Устройство для центрирования полосы относительно оси прокатки на непрерывном широкополосном прокатном стане Советский патент 1982 года по МПК B21B38/00 

Изобретение относится к контроль ным и регулирующим устройствам, узлом которых являются устройства со стимулированным волновым излучением, и может быть использовано в черной и цветной металлургии на непрерывных широкополосных прокатных станах для центрирования полосы относительно оси прокатки.

о Известно устройство для центрирования полосы относительно оси прокатки путем измерения положения кромки полосового и листового проката, содержащее сканирующую фотоэлектрическую головку с зеркальным барабаном и приводным двигателем, двухдорожечный магнитный барабан с двумя считывающими головками, усилитель и счетчик. Сканирующая фотоэлектрическая головка устанавливается над контролируемым прокатом. Магнитный барабан закреплен по оси приводного двигателя сканирующей головки. Одна магнитная дорожка используется для записи измерительных сигнгшов, которые формируются с помощью эталонной детали в процессе градуировки уст/ройства. Вторая магнитная дорожка используется для .записи управлякяцих сигналов, которые сбрасывают пока|зания счетчика на нуль после окончания измерения.

Первая считывающая головка соединена со счетным входом счетчика, вторая считывающая головка соединена со входом установки нуля счетчика, фотоэлектрическая головка соединена со входом усилителя, выход которого соединен с управляющим входом счетчи10ка,

В процессе измерения фотоэлектрическая головка вращается с равномер-ной скоростью и сканирует .поверхность контролируемого проката. Ког15да кромка контролируемого проката попадает в поле зрения фотоэлектрической головки, с фотоэлемента снимается сигнал, который усиливается усилителем и используется для управ20ления счетчиком. Число измеренных импульсов, поступающих на вход счетчика с первой считывающей головки, пропорционально смещению кромки проката относительно начала отсче25та 1,.

Недостатком устройства является зависимость показаний от цеховых условий процесса прокатки (наличие паров, дыма и т,д.), влияющих на

30 прохозкдение сигнала оптического диапазона от источника света к приемнику. Кроме того, при неровной .кромке, обусловленной разноширинностыо полосы, достоверность показаний устройства снижается. Так при увеличении ширины полосы, количество измерительных импульсов, поступаюсцих на вход счетчика за время прохождения луча от начала отсчета до кромки уменьшится, хотя смещения центра полосы относительно оси прокатки не будет.

Наиболее близким к пре,цложенному является устройство центрирования полосы относительно оси прокатки, содержащее лазер, отклоняющее зеркало, фокусирующую и коллиматорную линзы, многогранную сканирующую приму, приводной двигатель сканирующей призмы, лучерасщепительную призму, два сканирующих рефлектора, для фотоэлектрических приемника, два предварительных усилителя, блок избирания входов, генератор импульсов элемент сравнения, счетчик импульсов, цифроаналоговый преобразователь, усилитель, причем выходы фотоэлектрических приемников соединены с входами предварительных усилителей, выходы которых соединены с входом блока избирания входов, первый выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, выход которого соединен с первым входом счечика импульсов, второй вход которог соединен с вторым выходом блока избрания входов, а выход соединен с певым входом. цифроаналогового преобтразователя, второй вход которого содинен с третьим выходом блока избирания входов, а выход цифроаналогового преобразователя с входом усилителя , выход которого является выходом устройства.

Устройство работает ап;едующим образом.

Луч лазера отклоняющим зеркалом через первую линзу направляется на вращающуюся многогранную сканирующую призг-, второй коллиматорной линзой луч преобразуется в линиюштрих, параллельную краю прокатываемой полосы, лучерасщепительной призмой сканирующая штирх-линия делится на две, попадающие каждая на Свой рефлектор так, чтобы сканирование происходило от центра полосы k краям синхронно. Когда сканирующий луч достига.ет края полосы, на выходе приемников появляются.сигналы, далее усиливаег лле предварителными усилителями.

В зависимости от положения полосы, т.е. от того, с какого ее края сканирующий луч первый попадает на соответствующий фотоприемник, блок иэбиракия входов открывает вход соответствующего данному фотоприемнику канала блока сравнения и через блок сравнения с генератора импульсов начинают с фиксированной частотой поступать импульсы в счетчик импульсов. Порядок срабатывания фотоэлементов определяет полярность- выходного сигнала.

Поступившее количество импульсов пропорционально различию в положениях краев полосы относительно центральной линии (оси прокатки),

Цифроаналоговый преобразователь после каждого цикла сканирования преобразует полученное количество 5 импульсов в сигнал управления положением полосы, усиливаемый ВЫХОДНЕЛМ усилителем.

Цикл счета продолжается до того момента, пока не появится сигнал Q на выходе второго приемника, одновременно сбрасывающий показания счетчика на ноль 2 .

Недостатком известного устройства является его ненадежность при эксплуатации, например в цехах горячей прокатки, где фотоприемники во время работы подвергаются воздействию Псцдающей на них окалины, технических жидкостей и пр. Кроме того, устройство предназначено только для центрирования полосы и не может контролировать ее линейные размеры. Недостатком устройства также является сложность его оптической схемы, каждый из элементов которой 5 требует высокоточного оборудования для изготовления(лучерасщепитель. ная призма, рефлекторы), высококвалифицированного обслуживания и особо тщательную защиту от неблагоприятных условий среды металлургического производства.

Цель изобретения - повышние надежности работы устройства и улучшение качества полосы за счет расширения функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для центрирования полосы относительно оси прокатки, содержащее лазер, фокусирующую и коллиматорную линзы, многогранную сканирующую призму, два фотоэлемента, элемент сравнения И, генератор импульсов, счетчик импульсов, при этом лазер оптически связан через 5 фокусирующую и коллиматорную линзы с многогранной сканирующей призмой, генератор импульсов через элемент сравнения соединен с входом счетчика импульсов, введены третий фотоэлемент, второй счетчик импульсов, второй элемент сравнения И, вторая и третья фокусирующие линзы два триггера, три формирователя импульсов, арифметическое устройство и 5 блок управления положением полосы.

причем каждая из фокусирующих линз установлена над одной из боковых кромок полосы, в фокусе каждой из линз над последними установлен один из фотоэлементов, а третий фртоэле мент установлен над полосой под многогранной сканирующей призмой, установленной точно над осью прокатки, выход каждого из боковых фотоэлементов соединен через соответствующий формирователь импульсов с входом одного из триггеров, выход третьего фотоэлемента через соответствующий формирователь импульсов соединен с вторыми входа ли обоих триггеров, выходы обоих триггеров через соответствующие элементы сравнения Н и счечики импульсов соединены с входами арифметического устройства, вторые входы элементов сравнения И соединены с выходом генератора импульсов а выход арифметического устройства соединен с входом блока управления положением полосы.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство состоит из лазера 1, фокусирующей 2 и коллиматорной 3 линз, многогранной сканирующей призмы 4, фотоэлемента 5, фокусирующей линзы б, фотоэлемента 7, фокусирующей линзы 8, приводного двигателя 9 вращающего призму 4, триггера 10, гене)атора 11 импульсов, триггера 12 элементов И 13-14, счетчиков 15-16 импульсов арифметического устройства 17, блока 18 управления положением полосы 19 усилителя, формирователя 20, фотоэлемента 21, усилителейформирователей 22-23 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Луч лазера 1, проходя через фокусирующую 2 и коллиматорную 3 линзы, преобразуется в луч-штрих и попадает на вращающуюся многогранную призму 4, приводимую во вращение двигателем 9, далее луч-штрих, параллельный краю полосы 19, сканирует поверхность полосы в направлении слева направо. Лазерный луч-штрих, отраженный от левого края полосы, с помощью линзы 6 фокусируется на фотоэлементе 5. Выходной сигнал фотоэлемента 5 с помощью усилителя-формирователя 20 импульсов преобразуется в логический сигнал, причем управление осуществляется по его переднему фронту. Сигнал с выхода усилителяформирователя 20 поступает на первый вход триггера 10, на выходе которого формируется сигнал 1, поступающий на первый вход элемента 13 И, на второй вход элемента 13 И поступает импульсный сигнал генератора 11 импульсов. Выход элемента 13 И подключен к входу счетчика 15 импульсов. При прохождении сканирующего луча через ось прокатки, на которой установлен фотоэлемент 21, на выходе последнего появляется сигнал, который через усилитель-формирователь 22 преобразуется в сигнал логического уровня и поступает на второй вход триггера 10, переводя его в состояние логического О, при этом сигнал О с выхода триггера 10 запрещает

прохождение импульсов от генератора 11 на счетчик 15.

Таким образом, в счетчике 15 будет записано число импульсов, пропорциональное расстоянию от края полосы до оси прокатки. Одновременно сигнал с выхода фотоэлемента 21, через усилитель-формирователь 22 поступает на первый вход триггера 12, переводя его в состояние, при котором

на его выходе появляется сигнал логической 1, поступающий на второй вход элемента 14 Н на первый вход которого подключен выход генератора

11импульсов. Выход элемента 14 и подключен к входу счетчика 16. Счет

импульсов в счетчике 16 будет продолжаться до тех пор, пока сканирующий луч лазера не пересечет правый край полосы. При этом на выходе фотоэлемента 7 исчезнет сигнал, а с помощью усилителя-формирователя 23 импульсов будет сформирован управляющий по заднему фронту сигнал логической 1, поступающий на второй вход триггера

12и переводящий его в состояние, при котором на его выходе появляется сигнал логического О, служащий сигналом окончания счета счетчиком 16. Выходы счетчиков 15 и 16 подключены ко входам арифметического устройства 17. Арифметическое устройство 17 вычисляет сумму и разность содержимого счетчиков 15-16. Сигнал суммы, пропорциональный ширине полосы, поступает на индицирующее устройство (на чертеже не показано), а сигнал разности, пропорциональный смещению полосы, поступает на вход блока 18 управления О положением полосы и далее на исполнительный

механизм (на чертеже не показано).

Таким образом, предлагаемое устройство обладает тем преимуществом, что вследствие расширения его функциональных возможностей, оно позволяет контролировать ширину полосы в любой точке прокатного стана (в межклетевом промежутке на выходе стана и т.д.), что, в свою очередь, позволяет избежать установки специальных устройств для измерения

ширины и значительно удешевить стоимость оборудования цеха. Исключение высокоточных оптических элементов, таких как рефлектор, лучерасщепительная призма и другие, позволяет использовать устройство в сложных условиях, а установка фотоэлементов над полосой улучшает условия эксплуатации, срок службы последних, вследствие чего улучшается надежнос устройства и повышается достоверность его показаний, так как исключаются-ложные срабатывания. Применение устройства для центри рования полосы относительно оси про катки, например на непрерывных широ полосных станах холодной прокатки, позволит повысить производительност стана за счет повышения заправочной ckopocTH полосы. Изобретение позволит повысить ск рость полосы при задаче ее в стане до 2 м/с, что повысит производитель ность стана на 2%. При годовой производительности стана 1 млн. т проката это составит 20 тыс. т проката в год. Годовой экономический эффект мож но определить по формуле а- Ic С уп 100)А, Э- iCjjriгде Суп условно-постоянная часть затрат по переделу,, руб; В - процент повышения производительности стана после вн рения устройства; А - производительность стана после внедрения устройства При условно-постоянной части зат рат по переделу, равной 6,82 руб., годовой экономический эффект составит:Э(б,) 1020000 142,8 тыс.руб. . Таким образом, РОДОВОЙ экономиче кий эффект от внедрения устройства составляет 143 тыс. руб. на 1 млн. проката. Формула изобретения Устройство для центрирования пол сы относительно оси прокатки на непрерывном широкополосном прокатном стане, содержащее лазер, фокусиру1ацую и коллиматорную линзы, многогранную сканирующую призму, два фотоэлемента, элемент И, генератор импульсов, счетчик импульсов, при этом лазер оптически связан через фокусирующую и коллиматорную линзы с многогранной сканирующей призмой, генератор импульсов через элемент И соединен с входом счетчика, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства и улучшения ка- . чества полосы за счет расширения функциональных возможностей устройства, в него введены третий фотоцемент, второй счетчик импульсов г, второй элемент И, вторая и третья фокусирующие линзы, два триггера, три формирователя импульсов, арифметическое устройство и блок управления положением полосы, причем каждая из фокусирующих линз установлена над одной из боковых кромок полосы, в фокусе каждой из этих линз над последними установлен один из фотоэлементов, а третий фотоэлемент установлен над полосой под многогранной сканирующей призмой, установленной точно над осью прокатки, выход каждого из боковых фотоэлементов соединен через соответствующий формирователь импульсов с входом одного из триггеров, выход третьего фотоэлемента через соответствующий формирователь импульсов соединен с вторыми входами обоих триггеров, выходы обоих триггеров через соответствующие элементы И и счетчики импульсов соединены с входами арифметического устройства, вторые входы элементов И соединены с выходом генератора импульсов, а выход арифметического устройства соединен с входом блока упоавления положением полосы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент ФРГ № 1294048, кл. 42D1/15, опублик. 1969. 2. and steel engineer, June, 1976, vol. 53, № 6, p. 49.