Устройство для измерения натяжения по ширине прокатываемой полосы Советский патент 1991 года по МПК B21B38/06 

размещены магнитоупругие датчики 3 усилия по числу зон контроля (конструкция маг- нитопровода датчика 3 усилия приведена на фиг. 4), узлы А преобразования усилия в последовательность импульсов напряжения, например генераторы Роэра (фиг. 5) по числу магнитоупругих датчиков 3 усилия, установленные в полости 5 разрезного ролика 1, выпрямитель-стабилизатор 6, источник 7 питания, трансформатор, первичная обмотка которого расположена на неподвижном кольцевом магнитопроводе 8 и соединена с источником 7 питания, а вторичная обмотка расположена на кольцевом магнитопроводе 9, установленном на торце разрезного ролика 1, и соединена через выпрямитель- стабилизатор 6 с узлами 4 преобразования усилия в последовательность импульсов на- . пряжения, бесконтактный узел съема (све- тодиоды 10 и фотодиоды 11 и 12) информации с разрезного ролика 1 и блок 13 обработки информации.

Выходы магнитоупругих датчиков 3 соединены с первыми входами соответствующих узлов 4 преобразователей усилия в последовательность импульсов напряжения, а выходы узлов 4 преобразования усилия в последовательность импульсов напряжения - с соответствующими входами (входами светодиодов 10) бесконтактного узла съема информации с разрезного ролика, выходы которого (выходы фотодиодов 11 и 12) соединены с входами блока обработки информации.

Магнитопроводы 8 и 9 трансформатора выполнены из Ш-образных пластин, установленных в кольцевых обоймах (фиг. 6, 7). причем обмотки трансформатора расположены в кольцевых пазах магнитопроводов 8 и 9.

Бесконтактный узел съема информации с разрезного ролика 1 содержит светодиоды 10. установленные на торце разрезного ролика 1 в виде линеек, расположенных по диаметрам торца под углом 90° одна относительно другой (фиг. 1,2 и 8), причем входы светодиодов 10 являются входами бесконтактного узла съема информации с разрезного ролика 1, и фотодиоды 11 и 12, установленные напротив торца разрезного ролика 1 в виде двух линеек, расположен ных под острым углом (фиг, 1 и 9), одна из которых (фотодиоды 11) установлена вертикально, причем выходы фотодиодов 11 и 12 являются выходами бесконтактного узла съема информации с разрезного ролика 1.

Блок 13 обработки информации содержит (фиг. 1-3) усилители-формирователи 14 по числу фотодиодов 11, установленных на первой линейке, а также счетчики 15 по числу фотодиодов 12, установленных на второй линейке, причем выходы всех усилителей- формирователей 14 соединены со счетными входами счетчиков 15, выходы которых и

генератор 16 соединены через сумматоры 17 с индикаторами 18. Входы усилителей- формирователей 14 и управляющие входы счетчиков 15 являются входами блока 13 обработки информации

0

Устройство работает следующим образом.

При подключении сети энергоснабжения источника 7 питания к обмотке первич5 ной (стационарной) части 8 трансформатора в нем возбуждается магнитный поток. Обе половины трансформатора - первичная и вторичная - конструктивно аналогичны и отличаю гея только числом витков обмоток. По0 движная половина магнитопровода 8 трансформатора располагается против стационарной (магнитопровод 9), так, что их оси совпадают, а кольцевые пазы одного магнитопровода располагаются напротив пазов

5 другого магнитопровода. Между торцами стержней магнитопроводов 8 и 9 остается воздушный зазор порядка 1-2 мм. Магнитный поток преодолевает этот зазор и наводит во вторичной обмотке напряжение,

0 величина которого не зависит от взаимного положения магнитопроводов и скорости вращения подвижной части трансформатора относительно стационарной. Вторичная обмотка подключена к вылрямителю-стаби5 лизатору 6, который служит источником питания узлов 4 преобразования усилия в последовательность импульсов напряжения (генераторов Роэра), представляющих два транзистора и два резистора (фиг. 5). к

0 которым подключены обмотки соответствующего магнитоупругого датчика 3 усилия. Частота на выходе узла 4 преобразования усилия в последовательность импульсов напряжения пропорциональна усилию, воз5 действующему на магнитоупругий датчик 3 усилия. Изменение этой частоты или обратной ей величины - периода колебаний является однозначной функцией изменения усилия, воздействующего на магнитоупру0 гий датчик 3 усилия. Для использования этой информации в целях управления процессом прокатки, ее нужно вывести из вращающегося разрезного ролика 1. С этой целью выходы каждого из узлов 4 преобра5 зозания усилия в последовательность импульсов напряжения (генераторов Роэра) подключены к соответствующему светодио- ду 10 (фиг. 3), вспыхивающему при поступлении на него каждого из импульсов генератора Роэра.

При диаметре ролика 300 мм протяженность зоны, в пределах которой на магнитоуп- ругий датчик 3 усилия действует измеряемое усилие, составляет 50-60 мм. При максимальной скорости вращения ролика 40 об/с этому соответствует протяженность времени воздействия 0,00035-0,00042 с.

При экспериментальной проверке датчика на выходе генератора 4 Роэра усилию, равному 0, соответствовала частота 13,46 кГц, а усилию 3000 кГс - 37,357 кГц. Нелинейность зависимости усилие-частота составляла ± 0,6%. Фактический диапазон изменений нагрузки на магнитоупругий датчик 3 усилия составляет до 300 кГс, чему соответствует изменение частоты (приращение на 300 кГц) порядка 2400 Гц. Приняв нагрузку на магнитоупругий датчик 3 усилия при отсутствии усилия равной 1500 кГс получают, что частотный диапазон составляет 18600-20460 Гц. Следовательно, за время воздействия усилия на датчик 3 (0.00035- 0,00042 с) на светодиод 10 поступают 6-8 импульсов. Этого достаточно для того, чтобы с необходимой точностью (0,5-1 %) измерить период колебаний.

В момент, когда данный очередной магнитоупругий датчик 3 усилия оказался в начале зоны воздействия на него полосы, световые импульсы его светодиода 10 начинают поступать на фотодиод 12 команды на начало измерений. С выхода фотодиода 12 сигнал поступает на управляющий вход соответствующего счетчика 15. По этому сигналу начинается счет импульсов, поступающих на соответствующие фотодиоды 11, и с них через усилители-формирователи 14 - на счетчики 15. По этому же сигналу открываются входы регистров сумматора 17 (связь между фотодиодами 12 и соответствующими сумматорами не показана) для прохождения на него импульсов с генератора 16 стабильной частоты. После прохождения на счетчики 13 заданного количества импульсов, например 4, 5 или 8, сумматора 17 для импульсов генератора 16 закрывается. В одном из регистров фиксируется число Т2, кратное периоду прохождения импульсов от генератора 4 Роэра, нагруженного усилием магнитоупругого датчика 3. Аналогично на второй регистр поступают импульсы, количество которых Ti кратно периоду прохождения импульсов от генератора 4 Роэра, не нагруженного усилием магнитоупругого датчика 3.

Величина измеряемого усилия Р пропорциональна разности частот f2 нагруженного усилием магнитоупругого датчика 3 и fi не нагруженного магнитоупругого датчика 3

K(f2-fi) K(-)

KTi-T2 КТПТ

Эта величина вычисляется сумматором 17 и поступает на индикатор 18. При использовании в управлении процессом прокатки ЭВМ эта функция может быть возложена на нее.

Использование предложенного устройства позволит повысить точность измерений натяжения по ширине прокатываемой полосы и повысить надежность за счет бес- контактного питания магнитоупругих датчиков усилия и сьема с них информации, а также снизить стоимость устройства, поскольку отпадает необходимость использования серебра, применяемого в контактных токосьемных узлах известных устройств. Формула изобретения

1.Устройство для измерения натяжения по ширине прокатываемой полосы, содержащее разрезной ролик, длина которого соответствует ширине полосы и по образующим которого через 90° выполнены пазы, в которых размещены мэгнитоупругие датчики усилия по числу зон контроля, источник питания и блок обработки информации, отличающееся тем, что. с целью повышения точности измерения и надежности устройства, оно дополнительно содержит узлы преобразования усилия в последовательность импульсов напряжения по числу магнитоупругих датчиков усилия,выпрямитель-стабилизатор, трансформатор, первичная обмотка которого расположена на неподвижном кольцевом магнитопроводе и соединена с источником

питания, а вторичная обмотка расположена на кольцевом магнитопроводе,установленном на торце разрезного ролика, и соединена через выпрямитель-стабилизатор с узлами преобразования усилия в последовательность импульсов напряжения, и бесконтактный узел съема информации с разрезного ролика, при этом выходы магнитоупругих датчиков усилия соединены с первыми входами соответствующих узлов

преобразования усилия в последовательность импульсов напряжения, выходы узлов преобразования усилия в последовательность импульсов напряжения соединены с соответствующими входами бесконтактного узла сьема информации и разрезного ролика, выходы которого соединены с входами блока обработки информации.

2.Устройство по п. 1,отличаю щее- с я тем, что магнитопроводы разрезного

трансформатора выполнены из Ш-образных пластин, установленных в кольцевых обоймах, причем обмотки трансформатора расположены в кольцевых пазах, магнитопроводов, образованных Ш-о б разными пластинами.

3. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что бесконтактный узел съема информации с разрезного ролика содержит светодиоды; установленные на торце разрезного ролика в виде линеек, расположенных по диаметрам торца под углом 90° относительно друг друга, и фотодиоды, установленные напротив торца разрезного ролика в виде первой и второй линеек,, расположенных под острым углом, одна из которых установлена вертикально, причем

выходы фотодиодов являются выходами бесконтактного узла сьема информации с разрезного ролика, а входы светодиодов являются входами бесконтактного узла съема

информации с разрезного ролика.

4. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что блок обработки информации содержит усилители-формирователи по числу фотодиодов, установленных на первой

линейке, а также счетчики по числу фотодиодов, установленных на второй линейке, причем выходы всех усилителей-формирователей соединены со счетными входами счетчиков, выходы которых и генератор соединены через сумматоры с индикаторами, причем входы усилителей-формирователей и управляющие входы счетчиков являются входами блока обработки информации.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в системах управления прокатного листа (полосы) в черной и цветной металлургии для измерения натяжений прокатываемой полосы в различных зонах по ее ширине с целью оценки их неравномерности и исключения коробления прокатного листа, его серповидности и т. п. С целью повышения точности измерения и надежности устройства оно содержит разрезной ролик, длина которого соответствует ширине полосы и по образующим которого через 90° выполнены пазы, в которых размещены магнитоупругие датчики усилия по числу зон контроля, источник питания, узлы преобразования усилия в последовательность импульсов напряжения, трансформатор, бесконтактный узел съема информации с разрезного ролика и блок обработки информации, при этом выходы каждого узла преобразования соединены со входами бесконтактных узлов съема информации с ролика, одни их входы соединены с соответствующими датчиками усилия, другие - с выходом выпрямителя-стабилизатора, установленного на торце ролика и соединенного с обмоткой вторичной половины разрезного трансформатора, установленного на торце ролика соосно с неподвижной половиной разрезного трансформатора, обмотка которой подключена к источнику питания. 1 с.п. ф-лы, 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

11J2

Фиг.г

Фиг.Ч

Ж

8 Риг.7

I

Фиг.8

11

12

Фиг.9