Устройство для измерения усилия прокатки Советский патент 1980 года по МПК B21B38/08 

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано в системах автоматического управления прокатными станами для измерения усилия прокатки.

Известно устройство для 1;змерения усилия прокатки, включающее упругий элемент и датчик-преобразователь упругих перемещений, выполненный в виде индукционных катушек с размещенным в воздушном зазоре между ними экраном l .

Общим недостатком преобразователей усилия с датчиками перемещения является значительная температурная погрешность, обусловленная изменением размеров упругого элемента.

Цель изобретения - повышение точности измерения преобразователей усилия с датчиками перемещения путем исключения температурной погрешности.

Указанная цель достигается тем, что экран выполнен со скошенными относительно осей катушек рабочими краями, установлен в направляющих, смонтированных на упругом элементе параллельно воздушному зазору, и снабжен

органом перемещения. Угол скоса рабочих краев экрана принимается в пределах 3-6°. Орган перемещения экрана может быть выполнен в виде термочувствительного элемента, предпочтительно с герметичной внутренней полостью. Это автоматически компенсирует температурные погрешности устройства и соответственно увеличивает

10 точность измерения.

На фиг.1 представлена принципиальная схема датчика перемещения, вид спереди; на фиг.2 - то же, вид сбоку; на фиг.З - зависимость фазы вы15ходного напряжения от пере.мещения экрана; на фиг.4 - возможный вариант конструкции устройства, вид спереди, на фиг.5 - то же, вид сбоку.

Дифференциально-трансформаторный

20 датчик микроперемещения (фиг.1 и 2) включает катушки опроса 1, расположенные на П-образных ферритовых сердечниках 2, и катушки считывания 3, расположенные на сердечниках 4.

25 В воздушном зазоре между сердечниками 2 и 4 находится подвижный диамагнитный экран 5. Катушки опроса соединены парал.пельно и подключена к источнику переменного напряжения. Катушки считывания соединены дифферен циально и подключены к устройству регистрации. При перемещении экрана в направлении х фазовый сдвиг выходного напряжения с катушек считывания пропорционален перемещению экрана. В известных датчиках угол скоса рабочих краев экрана относител но осей катушек (угол oL) равен нулю так как при этом достигается максимальное значение крутизны характерис тики. Эксперименталь,но установлено, что при углах скоса до 6 крутизна характеристики уменьшается незначительно. При оС О перемещение экран в направлении V равносильно перемещению в направлении X , причем . Таким образом, перемещая экран в направлении , можно производить установку и плавное смещение рабочей точки датчика. Из зависимости iJCft) фазового сдви га выходного напряжения датчика от перемещения упругого элемента, меха нически связанного с экраном, видно что линейный участок характеристики составляет около 40 мкм при изменении фазы в пределах + 4 5 . Диапазон перемещений такого порядка практически не влияет на жесткость клети, а диапазон изменения фазы позволяет преобразовать ее с высокой точность в напряжение или двоичный код. Экран 5 установлен в направляющих 6 , смонтированных на верхней стороне упругого элемента 7, а на нижней его стороне укреплен блок 8 катушек 1 и 3 с ферритовыми сердечниками 2. Органом продольного перем щения экрана служит термочувствител ный элемент 9, соединенный одним концом с экраном 5, а другим концом укрепленный на держателе 10. Угол скоса краев экрана ввиду его незначительности на чертеже не показан. Устройство работает следующим образом. Измеряемое усилие воздействует на упругий элемент, вследствие чего экран перемещается относительно основания упругого элемента с блоком .катушек пропорционально величине усилия. На выходе датчика фазовый сдвиг напряжения изменяется пропорционально перемещению экрана. При изменении температуры окружающей среды размеры упругого элемента изменяются и возникает аддитивная погрешность. Однако длина термочувствительного элемента при этом такж изменяется, что приводит к перемеще нию экрана в направляющих, благодаря чему происходит компенсация погр шности, вызванной .изменением размер месдозы. В качестве органа перемещения экрана наиболее целесообразно испол зовать упругий элемент с герметично полостью, например сильфон. Помимо высокой надежности элементы позволяют также получить значительные перемещения при изменении температуры окружающей среды. Если снабдить термочувствительный элемент микрометрическим винтом или обмоткой подогрева, то значительно упрощается регулировка устройства после его сборки. Угол скоса следует выбирать в интервале З-б. Увеличение угла скоса свыше 6 приводит сначала к значительному снижению крутизны характеристики датчика и затем к полному нарушению нормальной его работы. Уменьшение угла скоса менее 3 нежелательно из-за резкого повышения требований к точности изготовления деталей устройства и, как следствие, увеличения их стоимости. Кроме того, при этом необходимо использовать термочувствительный элeмeнt со значительным диапазоном перемещений, что ухудшает точность компенсации температурной погрешности ввиду нелинейности характеристики этого элемента. Таким образом, исходя из условия удовлетворения принятым критериям, целесообразЮ выбирать угол скоса в указанном диапазоне. Применение устройства позволяет отказаться от различных сложных способов коррекции температурной погрешности, включающих применение ненадежных в условиях прокатного производства электронных устройств, а также разного рода тарировочных кривых, снижающих оперативность управления режимом работы клети. Формула изобретения 1.Устройство для измерения усилия прокатки, включающее упругий элемент и датчик-преобразователь упругих перемещений, выполненный в виде индукционных катушек с размещенным в воздушном зазоре между катушками экраном, отличающе е с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем исключения температурных погрешностей, экран выполнен со скошенными относительно осей катушек рабочими кромками, установлен в направляющих, смонтированных на упругом элементе параллельно воздушному зазору, и снабжен органом перемещения, 2.Устройство по п.1, о t л и чающееся тем, что экран имеет угол скоса рабочих краев в пределах 3-6°. 3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что орган перемещения экрана выполнен в виде термочувствительного элемента, предпочтительно с герметичной внутренней полостью.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Электрические измерения неэлектрических величин. Под ред. П.В.Новицкого. Л., Энергия, 1975, с.475-476.

А-Л

-20 -Ю

(у.),гоа.д

/О 20 X, А7ЛЛ7

Фи.г.Э