 621.791. .75(088.8) (72) Автор изобретения

Н. И. Кожин (71 ) Зая в и тел ь (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОЛОЖЕНИЯ

СТЫКА ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к устройствам используемым для автоматизации прокат— ,ного оборудования, а точнее к устройствам, служащим для обнаружения сты— ков изделий в линиях прокатных станов.

Изобретение наиболее эффективно может быть использовано для определения места нахождения стыков труб, трубных заготовок, изолированных труб в линиях прокатных станов, что необходи10 мо для автоматизации прокатного оборудования.

Известно устройство для определения места положения стыка изделий

Это устройство содержит электромагнит-1 ный датчик имеющий блок ввода переменного магнитного потока в изделие с П-образным магнитонроводом и подмагничивающей обмоткой и блок фикса— 20 ции изменаний магнитного потока над стыком, выполненным в виде плоской индикаторной катушки, установленной в поперечной оси симметрии датчика 11.. Недостаток этого устройства заключается в том, что датчик здесь проявляет одинаковую чувствительность как к стыку, так и к зонам наклепа, обезуглероживания, вмятинам, наклонам датчика относительно изделия, изменениям рабочего зазора, что обуславливается конструкцией датчика. При выполнении блока ввода переменного магнитного потока в изделие в виде П-образного магнитопровода в стенках изделия индуцируются два контура вихревого тока. Отсутствие сигнала в измерительной катушке наблюдается лишь при равенстве этих вихревых токов.

Но в силу того, что любое изменение электрофизических свойств материала изделия, связанное с наклепом, обезуглероживанием, а также наклон датчика относительно иэделия или вмятины вызывают изменения контуров вихревых токов в изделии, на выходе блока фиксации изменений магнитного потока появляются сигналы, обусловлен-

867550 ные перечисленными выше видами. помех.

В силу этого применение известного электромагнитного датчика для обнаружения стыка в потоке прокатных станов либо сильно затруднено, либо вовсе неприемлемо.

Недостатком известной конструкции электромагнитного датчика для слежеНия за стыком является также то, что при прохождении стыка в зоне измерения на выходе блока фиксации изменений магнитного потока наблюдаются два максимума разностной ЭДС. Это может привести к большой погрешности обнаружения места нахождения стыка.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой является устройство, содержащее электромагнитный датчик и электронный блок. Электромагнитный датчик включает блок ввода переменного магнитного потока в контролируемое изделие с магнито" проводом и подмагничивающей обмоткой, а также блок фиксации потоков рассеяния в зоне стыка. Подмагничивающая обмотка размещена на удлиненном вдоль оси изделия магнитопроводе, а блок фиксации выполнен в виде двух встречно включенных индикаторных обмоток, рзсположенных вплотную к магнитопроводу и одна к другой по обе стороны поперечной плоскости симметрии магнитопровода, причем плоскости витков индикаторных обмоток перпендикулярны.плоскостям витков подмагничивающей обмотки. Это устройство с достаточной точностью выявляет стык изделий в линиях прокатных станов при неизменном рабочем зазоре (2).

Однако при больших изменениях рабочего зазора между датчиком и контролируемым иэделием, которые неизбежны при транспортировании трубной заготовки, наблюдается относительно большая погрешность определения места стыка.

Цель изобретения — повышение точности определения места положения стыка иэделий.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения мес та положения стыка изделий, содержащее электронный блок с каналом усиления и электромагнитный датчик, имеющий блок ввода переменного магнитного потока в контролируемое изделие с магнитопроводом и подмагничивающей обмоткой, размещенной на удлиненном вдоль оси изделия магнито19

55 проводе, и блок фиксации потоков рассеяния в зоне стыка, включающий встречно включенные индикаторные обмотки, введены второй канал усиления с нульорганом на своем выходе, компаратор и схема совпадения, а блок фиксации электромагнитного датчика снабжен дополнительной индикаторной обмоткой, расположенной между встречно включенными индикаторными обмотками вплотную к магнитопроводу и подключенной ко входу второго канала усиления, при этом компаратор соединен с выходом первого канала усиления, а выходы схемы совпадения подключены к выхо» дам компаратора и нуль-органа.

Такое конструктивное выполнение обеспечивает высокую точность опрецеления места стыка изделий в линиях прокатных станов даже при изменениях величины рабочего зазора между датчиком и изделием.

Это достигается за счет того, что при проходе стыка изделий в зоне измерения ЭДС в средней индикаторной об7 мотке равна нулю только при точной ориентации стыка относительно поперечной оси симметрии датчика и практически не зависит oò величины рабочего зазора между датчиком и изделием, т.е. сигнал на выходе нуль-органа появляется в тот момент, когда стык проходя зону измерения распо) лагается точно напротив оси симметрии датчика, при этом ЭДС двух крайних индикаторных обмоток близка к максимуму. Порог срабатывания компаратора выбирается несколько ниже максимальных значений ЭДС крайних обмоток> поэтому к моменту появления сигнала на выходе нуль-органа на выходе компаратора уже есть необходимый сигнал. При совпадении этих двух сигналов срабатывает схема совпадений И, на выходе которой появляется команд— ный сигнал, свидетельствующий о наличии стыка °

На фиг, 1 изображена конструкция предлагаемого устройства, распределение магнитных потоков в зоне стыка; на фиг. 2 — графики зависимости ЭДС индикаторных обмоток 1-го и П-го каналов усиления; на фиг. 3блок-схема устройства.

Устройство для определения места положения стыка изделий содержит электромагнитный датчик и электронный блок. Электромагнитный датчик включает блок ввода переменного магнитного

86?550 6 потока в контролир. мое изделие с

Ш-образным магнитопроводом 1 и подмагничивающую обмотку 2, а также блок фиксации наличия двух потоков рассеяния в зоне стыка, выполненный в 5 виде трех индикаторных обмоток 3, 4, 5, Индикаторные обмотки 3- 5 расположены вплотную к магнитопроводу и одна к другой таким образом, что поперечная плоскость симметрии магнито- qo провода делит среднюю обмотку 5 пополам. Плоскости витков индикаторных обмоток 3-5 перпендикулярны плоскостям витков подмагничивающей обмотки 2, в результате чего индикаторные обмотки не пронизываются основным магнитным потоком подмагничивающей обмотки 2. Крайние индикаторные обмотки 3 и 4 включены встречно и подсоединены ко входу первого канала усиления. Средняя индикаторная обмотка 5 подключена ко входу второго канала усиления. Подмагничивающая обмотка 2, создающая в зоне измерения равномерный магнитный поток, перпендикулярный плоскости (оси ) изделия, расположена на магнитопроводе 1

Блок ввода переменного магнитного потока в изделие и блок фиксации наличия двух потоков рассеяния датчика залиты эпоксидной смолой и соединены с электронным блоком через. штепсельный разъем, установленный на корпусе датчика.

Электронный блок устройства содержит генератор 6 синусоидальных колебаний, блок 7 питания устройства, выходное реле 8, усилитель 9 мощности, предварительный усилитель 10 первого канала, избирательный усилитель

lI первого канала и выпрямитель 12 первого канала. На выходе первого канала усиления подключен компаратор 13, а на выходе второго кан:ла усиления подключен нуль-орган 14, причем выходы компаратора 13 и нуль-органа 14 подключены к схеме 15 совпадений. Второй канал усиления электронного блока, как и первый канал, имеет предварительный усилитель 16, избирательный

50 усилитель 17, выпрямитель 18 и инвертор 19. Все функциональные узлы электронного блока смонтированы на печатных платах и размещены в стальном корпусе.

Устройство работает следующим об55 разом.

Электромагнитный датчик устройства располагается в непосредственной близости от изделия (труба, трубная заготовка, пруток, лист) с зазором от

5 до 15 мм, причем плоскос-,ü крьппки датчика должна быть параллельна плоскости (продольной оси) изделия, Подмагничивающая обмотка 2 датчика питается от генератора 6 синусоидальных колебаний и создает переменный магнитный поток с приблизительно равной напряженностью в зоне расположения блока фиксации наличия Двух потоков рассеяния.

Переменньп: магнитный поток, пронизывающий изделие, индуцирует в нем вихревой ток. На целом участке изделия при отсутствии стыка в материале изделия образуется один контур вихревого тока. Магнитный поток вихревого тока ослабляет основной магнитный поток подмагничивающей обмотки 2, не вызывая появления двух магнитных потоков рассеяния и появления суммарной и разностной ЭДС на выходе блока фиксации. При нахождении стыка изделий в зоне измерения контур вихревого тока разделяется на два контура,, при этом в зоне стыка возникают два магнитных потока рассеяния, обусловленных двумя контурами вихревых токов. Магнитные силовые линии (фиг.l) этих потоков рассеяния веерообразно расходятся от стыка к периферии. В зоне действия этих потоков расположены три индикаторные обмотки 3, 4 и 5 блока фиксации. Индикаторные обмотки 3-5 расположены таким образом, что магнитные силовые линии основного магнитного потока, нормально входящие в изделие, скользят вдоль плоскостей витков индикаторных обмоток и не наводят в них ЭДС. Магнитные потоки рассеяния. обусловленные стыком изделий, пронизывают плоскости витков обмоток блока фиксации и наводят в них ЭДС. ЭДС в крайних индикаторных обмотках (3 и 4) сдвинуты по фазе на

180 одна относительно другой. Для того, чтобы получить сумму мгновенных значений этих ЭДС,крайние индикаторные обмотки 3 и 4 включены встречно (фиг. 2 канал 1).

В средней индикаторной обмотке 5 происходит вычитание ЭДС, наводимых потоками рассеяния в зоне стыка, на левую и правую равные части обмотки.

Разность ЭДС в средней индикаторной обмотке S равна нулю либо при отсутствии стыка, либо при его точной ориентации относительно поперечной оси 36755

Формула изобретения

7 симметрии датчика (фиг. 2 канал П).

Из графиков (фиг. 2) видно, что при изменении зазора между датчиком и иэделием меняется точка срабатывания компаратора 13 на оси расстояний (точки А и А ), а точка срабатывания .нуль-органа 14 остается практически неизменной (точка ) .

Так как сигнал на выходе устройства, свидетельствующий о наличии стыка на поперечной оси симметрии датчика, получается только при совпадении двух сигналов на входе схемы 15 совпадения, то выходное реле устройства включается только при нахождении стыка в точке Р (фиг.2) .

Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет с большой точностью определять места положение стыка изделий в линиях прокат0 ных станов даже при больших изменениях рабочего зазора между датчиком устройства и иэделием, т.е. исключить отказы в работе трубоотреэных станков, что приведет к уменьшению количества немерных труб °

Устройство для определения места положения стыка изделий, содержащее электронный блок с каналом усиления и электромагнитный датчик, имеющий

0 8 блок ввода переменного магнитного потока в контролируемое иэделие с магнитопроводом и подмагничивающей обмоткой, размещенной на удлиненном вдоль оси изделия магнитопроводе, а также блок фиксации потоков рассеяния в зоне стыка, включающий встречно включенные индикаторные обмотки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения места положения стыка иэделий, в устройство введены второй канал усиления с нуль-органом на своем выходе, компаратор и схема совпадения, а блок фиксации электромагнитного датчика снабжен дополнитель ной индикаторной обмоткой, расположенной между встречно включенными индикаторными обмотками вплотную к магнитопроводу и подключенной ко входу второго канала усиления, при этом компаратор соединен с выходом Первого канала усиления, а выходы схемы сов адения подключены к выходам компаратора и нуль-органа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И - 556910, кл. Б 23 К 9/10, 06.08.74.

2. Неразрушающий контроль металлов и изделий. Под ред. Г. С. Самойловича.

М,, "Машиностроение", !976, с. 192-!

93.

867550. К У ОР (7цр

Puz. 3

Редактор Н. Кешеля

Заказ 8176!11 Тираж 1151 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПНП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Порог сражать/йНОЯ Ю

РРП7РО 67РРО

Составитель К. Глаголев

Техред И.Рейвес Корректор С. Шекмар