УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ИЗМЕРЕНИЯ НЕПЛОСКОСТНОСТИ ПРОКАТА Российский патент 1997 года по МПК B21B38/02 

Изобретение относится к листопрокатному производству и может быть использовано как устройство для контроля и измерения характеристики фактической неплоскостности проката, а именно амплитуды и периода волнистости полосы.

Известны измерители неплоскостности полос методом измерения распределения напряжения по ширине полосы во время прокатки [1]
Однако такими устройствами измерить фактическую неплоскостность практически невозможно, так как большинство существующих методик, связывающих амплитуду волнистости с эпюрой удельных натяжений, опираются на допущения, которые неизбежно приводят к большим погрешностям. Известен измеритель явной неплоскостности, реализующий метод измерения удаления поверхности полосы от заданной плоскости [1] При использовании данного устройства из-за косвенного определения формы волнистости (предполагается, что волнистость имеет синусоидальную форму, что не всегда верно [2] нельзя измеренные значения контролируемых на выходе из клетей стана параметров неплоскостности выдавать за фактические готового проката. Кроме того, после холодной прокатки обычно полосовая сталь подвергается термической обработке, которая оказывает влияние не неплоскостность проката.

Согласно ГОСТ 26877-91, ГОСТ 19903-90, ГОСТ 19904-90 отклонение поверхности полосовой стали от плоскостности измеряются шаблоном или другим мерительным инструментом. Обычно для этой цели используют обыкновенную линейку. Недостатком использования данных мерительных инструментов является: низкая точность измерения параметров неплоскостности, низкая производительность труда работника, осуществляющего измерения, что ведет к недостаточному контролю качества листовой стали из-за малой контрольной выборки из партии продукции. Кроме того, все операции, начиная от замеров и кончая фиксированием значение параметров, производятся вручную, что является утомительным для человека процессом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является устройство для контроля и измерения неплоскостности проката, основными узлами которого являются измерительная линейка, шток для измерения амплитуды волнистости, закрепленный в пазах измерительной линейки с возможностью перемещения в вертикальной плоскости и сочлененный через шестеренно-реечную передачу с входной осью измерительного преобразователя, который закреплен на верхней части измерительной линейки, к нижней части которой прикреплен элемент резистора, выполненный из тонкой проволоки, намотанной на каркас в виде пластины из изоляционного материала, и двумя наборами контактов с возможностью замыкания на элемент резистора при контактировании с полосой, которые соединены в общей схеме между собой и измерителем сопротивления, выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, второй вход которого соединен с выходом измерительного преобразователя; выход вычислительного блока соединен с цифровым табло для визуальной оценки неплоскостности полосы и вычислительнно-запоминающим блоком, выход которого соединен с печатающим устройством [3]
Основным недостатком данного устройства является быстрый износ контактов резистивного датчика при их трении с полосовой сталью, их засорение и окисление в процессе эксплуатации под влиянием внешних воздействий, что приводит к снижению надежности данного устройства, ошибочным или неточным показаниям. Кроме того, контакты резистивного датчика являются сложными и дорогими элементами устройства, так как обычно имеют серебрянное или золотое покрытие для улучшения контакта с элементом сопротивления и увеличения стойкости к окислению.

Устройство для контроля и измерения неплоскостности проката, состоящее из измерительной линейки, вычислительного блока, цифрового табло для визуальной оценки неплоскостности полосы и вычислительно-запоминающего блока, измерительного преобразователя амплитуд, штока для измерения амплитуды волнистости, дополнительно содержит зубчатую рейку, закрепленную на измерительной линейке и сочлененную через шестеренно-реечную передачу с входной осью измерительного преобразователя периода, закрепленного на шасси с возможностью перемещения вдоль измерительной линейки, к которым прикреплен измерительный преобразователь амплитуды, входная ось которого сочленена через шестеренно-реечную передачу со штоком для измерения амплитуды, закреплены в пазах шасси с возможностью их перемещения в вертикальном направлении. Выход измерительного преобразователя периода соединен с первым входом вычислительного блока. Выход измерительного преобразователя амплитуды соединен со вторым входом вычислительного блока. Два выхода концевых выключателей, закрепленных на концах зубчатой рейки, соединяются с третьим входом вычислительного блока. Выход последнего соединен с цифровым табло для визуальной оценки неплоскостности полосы и вычислительно-запоминающим блоком, выход которого соединен с печатающим устройством.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых узлов и блоков, а именно шасси, зубчатой рейки, измерительного преобразователя периода волнистости полосы, концевых выключателей.

На фиг. 1 представлена общая схема предлагаемого устройства.

Устройство для контроля и измерения неплоскостности проката содержит измерительную линейку 1 с закрепленной на ее верхней части зубчатой рейкой 2, кинематически связанной шестеренно-реечной передачей с входной осью измерительного преобразователя периода 3, который закреплен на шасси 4, закрепленных в пазах измерительной линейки 1 с возможностью их перемещения в горизонтальном направлении вдоль измерительной линейки 1, и к которым прикреплен измерительный преобразователь амплитуды 5, входная ось которого кинематически связана со штоком 6, закрепленным в пазах шасси 4 с возможностью его перемещения в вертикальном направлении. На концах зубчатой рейки 2 закреплены два концевых выключателя 7. Выход измерительного преобразователя периода 3 соединен в общей схеме с первым входом вычислительного блока 8. Выход измерительного преобразователя амплитуды 5 соединен со вторым входом вычислительного блока 8. Выход последнего соединен с цифровым табло 9 для визуальной оценки значений замеряемых параметров неплоскостности полосы и вычислительно-запоминающим устройством (ВЗУ) 10 для накопления и машинной обработки информации. Вычислительно-запоминающее устройство 10 снабжено печатающим устройством 11 для выдачи обработанной информации в виде протоколов.

Измерительная линейка с расопложенными на ней узлами и элементами представлена на фиг. 2, где показан общий вид измерительной линейки, вид спереди; на фиг. 3 то же, вид сверху; на фиг. 4 то же, вид снизу; на фиг. 5 то же, узел I; на фиг. 6 то же, узел II.

Шток 6 для измерения амплитуды волнистости полосы, закрепленной в пазах шасси 4 с возможностью перемещения в вертикальной плоскости, кинематически связан шестеренно-реечной передачей (фиг. 6) с входной осью 12 измерительного преобразователя амплитуды 5. Измерительный преобразователь амплитуды 5 закреплен на шасси 4, к которым прикреплен измерительный преобразователь периода 3 с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости вдоль измерительной линейки 1, входная ось 13 которого кинематически связана шестеренно-реечной передачей с зубчатой рейкой 2. Выбор типа измерительного преобразователя амплитуды 5, измерительного периода 3 и схемы дистанционной передачи информации ориентирован на приборы, выпускаемые промышленностью [4]
На фиг. 7 приведена блок-схема вычислительного блока выделения максимальной амплитуды и периода волнистости. Выходы измерительных преобразователей периода и амплитуды соединены с соответствующими входами преобразователей 1 и 2 входных сигналов в код.

Выход преобразователя 2 соединен с первым входом счетчика горизонтального перемещения преобразователя периода 3, выход которого соединен с первым входом делителя 10; выход преобразователя 1 соединен с первым входом первого блока сравнения 7, первым входом регистра записи максимального кода текущего измерения 4 и входом второго блока сравнения 6, выход которого соединен с первым входом триггера размещения счета 5, выход которого соединен со вторым входом счетчика горизонтального перемещения 3 и четвертым входом регистра записи максимального кода текущего измерения 4, первый выход которого соединен со вторым входом первого блока сравнения 7, выход которого соединен со вторым входом регистра записи максимального кода текущего измерения 4, второй выход которого соединен с первым входом третьего блока сравнения 8 и первым входом второго регистра записи максимального кода нескольких измерений 9, первый выход которого соединен со вторым входом третьего блока сравнения 8, выход которого соединен со вторым входом второго регистра записи максимального кода нескольких измерений 9, второй выход которого соединен со вторым входом делителя 10; выход концевых выключателей соединен со вторым входом триггера разрешения счета 5 и третьим входом регистра записи максимального кода 4; выход счетчика горизонтального перемещения 3, второй выход регистра записи максимального кода текущего измерения 4, выход делителя 10 соединены с соответствующими входами ВЗУ и цифрового табло регистрации периода (Т), амплитуды (А) волнистости полосы, отношения А/Т.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности устройства при его эксплуатации, повышение точности и качества контроля плоскостности проката, снижение себестоимости устройства при его изготовлении
Устройство для контроля и измерения неплоскостности проката работает следующим образом.

При измерении параметров неплоскостности проката измерительная линейка 1 (фиг. 1) опускается на поверхность полосы 14 так, чтобы она соприкасалась с полосой в двух точках изгиба полосы 14, находящейся на столе 15. Шасси 4 отводится по горизонтали в крайнее левое (правое) положение и двигается вправо (влево) до крайнего правого (левого) положения. При этом при волнистой поверхности полосы шток 6, перемещаясь относительно линейки в вертикальной плоскости и касаясь своей нижней точкой поверхности полосы описывает траекторию волнистости поверхности полосы. При этом входная ось измерительного преобразователя амплитуды 12 за счет шестеренно-реечной передачи поворачивается на угол, соответствующий положению штока 6, а входная ось измерительного преобразователя периода 13 за счет шстеренно-реечной передачи совершает количество оборотов, пропорциональное горизонтальному перемещению шасси относительно зубчатой рейки 2, закрепленной на неподвижной измерительной линейке 1. Измерительные преобразователи амплитуды и периода волнистости преобразуют поступательное перемещение штока 6 и шасси 4 в сигналы, удобные для дистанционной передачи информации и которые через разъем 16 поступают на входы 1 и 2 вычислительного блока 8.

Пусть, например, согласно фиг. 1 шасси перед началом измерения находится в крайнем левом (правом) положении и замкнут концевой выключатель 7, выход которого соединен с третьим входом вычислительного блока 8. Замкнутое положение концевого выключателя, согласно блок-схеме (фиг. 7) соответствует нулевому значению сигнала в регистре максимального кода текущего измерения 4 и приводит к принудительному переключению триггера 5 в нулевое состояние (в случае, если триггер до этого находился в единичном состоянии). При нулевом состоянии триггера 5 обнуляется счетчик горизонтального перемещения преобразователя периода 3 и разрешается запись кода, пропорционального величине измеряемой амплитуды. При этом шток преобразователя амплитуды, касаясь своей нижней точкой полосы, находится в некотором начальном положении.

При перемещении шасси по направляющим измерительной линейки слева направо (справа налево) концевой выключатель размыкается, разрешая переключение триггера 5 в единичное состояние при появлении сигнала на его первом входе, а шток, перемещаясь в вертикальной плоскости, описывает своей нижней точкой форму полосы. Перемещение штока замеряется измерительным преобразователем амплитуды, вход которого кинематически связан со штоком через шестеренно-реечную передачу. С выхода измерительного преобразователя амплитуды на второй вход вычислительного блока, который является входом преобразователя 1 входного сигнала амплитуды в код подается сигнал, величина которого пропорциональна замеренному вертикальному перемещению штока. Преобразованный сигнал о величине перемещения штока с выхода преобразователя 1 поступает: на первый вход первого блока сравнения 7, где сравнивается с предыдущей максимальной величиной сигнала текущего измерения; на первый вход первого сигнала записи максимального кода текущего измерения 4; на вход второго блока сравнения 6, где сравнивается с нулевым значением кода сигнала. Предыдущая максимальная величина сигнала текущего измерения о величине амплитуды волнистости полосы поступает с первого выхода первого регистра записи максимального кода текущего измерения 4. Если величина текущего сигнала амплитуды больше предыдущего, то с выхода первого блока сравнения 7 подается на второй вход первого регистра записи максимального кода текущего измерения 4 сигнал разрешения записи кода в регистр 4 вместо предыдущего. В противном случае сигнал с выхода блока 7 не подается и новая запись в регистр 4 не происходит.

Перемещение шасси вдоль линейки замеряется измерительным преобразователем периода, вход которого периодически связан с зубчатой рейкой через шестеренно-реечную передачу. С выхода измерительного преобразователя периода на первый вход вычислительного блока который является входом преобразователя 2 входного сигнала горизонтального перемещения в код подаются дискретные сигналы, величины которых пропорциональны замеряемому перемещению шасси. Преобразованные сигналы о величине перемещения шасси поступают с выхода преобразователя 2 на первый вход счетчика горизонтального перемещения 3, где суммируются, если триггер 5 находится в единичном состоянии.

При перемещении шасси слева направо (справа налево) и достижении штоком минимума периода волнистости полосы, т. е. первой (слева направо) точки соприкосновения измерительной линейки с полосой проката текущий сигнал амплитуды на выходе преобразователя 1 принимает нулевое значение и, поступая на первый вход второго блока сравнения 6 вызывает появление сигнала на его выходе. Сигнал с выхода второго блока сравнения 6 подается на первый вход триггера 5, вызывая его переключение в единичное состояние и приводя тем самым к появлению сигнала на выходе триггера 5, который подается на второй вход счетчика горизонтального перемещения 3 и разрешает счет величины периода с этого момента.

При достижении штоком максимума периода волнистости полосы сигнал максимального значения кода амплитуды записывается в первый регистр записи максимального кода текущего измерения 4 и остается там для конца текущего измерителя.

Когда положение штока при перемещении шасси по измерительной линейке достигает второго минимума периода волнистости полосы, т.е. второй точки соприкосновения измерительной линейки с полосой, текущий сигнал амплитуд на выходе преобразователя 1 снова принимает нулевое значение и, поступая на первый вход второго блока сравнения 6, вызывает появление сигнала на его выходе, который подается на первый вход триггера 5, вызывает его переключение в нулевое состояние и приводит к появлению сигнала на его выходе. С выхода последнего сигнал подается на второй вход счетчика горизонтального перемещения 3 и запрещает дальнейший счет величины периода. Сигнал с выхода триггера 5 подается так же на третий вход первого регистра записи максимального кода текущего измерения 4, разрешая выдачу кода максимальной амплитуды текущего измерения на его выход. С выхода последнего сигнал о значении максимальной амплитуды текущего измерения подается на первый вход третьего блока сравнения 8 и на первый вход второго регистра записи максимального кода нескольких измерений 9. Максимальное значение сигнала предыдущего измерения о величине амплитуды волнистости полосы поступает с первого выхода второго регистра записи максимального кода нескольких измерений 4. Если величина сигнала амплитуды текущего измерения больше величины максимальной амплитуды волнистости полосы, зафиксированной за несколько предыдущих измерений, то с выхода третьего блока сравнения 8 подается на второй вход второго регистра записи максимального кода нескольких измерений 9 сигнал разрешения записи кода в регистр 9 вместо предыдущего. В противном случае сигнал с выхода блока 8 не подается и новая запись в регистр 9 не происходит. Таким образом, во втором регистре записи максимального кода нескольких измерений 9 после окончания текущего измерения остается значение кода максимальной амплитуды волнистости полосы, зафиксированной за несколько измерений, который с выхода регистра 9 поступает на выход А вычислительного блока и на второй вход делителя 10, на первый вход которого поступает измеренный код величины периода, который появляется на выходе счетчика горизонтального перемещения 3 и поступает на выход Т вычислительного блока. Выход делителя 10 является выходом А/Т вычислительного блока 7, который вместе с выходами А и Т поступает на входы цифрового табло и ВЗУ.

Использование предлагаемого устройства позволяет по сравнению с существующим повысить надежность устройства при его эксплуатации за счет отказа от использования ненадежных элементов и изменения конструкции устройства, повысить точность и качество контроля плоскостности проката за счет применения более точных контрольно-измерительных узлов, снизить себестоимость устройства при его изготовлении за счет применения менее дорогих элементов.

Источники информации
1. Сергеева А.С. Тенденции совершенствования систем контроля и управления плоскостностью полос за рубежом: обзорн. информ. /ин-т "Черметинформация", М. 1987, 41 с.

2. Кузнецов Л.А. Блюмин С.Л. Божков А.И. // Известия ВУЗов "Черная металлургия", 1989, N 8, с. 62 67.

Авторское свидетельство СССР N 1754250, В 21 В 37/00, 1992 (прототип).

Преображенский В. П. Теплотехнические измерения и приборы. М. Энергия, 1978, 704 с.

Устройство относится к листопрокатному производству и может быть использовано как устройство для контроля и изменения характеристик фактической неплоскостности проката, а именно амплитуды и периода волнистости полосы. Устройство для контроля и измерения неплоскостности проката содержит вычислительно-запоминающий блок, измерительный преобразователь амплитуды, измерительный преобразователь периода, шток для измерения амплитуды волнистости полосы, зубчатую рейку, которые закреплены на шасси с возможностью перемещения вдоль измерительной линейки. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство для контроля и измерения неплоскостности проката, содержащее измерительную линейку, вычислительный блок, вычислительно-запоминающий блок, соединенный выходами с печатным устройством, первый измерительный преобразователь, соединенный с первым входом вычислительного блока, шток, цифровое табло, соединенное совместно с вычислительно-запоминающим блоком с выходами вычислительного блока, отличающееся тем, что оно снабжено шасси, вторым измерительным преобразователем, двумя концевыми выключателями, зубчатой рейкой, закрепленной на измерительной линейке и соединенной через шестеренно-реечную передачу с входной осью второго измерительного преобразователя, закрепленного на шасси, к которому прикреплен первый измерительный преобразователь, входная ось которого соединена через шестеренно-реечную передачу со штоком, установленным в пазах шасси с возможностью его перемещения в вертикальном направлении, причем шасси установлено в пазах измерительной линейки с возможностью перемещения в горизонтальном направлении вдоль измерительной линейки, выход второго измерительного преобразователя соединен с вторым входом вычислительного блока, третий вход вычислительного блока соединен с двумя выходами концевых выключателей, закрепленных на концах зубчатой рейки. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вычислительный блок содержит два преобразователя входных сигналов в код, счетчик, три блока сравнения, два регистра, триггер, делитель, причем выход первого преобразователя входного сигнала в код соединен с первым входом первого счетчика, выход второго преобразователя входного сигнала в код соединен с первым входом первого блока сравнения, первым входом первого регистра и входом второго блока сравнения, выход которого соединен с первым входом триггера, выход соединен с вторым входом счетчика и с четвертым входом первого регистра, первый выход которого соединен с вторым входом первого блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом первого регистра, второй выход которого соединен с первым входом третьего блока сравнения и первым входом второго регистра, первый выход которого является первым выходом блока и соединен с первым входом делителя, второй вход которого соединен с выходом счетчика, выход третьего блока сравнения соединен с вторым входом второго регистра, второй выход которого соединен с вторым входом третьего блока сравнения, вход вычислительного блока, соединенный с выходами концевых выключателей, соединен с вторым входом триггера и третьим входом первого регистра, выходы счетчика и делителя являются соответственно вторым и третьим выходами вычислительного блока.