CZ30487U1 - Zařízení k provádění detekce rozměrových a tvarových vad plynule litých předlitků - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká zařízení k provádění detekce rozměrových a tvarových vad plynule litých předlitků, projevujících se například kosoúhlostí stěn, vborcení nebo vyborcení jejich povrchu a podobně, které při následném zpracování plynule litých předlitků způsobují výskyt lokálních vad.

Dosavadní stav techniky

Povrchová kvalita plynule litých předlitků se doposud posuzuje pomocí školeného personálu, kde jedna osoba vždy kontroluje současně dvě strany předlitků pod světlem. Hledají se různé defekty či anomálie na tomto povrchu. Práce je to značně vyčerpávající a náročná, přičemž vyhodnocení povrchové kvality předlitků vždy závisí na subjektivním úsudku daného pozorovatele. V praxi to pak znamená, že jsou označeny povětšinou jen fatální vady na povrchu, jejíchž výskyt je však sporadický. Většina vad, které se dále přenášejí na válcovaný výrobek, má svůj původ právě v křivosti, nehomogenitě a nepravidelnosti povrchu předlitků, což je lidským okem při pohybu předlitků těžko postřehnutelné. V těchto případech tak chybí zpětná vazba, tedy zda vada označená na povrchu předlitků má mít vliv na vznik povrchové vady na válcovaném výrobku či ne.

V současné době je oblast nedestruktivní kontroly povrchu plynule litých předlitků stále složitý problém. Ve světě sice existují detekční systémy jako např. metody magnetické práškové indukce, metody na bázi vířivých elektromagnetických proudů či metody založené na detekci záření vzniklého po indukčním ohřevu, nicméně všechny uvedené techniky jsou využívány pouze na „hladký“ povrch, výjimečně pak na povrch válcovaných předlitků, jsou náročné na prostor a obvykle velmi drahé. V oblasti litých předlitků je omezujícím faktorem všech jmenovaných metod zvrásnění sledovaného povrchu.

Lze tedy konstatovat, že dnes neexistuje na světě komerční produkt, který by dovedl spolehlivě vyhodnotit povrch u plynule litých předlitků a jeho vliv na povrchovou kvalitu válcovaných výrobků.

Podstata technického řešení

Tato nevýhoda dosavadního stavu techniky je do značné míry odstraněna zařízením k provádění detekce rozměrových a tvarových vad plynule litých předlitků podle nyní předkládaného technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že sestává ze soustavy laserových profilometrů, uspořádaných kolem plynule litého předlitků na od vibrací odstíněném pevném rámu a opatřených první řídící jednotkou, jakož i ze snímače okamžité polohy a rychlosti pohybu tohoto předlitků, upevněném na samostatném rámu a opatřeném druhou řídící jednotkou. První řídící jednotka k jednotlivým laserovým profilometrům je první obousměrnou vazbou a druhá řídící jednotka ke snímači rychlosti pohybu předlitků je druhou obousměrnou vazbou propojena s PC vyhodnocovací jednotkou pro přiřazení dat z jednotlivých profilometrů ke konkrétnímu místu jejich zjištění na předlitků.

Jednotlivé profilometry jsou na pevném rámu umístěny vždy pod stejným úhlem, a to v celém rozmezí 0° až 360° se zřetelem na možné různé tvary předlitků a jejich polohu mezi profilometry a zároveň ve vždy stejné vzdálenosti od povrchu předlitků, přičemž tato vzdálenost se může pohybovat v rozsahu 100 až 500 mnív závislosti na druhu použitých profilometrů.

Podstata zařízení podle technického řešení spočívá dále i v tom, že PC vyhodnocovací jednotka je jednosměrnou vazbou propojena přes třetí řídící jednotku s označovací jednotkou nalezených rozměrových a tvarových vad na povrchu plynule litého předlitků.

Výhodou zařízení podle tohoto technického řešení je, že na základě .jím získaných výsledků lze podstatně ovlivnit kvalitu povrchu následně válcovaných výrobků, například tyčí, drátů apod. Pomocí řady experimentů bylo totiž zjištěno, že tato kvalita podstatně závisí na lineárnosti příčného profilu na plynule litém předlitků. Pokud jsou stěny předlitků nějakým způsobem zborcené,

-1 CZ 30487 U1 tak se tato skutečnost projeví zvýšeným výskytem povrchových defektů na válcovaném výrobku z tohoto předlitku. Zařízení dle technického řešení, které je schopné online vyhodnocování povrchu plynule litého Sochoru za jeho pohybu, pak umožňuje v případě nalezení nehomogenity či nepravidelnosti na povrchu daný předlitek separovat či upravit broušením a tím pak získat kvalitní válcovaný výrobek, případně eliminovat vadnou výrobu před její expedicí. Výhoda tohoto zařízení spočívá vedle možnosti nedestruktivně hodnotit tak komplikovaný povrch, jako je povrch litého předlitku s vlivem na kvalitu válcovaných výrobků, i v jeho rychlosti, jednoduchosti, spolehlivosti a vysoké efektivnosti bez větší časové, prostorové, investiční a technické náročnosti.

V případě čtvercového nebo obdélníkového průřezu předlitku je soustava laserových profilometrů obvykle tvořena čtyřmi laserovými profilometry pro každou stranu předlitku, v případě kruhového průřezu předlitku je možno použít dva až čtyři laserové profilometry. V případě vícehranných formátů, jako je například šestihran, je nutno zapojit stejný počet laserových profilometrů, jaký je počet stran předlitku.

Pevný rám zařízení musí být dostatečně tuhý, aby se parazitní vibrace z okolí při průjezdu předlitku nepřenášely na profilometry. Snímač okamžité polohy a rychlosti pohybu předlitku může být tvořen např. dvěma kolečky s inkrementálními čítači, které jsou přichyceny na samostatný např. hliníkový rám. Jelikož se v tomto provedení jedná o kontaktní snímač měření polohy, kdy se během měření kolečka odvalují po jedné straně předlitku, tak z důvodu vibrací nesmí být tento rám mechanicky spojen s pevným rámem s profilometry. Další variantou mohou být optické bezdotykové snímače rychlosti, ovšem tato varianta je více náchylná na čistotu okolí.

Objasnění výkresů

Technické řešeníje dále blíže objasněno přiloženými výkresy, kde na obr. 1 je schematicky znázorněno příkladné provedení zařízení podle technického řešení, na obr. 2 je znázorněna úchylka kososti stěn plynule litého předlitku čtvercového průřezu, na obr. 3 vborcení dvou jeho protilehlých stěn, na obr. 4 i vyborcení jeho druhých protilehlých stěn a na obr. 5 lokální příčné vborcení stěny plynule litého předlitku.

Příklad uskutečnění technického řešení

Zařízení k provádění detekce rozměrových a tvarových vad, jak jsou tyto vady znázorněny na obr. 2 až obr. 5 sestává v tomto příkladném provedení dle obr. 1 ze soustavy čtyř laserových profilometrů 2, uspořádaných kolem plynule litého předlitku i, v tomto případě předlitku i čtvercového průřezu 150 x 150 mm, na od vibrací odstíněném pevném rámu 3 pod úhlem 45° tak, že každý profilometr 2 snímá v příčném směru jednu stranu předlitku I, a to ve stejné vzdálenosti od povrchu předlitku I, přičemž tato vzdálenost činí v tomto konkrétním příkladném provedení 300 mm. Toto zařízení dále sestává ze snímače 4 okamžité polohy a rychlosti pohybu tohoto předlitku i v podélném směru, který je upevněn na samostatném rámu 5.

Snímač 4 okamžité polohy a rychlosti pohybu předlitku I je zde tvořen dvěma kolečky s inkrementálními čítači, která se odvalují po horní straně předlitku I.

Profilometry 2 jsou opatřeny první řídící jednotkou 7 a snímač 4 okamžité polohy a rychlosti pohybu tohoto předlitku i druhou řídící jednotkou 8, přičemž první řídící jednotka 7 k jednotlivým profilometrům 2 je první obousměrnou vazbou 7.1 a druhá řídící jednotka 8 ke snímači 4 rychlosti pohybu předlitku i je druhou obousměrnou vazbou 8.2 přes USB propojena s PC vyhodnocovací jednotkou 10 pro přiřazení dat z jednotlivých profilometrů 2 ke konkrétnímu místu jejich zjištění na předlitku 1.

PC vyhodnocovací jednotka 10 je zároveň jednosměrnou vazbou 9.1 přes třetí řídící jednotku 9 propojena s označovací jednotkou 6 nalezených rozměrových a tvarových vad na povrchu plynule litého předlitku 1, která je v tomto případě tvořena stříkací pistolí.

Zde použité profilometry 2 jsou schopny pořídit profil o délce 240 mm. Jeden profil u tohoto typu profilometrů je tvořen cca. 700 až 1000 body. V případě maximálního rozsahu lze dostat

-2CZ 30487 U1 rozlišení 0,1 až 0,5 mm v příčné ose. Při měření sochoru o šířce 150 mm se zabírá profilometrem 2 oblast 180 mm, přičemž se získá rozlišení 0,225 mm v příčné ose předlitku I. Daný profilometr 2 může měřit nejkratší / nejužší profil o velikosti 110 mm, což odpovídá rozlišení 0,1375 mm a má vzorkovací frekvenci 2 kHz.

Průmyslová využitelnost

Technické řešení lze široce využít ke snížení zmetkovitosti výrobků, vyráběných z plynule litých předlitků, například z těchto předlitků válcovaných kruhových tyčí pro automobilový průmysl.

Claims (3)

1. Zařízení k provádění detekce rozměrových a tvarových vad plynule litých předlitků, v y ío značující se tím, že sestává ze soustavy profilometrů (2), uspořádaných kolem plynule litého předlitku (1) na od vibrací odstíněném pevném rámu (3) a opatřených první řídící jednotkou (7), jakož i ze snímače (4) okamžité polohy a lychlosti pohybu tohoto předlitku (1), upevněném na samostatném rámu (5) a opatřeném druhou řídící jednotkou (8), přičemž první řídící jednotka (7) k jednotlivým profilometrům (2) je první obousměrnou vazbou (7.1) a druhá řídící jed15 notka (8) ke snímači (4) rychlosti pohybu předlitku (1) je druhou obousměrnou vazbou (8.1) propojena s PC vyhodnocovací jednotkou (10) pro přiřazení dat z jednotlivých profilometrů (2) ke konkrétnímu místu jejich zjištění na předlitku (1).

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že jednotlivé profilometry (2) jsou na pevném rámu (3) umístěny vždy pod stejným úhlem v rozmezí 0° až 360°, a zároveň ve vždy

20 stejné vzdálenosti od povrchu předlitku (1), přičemž tato vzdálenost se může pohybovat v rozsahu 100 až 500 mm.

3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že PC vyhodnocovací jednotka (10) je jednosměrnou vazbou (9.1) přes třetí řídící jednotku (9) propojena s označovací jednotkou (6) nalezených rozměrových a tvarových vad na povrchu plynule litého předlitku (1).