NO137664B

NO137664B - DRIVE CORRECTION DEVICE FOR A DEFORMATION SHEET

Info

Publication number: NO137664B
Application number: NO2969/72A
Authority: NO
Inventors: Earl Robert Berkey; Everett Lee Keener
Original assignee: Uss Eng & Consult
Priority date: 1971-08-20
Filing date: 1972-08-18
Publication date: 1977-12-19
Also published as: DE2240766A1; CA951136A; GB1407455A; BE787685A; ES405980A1; SE386088B; BR7205608D0; JPS4830475A; IT969542B; NL7211354A; FR2151321A5; NO137664C; US3714806A

Description

Oppfinnelsen angår en avdriftkorreksjonsanordning for-en deformasjonsmåler som måler den kraft som adskiller valsene i et valseverk og forårsakes av at et arbeidsstykke passerer mellom disse valser, og genererer et spenningssignal med en komponent som er proporsjonal med den nevnte kraft og. en komponent som er proporsjonal med avdriften. The invention relates to a drift correction device for a deformation gauge which measures the force which separates the rollers in a rolling mill and is caused by a workpiece passing between these rollers, and generates a voltage signal with a component which is proportional to the said force and. a component proportional to the drift.

Valseverk benyttes for å redusere stålblokker eller liknende til valseemner, plater, strimler eller andre former. I Rolling mills are used to reduce steel blocks or the like into rolling blanks, plates, strips or other forms. IN

et plateemnevalseverk reduseres blokken til et valseemne med ønsket bredde og tykkelse. Dette gjøres vanligvis ved at blokken føres gjennom et valseverk i flere trinn. Jo færre antall trinn, jo større er produksjonen. Reduksjonen pr. trinn er imidlertid begrenset av valseverkets konstruksjon og drivmotorkapasiteter. in a sheet blank rolling mill, the block is reduced to a blank of the desired width and thickness. This is usually done by passing the block through a rolling mill in several stages. The fewer the number of steps, the greater the output. The reduction per steps are, however, limited by the rolling mill construction and drive motor capacities.

Det er ønskelig å innstille valseverket slik at man oppnår maksi-mal reduksjon pr. trinn uten at den sikre valseadskillelseskraft overskrides. Det er således viktig å vite valseadskillelseskraf-ten under valseoperasjonen. For dette formål har det vært benyttet forskjellige typer av omformere, såsom deformasjonsmålere eller strekklapper, belastningsceller og trykkduktorer. Anvendelsen av deformasjonsmålere er begrenset på grunn av stor avdrift, og bruken av belastningsceller og pressduktorer har vært begrenset på grunn av at de er dyre og vanskelige å installere og holde ved like. It is desirable to set the rolling mill so that maximum reduction per steps without exceeding the safe roller separation force. It is therefore important to know the roller separation force during the roller operation. For this purpose, different types of transducers have been used, such as strain gauges or strain gauges, load cells and pressure transducers. The use of strain gauges is limited due to large drift, and the use of load cells and pressure transducers has been limited due to their cost and difficulty in installing and maintaining.

Den avdrift som det her dreier seg om, angår endringer i kraftsig-nalet som skyldes fremmede eller uvedkommende faktorer. I valseverk skyldes dette hovedsakelig temperaturendinger i valseverket. Nærværet av avdrift er et velkjent fenomen og mange forsøk har vært gjort for å kompensere for avdriften, f.eks. slik som angitt i de amerikanske patenter 2 152 556, 2 180 176, 2 276 817, 2 322 418, The drift referred to here concerns changes in the power signal caused by extraneous or extraneous factors. In rolling mills, this is mainly due to temperature changes in the rolling mill. The presence of drift is a well-known phenomenon and many attempts have been made to compensate for the drift, e.g. as set forth in US Patents 2,152,556, 2,180,176, 2,276,817, 2,322,418,

2 323 267, 2 332 288, 2 336 371, 2 342 374 og 2 659 154. Alle disse anordninger har imidlertid forskjellige ulemper. De kan være dyre, upålitelige, vanskelig å holde ved like og/eller unøyak-tige . 2 323 267, 2 332 288, 2 336 371, 2 342 374 and 2 659 154. However, all these devices have various disadvantages. They can be expensive, unreliable, difficult to maintain and/or inaccurate.

Der er derfor et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en avdriftkorreksjonsanordning for en deformasjonsmåler eller liknende som er forholdsvis billig, nøyaktig, enkel å ved-likeholde og som lett kan justeres. It is therefore an object of the invention to provide a drift correction device for a deformation gauge or the like which is relatively cheap, accurate, easy to maintain and which can be easily adjusted.

I overensstemmelse med oppfinnelsen er det tilveie-brakt en avdriftkorreksjonsanordning for en deformasjonsmåler som er kjennetegnet ved at den omfatter en forsterker med en første inngang som- er forbundet med den signalgenererende anordnings utgang, en andre inngang og en utgang, en første krets som omfatter et organ 'for omkasting av spenningspolariteten og en integrator koplet i serie mellom forsterkerens utgang og den andre inngang, idet integratoren har en inngang som er forbundet med forsterkerens utgang, en utgang som er forbundet med forsterkerens andre inngang og en styreforbindelse, og en andre krets som er innkoplet mellom den første krets på integratorens inngangsside og styreforbindelsen, idet den andre krets inneholder en bryteranordning som, når det ikke genereres noen spenningskomponent som er proporsjonal med den nevnte kraft, kan påvirkes for å tilveiebringe et signal til styreforbindelsen slik at integratoren bringes i sin arbeidstilstand, og som, når en sådan spenning genereres, kan påvirkes for å tilveiebringe et signal til styreforbindelsen slik at integratoren bringes i sin holdetilstand, slik at forsterkerens utgangssignal er proporsjonalt bare med kraften som skal måles når den komponent som er proporsjonal med denne kraft opptrer. In accordance with the invention, a drift correction device for a deformation gauge is provided which is characterized in that it comprises an amplifier with a first input which is connected to the output of the signal generating device, a second input and an output, a first circuit comprising a means 'for reversing the voltage polarity and an integrator connected in series between the output of the amplifier and the second input, the integrator having an input which is connected to the output of the amplifier, an output which is connected to the second input of the amplifier and a control connection, and a second circuit which is connected between the first circuit on the input side of the integrator and the control connection, the second circuit containing a switching device which, when no voltage component proportional to said force is generated, can be actuated to provide a signal to the control connection so that the integrator is brought into its working condition, and which, when such span ing is generated, can be influenced to provide a signal to the control connection so that the integrator is brought into its holding state, so that the amplifier's output signal is proportional only to the force to be measured when the component proportional to this force occurs.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningen hvis eneste figur viser en skjema-tisk tegning av anordningen ifølge oppfinnelsen slik den er inn-bygget i et valseverk. The invention will be described in more detail in the following with reference to the drawing, the only figure of which shows a schematic drawing of the device according to the invention as it is built into a rolling mill.

På tegningen er vist et valsehus 2 med arbeids-valser 4 som er roterbart understøttet i huset, og med en skruean-ordning 6 for variasjon av valseavstanden og dermed valsetrykket når et arbeidsstykke W passerer mellom valsene. De så langt be-skrevne deler er av konvensjonell utførelse og utgjør ikke noen del av oppfinnelsen. The drawing shows a roller housing 2 with work rollers 4 which are rotatably supported in the housing, and with a screw arrangement 6 for varying the roller distance and thus the roller pressure when a workpiece W passes between the rollers. The parts described so far are of conventional design and do not form any part of the invention.

Ifølge oppfinnelsen er en strekklapp eller deforma-sjonsmålerbro 8 anordnet på den ene side av huset 2. Over broen 8 er det påtrykt en spenning fra en spenningskilde 10. En balanse-kontroll 12 er anordnet over spenningskilden 10. Tilførsel av energi til broen 8 styres ved hjelp av en bryter 14. Påkjenning på huset 2 forårsaket av en skillekraft på valsene 4 under valseoperasjonen forårsaker strekking av huset 2. Denne strekking av huset forårsaker at deformasjonsmålerbroens 8 motstand endres proporsjonalt med strekket. Denne motstandsendring i broen 8 forårsaker at broens utgangsspenning endres proporsjonalt med valse-skillekraften. Balansekontrollen 12 benyttes til å regulere broens utgangssignal til null når det ikke er til stede noen kraft. Strekkingen i huset 2 på grunn av temperatur forårsaker også at utgangsspenningen fra broen 8 endres. Denne utgangsspenningsend-ring er den avdrift som er omtalt foran. En differensialforster-ker 16 er forbundet med broens 8 utgang. Denne forsterker har ifølge eksempelet en forsterkningsfaktor på 1000. Forsterkerens 16 utgang er forbundet med en forsterker 18. Forsterkerens 18 utgang 20 er forbundet med en kraftmåler 22 og/eller et kraftre-gistreringsapparat 24. Utgangen 20 er også forbundet med en forsterker 26 som omkaster eller reverserer polariteten og fortrinnsvis har en forsterkning på én. Forsterkerens 26 utgang er over et potensiometer 28 forbundet med en integrator eller en forsterker 30. Utgangen 20 er også forbundet med såmmenliknere 32 og 34. En inngangsspenning tilføres til sammenliknerne 32 og 34 According to the invention, a strain gauge or strain gauge bridge 8 is arranged on one side of the housing 2. A voltage from a voltage source 10 is applied to the bridge 8. A balance control 12 is arranged above the voltage source 10. The supply of energy to the bridge 8 is controlled by means of a switch 14. Stress on the housing 2 caused by a separating force on the rollers 4 during the rolling operation causes stretching of the housing 2. This stretching of the housing causes the resistance of the strain gauge bridge 8 to change proportionally with the stretching. This resistance change in the bridge 8 causes the bridge's output voltage to change proportionally to the roller separation force. The balance control 12 is used to regulate the bridge's output signal to zero when no power is present. The stretching of housing 2 due to temperature also causes the output voltage from bridge 8 to change. This output voltage change is the drift discussed above. A differential amplifier 16 is connected to the bridge's 8 output. According to the example, this amplifier has an amplification factor of 1000. The output of the amplifier 16 is connected to an amplifier 18. The output 20 of the amplifier 18 is connected to a force meter 22 and/or a force recording device 24. The output 20 is also connected to an amplifier 26 which reverses or reverses polarity and preferably has a gain of one. The output of the amplifier 26 is connected via a potentiometer 28 to an integrator or an amplifier 30. The output 20 is also connected to comparators 32 and 34. An input voltage is supplied to the comparators 32 and 34

over potensiometre 36 henholdsvis 38. Sammenliknerne 32 og 34 er forbundet med inngangene til en logisk NAND-port 40. Sammenlikneren 34 er valgfri, og dersom den sløyfes, sløyfes også porten 40. NAND-portens 40 utgang eller utgangen fra sammenlikneren 32, dersom kretsene 34 og 40 sløyfes, er over en leder 42 forbundet;.som styreforbindelsesinngang med integratoren 30. Utgangen fra integratoren 30 er over en leder 44 koplet som inngang til forsterkeren 18. En normalt åpen bryter 46 er koplet parallelt med potensio-meterét 28, og en normalt lukket bryter 48 er innkoplet i lederen 42 for samtidig funksjon. Bryteren 48 kan også forbindes med en spenningskilde 50 som fortrinnsvis er på 5 volt. across potentiometers 36 and 38 respectively. The comparators 32 and 34 are connected to the inputs of a logic NAND gate 40. The comparator 34 is optional, and if it is looped, the gate 40 is also looped. The output of the NAND gate 40 or the output of the comparator 32, if the circuits 34 and 40 are looped, is connected via a conductor 42 as a control connection input with the integrator 30. The output from the integrator 30 is connected via a conductor 44 as an input to the amplifier 18. A normally open switch 46 is connected in parallel with the potentiometer 28, and a normally closed switch 48 is connected to the conductor 42 for simultaneous operation. The switch 48 can also be connected to a voltage source 50 which is preferably 5 volts.

Virkemåten for anordningen er følgende: The operation of the device is as follows:

Før anordningen settes i funksjon, reguleres inn-stillingen på potensiometeret 2 8 slik at man oppnår den ønskede endringshastighet for avdriftkompensasjonen. Normalt, når endrings-hastigheten for avdriften er forholdsvis langsom, gjøres reguleringen for avdrift forholdsvis langsom, og når endringshastighe- ten for avdrift er forholdsvis rask, vil også reguleringen gjøres forholdsvis rask. Man vil forstå at potensiometeret 28 kan sløy-fes når man ikke ønsker å variere hastigheten for avdriftkompensasjonen. Dersom det antas at sammenlikneren 34 og porten 40 er sløyfet, reguleres potensiometeret 36 slik at det tilveiebringes en spenning til sammenlikneren 32 som ligger over de normale, fremmede støysignaler, og under det lavest forventede kraftsig-nalnivå. I en spesiell utførelse er dette normalt 1 volt. Med bryteren 14 lukket er måleanordningen klar for funksjon. Uten noe arbeidsstykke i valseverket, men med en viss oppvarming av huset, vil det oppnås et spenningsutgangssig-nal fra broen 8 som er proporsjonalt med avdriftskraften. Ved dette tidspunkt vil utgangssignalet fra broen 8 og utgangssignalet fra forsterkeren 18 være enten positivt eller negativt, og utgangssignalet fra integratoren 30 vil være lik null. Dersom spenningen er positiv, vil den vanligvis være mindre enn spenningen fra potensiometeret 36, og det avgis da et signal fra sammenlikneren 32 over den normalt lukkede bryter 48 til integratoren 30 slik at denne bringes i arbeidsmodus. Spenningen på lederen 44 vil da gradvis øke til den er lik og motsatt av spenningen fra forsterkeren 16, slik at utgangssignalet fra forsterkeren 22 vil være lik null. Integratoren 30 vil imidlertid fortsette å være i arbeidsmodus idet spenningen på lederen 44 er lik og motsatt av spenningen fra forsterkeren 16. Spenningen på lederen 44 representerer således avdriftsnivået. I noen tilfeller vil signalet fra forsterkeren 18 på grunn av uvanlige forhold være større enn potensiometerets 36 spenning. Dette vil vise seg på måleren 22 og skriveren 24, og for å oppnå en rask utbalanse-ring av systemet, lukkes bryteren 46 og bryteren 48 påvirkes slik at lederen 42 åpnes og integratoren 30 forbindes med spenningskon-trollinngangstilførselen 50. Etter at systemet er balansert, føres bryterne . 46 og 48 tilbake til sin opprinnelige stilling. Når et arbeidsstykke W deretter innføres i valseverket, er den spenning som genereres av broen 8, proporsjonal med den kombinerte deforma-sjon som skyldes avdrift og valsetrykk, og utgangssignalet fra forsterkeren 18 går også i positiv retning. Dette forårsaker at signalet fra sammenlikneren 32 bringer integratoren 30 i holde-modus, slik at signalet på lederen 44 forblir konstant og likt og motsatt av avdrif.tskraf ten. Signalet fra forsterkeren 18 kommer således til syne på måleren 22 og skriveren 24 som et mål på valsekraften, da den spenning som er proporsjonal med avdriften, subtraheres fra den totale spenning. Når arbeidsstykket W forlater valseverket, veksler signalet fra sammenlikneren 32 polaritet og forårsaker at integratoren 30 bringes i sin arbeidsmodus. Dersom det således har vært noen endring i avdriften under valsingen, som f.eks. en sådan som kan forårsakes på grunn av økt hustemperatur, vil spenningen på lederen 44 endres inntil den balanserer utgangssignalet fra forsterkeren 16. Hver gang et arbeidsstykke innføres i valseverket, vil den sanne kraftmåling bli utført slik som tidr ligere. Before the device is put into operation, the setting on the potentiometer 2 8 is adjusted so that the desired rate of change for the drift compensation is achieved. Normally, when the rate of change for the drift is relatively slow, the control for drift is made relatively slow, and when the rate of change ten for drift is relatively fast, the regulation will also be made relatively fast. It will be understood that the potentiometer 28 can be looped when one does not wish to vary the speed for the drift compensation. If it is assumed that the comparator 34 and the gate 40 are looped, the potentiometer 36 is regulated so that a voltage is provided to the comparator 32 which is above the normal, extraneous noise signals, and below the lowest expected power signal level. In a particular embodiment, this is normally 1 volt. With the switch 14 closed, the measuring device is ready for operation. Without any workpiece in the rolling mill, but with a certain heating of the housing, a voltage output signal will be obtained from the bridge 8 which is proportional to the drift force. At this time, the output signal from the bridge 8 and the output signal from the amplifier 18 will be either positive or negative, and the output signal from the integrator 30 will be equal to zero. If the voltage is positive, it will usually be less than the voltage from the potentiometer 36, and a signal is then emitted from the comparator 32 via the normally closed switch 48 to the integrator 30 so that it is brought into working mode. The voltage on the conductor 44 will then gradually increase until it is equal and opposite to the voltage from the amplifier 16, so that the output signal from the amplifier 22 will be equal to zero. The integrator 30 will, however, continue to be in working mode as the voltage on the conductor 44 is equal and opposite to the voltage from the amplifier 16. The voltage on the conductor 44 thus represents the drift level. In some cases, due to unusual conditions, the signal from the amplifier 18 will be greater than the voltage of the potentiometer 36. This will appear on the meter 22 and the printer 24, and in order to achieve a quick balancing of the system, the switch 46 is closed and the switch 48 is actuated so that the conductor 42 is opened and the integrator 30 is connected to the voltage control input supply 50. After the system is balanced , the switches are moved. 46 and 48 back to their original position. When a workpiece W is then introduced into the rolling mill, the tension generated by the bridge 8 is proportional to the combined deformation due to drift and roll pressure, and the output signal from the amplifier 18 also goes in the positive direction. This causes the signal from the comparator 32 to bring the integrator 30 into hold mode, so that the signal on the conductor 44 remains constant and equal and opposite to the driving force. The signal from the amplifier 18 thus appears on the meter 22 and the printer 24 as a measure of the rolling force, as the voltage which is proportional to the drift is subtracted from the total voltage. When the workpiece W leaves the rolling mill, the signal from the comparator 32 changes polarity and causes the integrator 30 to be brought into its working mode. If there has thus been any change in the drift during the rolling, such as e.g. such as may be caused by increased housing temperature, the voltage on the conductor 44 will change until it balances the output signal from the amplifier 16. Each time a workpiece is introduced into the rolling mill, the true force measurement will be performed as before.

Sammenlikneren 34 og portkretsen 40 benyttes bare når det er til stede uvedkommende, negative signaler som kan for-årsake feil i det registrerte kraftsignal. Når potensiometeret 38 benyttes, innstilles dette slik at det gir en negativ spenning som er større enn enhver negativ spenning på grunn av et uvedkommende signal. Når det ikke befinner seg noe arbeidsstykke W i valsene, vil virkemåten være den samme som i den første utførelse, bortsett fra at integratoren 30 vil være i arbeidsmodus dersom forsterkerens 18 utgangssignal er mindre enn det terskelnivå som er innstilt på det ene eller det andre av potensiometrene 36 og 38. I begge tilfeller forårsaker dette at utgangsspenningen fra porten 40 er positiv, slik at integratoren 30 bringes i sin arbeidsmodus . The comparator 34 and the gate circuit 40 are only used when extraneous, negative signals are present which can cause errors in the recorded power signal. When the potentiometer 38 is used, it is set so that it gives a negative voltage that is greater than any negative voltage due to an extraneous signal. When there is no workpiece W in the rollers, the operation will be the same as in the first embodiment, except that the integrator 30 will be in working mode if the output signal of the amplifier 18 is less than the threshold level set at one or the other of the potentiometers 36 and 38. In both cases, this causes the output voltage from the gate 40 to be positive, so that the integrator 30 is brought into its working mode.

Selv om oppfinnelsen i det foregående er beskrevet i forbindelse med en spesiell installasjon, kan den benyttes sammen med hvilken som helst type måleinstrument som har et likestrømsig-nal som omfatter en spenning som er proporsjonal med den ønskede karakteristikk som måles pluss en spenning som er proporsjonal med en avdrift som kan ha hvilken som helst årsak. Oppfinnelsen er særlig anvendelig der varigheten av det ønskede karakteristikksig- Although the invention is described above in connection with a particular installation, it can be used in conjunction with any type of measuring instrument that has a direct current signal comprising a voltage proportional to the desired characteristic being measured plus a voltage proportional with a drift that can have any cause. The invention is particularly applicable where the duration of the desired characteristic

nal er kort sammenliknet med varigheten av avdriftssignalet. For- nal is briefly compared to the duration of the drift signal. For-

sterkeren 16 kan sløyfes dersom den genererte spenning er av til- the amplifier 16 can be looped if the generated voltage is of

strekkelig størrelse for drift av kretsen. Polariteten for de forskjellige spenninger kan være omvendt av det som er beskrevet. sufficient size for operation of the circuit. The polarity of the different voltages can be the reverse of what is described.

Det er nødvendig at det genererte spenningssignal i forsterkeren It is necessary that it generated a voltage signal in the amplifier

18 er av motsatt polaritet i forhold til spenningen fra integrato- 18 is of opposite polarity in relation to the voltage from the integrated

ren 30. Det eneste formål med forsterkeren 26 er å virke som en polvekslingsanordning og den kan være anbrakt på hvilket som helst sted i kretsen mellom utgangen fra forsterkeren 18 og inngangen til integratoren 30. Sammenliknerne 32 og 34 virker som bfyteran- pure 30. The sole purpose of the amplifier 26 is to act as a pole changing device and it can be located at any point in the circuit between the output of the amplifier 18 and the input of the integrator 30. The comparators 32 and 34 act as bfyteran-

ordninger for styring av integratorens 30 funksjon. arrangements for managing the integrator's 30 function.

Claims

Drift correction device for a deformation

gauge that measures the force that separates the rollers in a rolling mill and is caused by a workpiece passing between these rollers, and generates a voltage signal with a component proportional to the aforementioned force and a component proportional to the drift, characterized in that it comprises an amplifier (18) with a first input which is connected to the output of the signal generating device (8), a second input and an output, a first circuit comprising a device (26) for reversing the voltage polarity and an integrator (30) connected in series between the output of the amplifier (18) and the second input, the integrator (30) having an input which is connected to the output (20) of the amplifier (18), an output (44) which is connected to the second input of the amplifier (18) and a control connection, and a second circuit which is connected between the first circuit on the input side of the integrator (30) and the control connection, the second circuit containing a switch device (48) which, when not generated some voltage component proportional to said force can be applied to provide a signal to the control connection so that the integrator. (30) is brought into its working condition, and which, when such a voltage is generated, can be acted upon to provide a signal to the control connection so that the integrator is brought into its holding condition, so that the output signal of the amplifier (18) is proportional only to the power to be measured when the component proportional to this force appears.

2. Device according to claim 1, characterized in that a potentiometer (28) is arranged in the first circuit which is connected to the input of the integrator (30) to control the speed of the drift compensation.

3.. Device according to claim 2, characterized in that it comprises a parallel circuit around the potentiometer (28) with a normally open switch (46), a normally closed switch (48) in the aforementioned second circuit and a power source (50) which can be connected with the aforementioned control connection when the normally closed switch (48) is open.

4. Device according to one of claims 1-3, characterized in that said switch device comprises a comparator (32) and a device (36) for supplying a desired voltage to the comparator.

5. Device according to one of claims 1-4, characterized in that said second circuit comprises a second comparator (34) which is connected in parallel with the first comparator (32), a device (38) for supplying a desired voltage to the other comparators with opposite polarity to the voltage supplied to the first comparator (32), and a gate circuit (40) which is connected to the outputs of the comparators.