Устройство для управления нажимнымиВиНТАМи Советский патент 1981 года по МПК B21B37/00 

Устройство относится к управлению приводами нажимных винтов прокатного стана. Известно устройство для синхрониз ции нажимных винтов, содержащее двигатели с системами управления, люф- товые звенья, нажимные винты, датчики положения валов двигателей, измеритель рассогласования, регулятор рассогласования, датчик режима работы и импульсный элемент l. Недостатком данного устройства является то, что ввиду наличия люфто вЬго звена между каждым двигателем и нажимным винтом статическое рассогласование винтов может достигать величины одного люфта. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для синхронизации нажимных винтов, содержащее блоки двигателей с ,системами управления кинематические передачи, нажимные винты, датчики положения валов двигателей, первый ключ, регулятор рассогласования первый нуль-орган и импульсный элемент, причем первые выходы блоков двигателей с системгши управления через кинематические передачи соединены с нажимными винтами выходы датчиков положения валов двигатеЛей соединены соответственно с первым и вторым входами регулятора рассогласования, выход первого нульоргана соединен с первым входом первого ключа {2. Известное устройство вырабатывает команду на выборку люфта в силовой передаче по сигналу измерителя рассогласований, связанному с датчиками положения нажимных винтов, которые, в свою очередь, связаны с нажимными винтгили через измерительные редукторы, имекнцие, как правило, собственный люфт, кото|йлй снижает точность выборки люфта силовой передачи (следовательно, снижается точность синхронизации нажимных винтов), а в ряде случаев {значительный люфт в измерительном редукторе) может вызывать нелинейные автоколебания. Цель изобретения - пов лиение точности синхронизации положения нажимных винтов. Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления нажимньЕли винтами, содержеицее .блоки дригателей с системами управления, кинематические передачи, нажимные винты, датчики положения валов двигателей ервый ключ, регулятор рассогласования, первый нуль-орган и импульсный элемент, причем первые выходы блоков двигателей с системами управления через кинематические передачи соединены с нажимными винтами, выходы датчиков положения валов двигателей соединены соответственно с первым и вторым BxojiaNw регулятора рассогласования, выход первого нуль-органа соединен с первым входом первого ключа, дополнительно содержит схему совпадения, два датчика нагрузки дви гателей, два источника напряжения, . второй нуль-орган, второй ключ, блок задания, причем первые выходы блоков двигателей с системами управления соединены также со входами датчиков положения валов двигателей, вторые выходы первого и второго блоков двигателей с системами управления соединены соответственно с первым и вторы входами схемы совпадения, первый и второй выходы блока задания соединены соответственно со входом импульсного элемента и с первыми входами первого и второго блоков двигателей с системами управления, вторые выходы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами регулятора рассогласования, выходы первого датчик: нагрузки и первого источника напряжения соединены соответственно с первым и вторым входами первого нуль-органа, выходы второго датчика нагрузки и второго источника напряжения соединены соответственно с первым и вторым входами второго нульоргана, выходы первого и второго нуль-органов соединены с первыми входами соответственно первого и второго ключей, вторые входы которых соединены с выходом импульсного элемента, вкходы первого и второго ключа соединены с третьими входами соответственно первого и второго блоков двигателей с системами управления, четвертые входы которых соединены с выходом схемы совпадения.

На чертеже изображена функциональ мая схема устройства.

Устройство содержит блоки 1,2 двигателей с системами управления, соединенные через кинематические передачи 3,4, содержащие люфтовые звенья, с нажимными винтами 5, 6 и с датчиками 7, 8 положения валов блоков 1,2 соответственно, датчики 9,10 нагрузки блоков 1, 2 соответственно. Первый и второй нуль-орган 11, 12, первый и второй источники 13, 14 напряжений, первый и второй ключи 15, 16, регулятор 17 рассогласований, блок 18 заданий, импульсны элемент 19, схему 20 совпадения, причем первые выходы блоков 1,2 двигателей с системами управления через Кинематические передачи 3, 4 соответственно с нажимными винтами б, выходы датчиков 7, 8 положения валов двигателей соединены соответственно с первым и вторым входами регулятора 17 рассогласования, выход первого нуль-органа 11 соединен первым входом первого ключа 15, первые выходы блоков 1 , 2 двигателей с системами управления соединены также со входами датчиков 7, 8 noj:: ложения валов блоков 1, 2, вторые выходы первого, и второго бловторые выходы первого и второго бл& ков 1, 2 двигателей с системами управления соединены соответственно с первым и вторым входами схемы 20 совпадения, первый и второй выходы блока 18 задания соединены соответственно со входом импульсного элемета 19 и с первыми входами первого и второго блоков 1, 2 двигателей с системами управления, вторые выходы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами регулятора 17 рассогласования, выходы первого датчика 9 нагрузки и первого источника 13 напряжения соединены соответственно с первым и вторым входами первого нуль-органа 11, выходы второго датчика 10 нагрузки и второго источника 14 напряжения соединены соответственно с первым и BtopbiM входами второго нуль-органа 12, выходы первого и второго нуль-органов 11, 12 соединены с первыми входами соответственно первого и второго ключей 15, 16, вторы входы которых соединены с выходом импульсного элемента 19, выходы первого и второго ключей 15, 16 соединены с третьими входагчш соответственно первого и второго блоков 1, двигателей с системами управления, четвертые входы которых соединены с выходом схемы 20 совпадения.

Блоки 1, 2 двигателей с системами управления обычно представляют собой схемы, содержащие двигатели постоянного тока с датчиками тока якоря и скорости вала, управляемые подчиненными системами регулирования с последовательным соединением регуляторов скоростц и тока двигателей. Первые выходы блоков 1,2 двигателей с системами управлен представляют собой вал двигателя, второй выход представляет выход датчика скорости вала двигателя. Первый и второй входы блоков 1, 2 :двигателей с системами управления соединены со входами регулятора их скорости, третий и четвертый входы связаны со входами регулятора тска.

Датчики 7, 8 положения валов двигателей могут быть выполнены, например, на базе сельсинов.

Каждый из датчиков 9, 10 нагрузки двигателей включает в себя дифференциатор и сумматор, алгебраически суммирующий выходной сигнал датчика тока якоря с сигналом первой производной от скорости двигателя. Нуль органы 11, 12 выполнены на базе операционных усилителей (ОУ) .и обеспечивают на своих выходах сигналы всякий раз, как только выхо ные сигналы соответственно датчико 9, 10 нагрузки сравняются по модулю с уровнями опорных сигналов соответ ственно источников 13, 14 напряжений. Управляемые ключи 15, 16 выполне ны на базе полевых транзисторов и Обеспечивают, при наличии сигналов на их управляющих входах, прохожден выходного сигнала импульсного элеме та 19 на входы соответственно блоко 1, 2с системами управления. Регулятор 17 рассогласования пре ставляет собой последовательное сое динение фазовыпрямительного устройства, выпрямляющего разность сигналов датчиков 7, 8 положения, и ОУ с парафазными выходами. Блок 18 заданий- представляет собой задатчик интенсивности, выполне ный на базе последовательно соедине ных блока ограничения и интегратора и охвс;ченных жесткой отрицательной обратной связью. При этом первый выход .блока 18 заданий представляет собой выход блока ограничений, а вт рой выход блока 18 представляет собой выход интегратора. Блок ограничений и интегратор обычно выполняют .ся на базе ОУ. Импульсный элемент 19 представля ет собой генератор импульсов заданной частоты, который может быть вы|полнен на базе ОУ. При этом каждый импульс элемента 19 описывается уравнением . f (t)(t)-2-l(t- |)+l(t-C) , где f - длительность импульса; А - коэффициент, знак которого соответствует знаку сигнала первого выхода блока 18 заданий, а при отсутствии указанного сигнала сохраняет свой знак. Величины А, tr и частота импульсов элемента 19 выбираются, исходя из конкретных динамических характеристик блоков 1, 2 двигателей с с.истемами управления. Схема 20 совпадения представляет собой схему И-НЕ. На выходе схемы 20 обеспечивается постоянный по уров ню сигнал, если на ее входах, связанных со вторыми выходами блоков 1, 2 двигателей с системами управления, сигналы отсутствуют. Схема 20 может быть выполнена на базе ОУ, либо на базе элементов цифровой техники. Если датчики 9, 10 нагрузки обеспечивают надежное измерение нагрузки при нулевой скорости двигателей, то схема 20 совпадения может быть исклю чена из устройства Статическое состояние устройства характеризуется тем, что первые входы блоков 1, 2 двигателей с стемами управления соединены со вторым выходом блока 18 заданий, вторые входы блоков 1, 2 двигателей с системами управления соединены соответственно с парафазными выходами регулятора 17 рассогласований, входы которого соединены с выходами датчиков 7, 8 положения, третьи входы блоков 1, 2 двигателей с системами управления соответственно через ключи 15, 16 соединены с выходом импульсного элемента 19, вход которого соединен с nepBfcJM выходом блока заданий, четвертые входы блоков 1, 2 двигателей с системами управления соединены с выходом схемы 20 совпадения, вторые выходы блоков 1, 2 двигателей с системами управления соединены со входами схемы 20 совпадения, первый вход ключа 15 соединен с выходом нуль-органа 11, первый и второй входы которого соединены с выходами первого датчика 9 нагрузки и первого источника 13 напряжений, первый вход ключа 16 соединен с выходом нуль-органа 12, первый и второй входы которого соединены с выходами второго датчика 10 нагрузки второго источника 14 напряжения. В статическом состоянии скорости двигателей равны нулю, следовательно, на выходе схемы 20 совпещения имеется сигнал, величина которого обеспечивает момент двигателя больше М(з, но меньше суммарного статического момента двигателя. М - величина статического момента двигателя, определяемая моментом сопротивления Участка кинематической передачи дви)7атель-люфт. Такое значение момента двигателя (больше М,) при стоянке обеспечивает надежное замыкание люфта и гарантирует неподвижное состояние валов двигателей. В тех случаях, когда стоянка двигателя под током нежелательна, схема 20 совпадения должна обеспечивать на своем выходе импульсный сигнал. Поскольку люфты в силовой передаче замкнуты, то дви- гатели воспринимают полную нагрузку и уровни выходных сигналов первого и второго датчиков 9, 10 нагрузки превышают уровни выходных сигналов перого и второго источников 13, 14 напряжений, что обеспечивает разомкнутое состояние ключей 15, 16. Моуль напряжений источников 13, 14 авен модулю сигнала датчика нагузки, измеряющего момент М, Устройство работает следующим бразом. После поступления задания скороси на входы блоков 1, 2 двигателей истемами управления с выхода блоа 18 заданий двигатели разгоняютя. Выходной сигнал схемы 20 совпаения исчезает. Регулятор 17 рассоласований обеспечивает при этом инхронизацию положения валов двигателей. Положения нажимных винтов при работе регулятора 17 рассогласований могут отличаться на величину 0-2 А , где Д- ширина люфта кинематической передачи 3. Однако первый датчик 9 нагрузки, первый нуль-орган 11.и первый ключ 15 всякий раз обеспечивают замыкания люфта кинематической передачи 3 и синхронное движение (положение) вала блока двигателя и нажимного винта 5. Действительно, при образовани люфта в кинематической передаче 3 нагрузка двигателя блока 1 резко падает. Выходной сигнал первого датчика 9 нагрузки по модулю становится меньше сигнала первого источника. 13 напряжений. Первы.й нуль-орган 11 срабатывает, замыкая первый ключ 15. Выходной сигнал импульсного элемента 19 поступает на вход блока 1 двигателя .с системой управления, тем самым замыкая люфт в кинематической передаче 3. Двигател блока 1 с системой управления после замыкания люфта принимает полную нагрузку, что пр иводит к размыканию ключа 15.

Аналогично работают и первый датчик 9 нагрузки, второй нуль-орган 12 и второй ключ 16.

После отработки требуемого перемещения сигнал задания на скорость двигателя равен нулю, двигатели бло.ков 1, 2с системами управления находятся в неподвижном состоянии, что обеспечивает на выходе схемы ;20 совпадения выходного сигнала, который гарантирует замкнутое состояние люфтов, если последние по каким-либо причинам окажутся разомкнутыми. Устройство приходит в новое статическое состояние, отличие которого от исходного заключается лишь в растворе валков.

Отличительные признаки предложенного устрой 5тва позволяют эффектвно контролировать и устранять люфт в силовой передаче при любых режима работы нажимного устройства независимо от параметров и характеристик измерительного редуктора, что обеспечивает более высокую точность синхронизации нажимных винтов.

Указанный положительный эффект (повышение точности синхронизации нажимных винтов) при использовании устройства позволяет повысить .качество прокатываемого металла (снижается разнотолщинность по ширине прокатываемой полосы), что в итоге обеспечит экономический эффект, который в каждом конкретном случае может быть подсчитан.

Формула изобретения Устройство для управления нажимными винтами, содержащее два .блока двигателей с системами управления, кинематические передачи,нажимные винты, датчики положения валов двигателей, первый ключ, регулятор рассогласования, первый нуль-орган и импульсный элемент, причем первые выходы блоков .двигателей с системами управления через кинематические передачи соединены с.нажимными винтами, выходы датчиков положения валоь двигателей соединены соответственно с первым и вторым входами регулятора рассогласования, выход первого нуль-органа соединен с первым входом первого ключа, о т л и чающеес я тем, что, с целью повышения точности синхронизации положения нажимных винтов, оно дополнительно содержит схему совпа.дения, два датчика нагруз.ки двигателей, два источника напряжения, второй нуль-орган,; второй ключ, блок задания, причем первые выходы блоков двигателей с системами управления соединены также со входами датчиков положения валов двигателей, вторые выходы первого и второго блоков двигателей с системами управления соединенв соответственно с первым и вторым входами схемы совпадения, первый и второй выходы блока задания соединены соответствено со входом импульсного элемента и с первыми входами первого и второго блоков двигателей с системами управления, вторые выходы которых сое|Динены соответственно с первым и вторым выхода1ми регулятора рассогла.сования, выходы первого датчика нагрузки и первого источника напряжения соединены соответственно с перв и вторым входами первого нуль-органа, выходы второго- датчика нагрузки и второго источника напряжения соединены соответственно с первым и вторым входами второго нуль-органа, выходы первого и второго нуль-органов соединены с первыми входами соответственно первого и второго клчей, вторые вхс5ды которых соединены с выходом импульсного элемента, 1 выходы первого и второго ключа соединены с третьими входами соответственно первого и второго блоков двигателей с системами управления, четвертые входы которых.соединены с выходом схемы совпадения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидете.льство СССР № 465240,, кл. В 21 В 37/00, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР № 461746, кл. В 21 В 37/00, 1975.