SU766692A1 - Устройство дл измерени толщины в процессе прокатки - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОЛОСЫ В ПРОЦЕССЕ ПРОКАТКИ

Изобретение относитс  к области прокатного производства, а именно к функциональным схемам косвенного измерени  толщины материала в процессе непрерывной прокатки , и может быть использовано в системах автоматического регулировани  толщины полосы на многоклетьевых прокатных станах.

Известно изобретение 1 дл  измерени  толщины полосы в процессе прокатки, содержащее канал цифрового измерени  входной, толщины полосы, каналы цифрового измерени  соответственно входной и выходной скорости прокатки, триггер и вы,числительный блок, на входы которого поступают информаци  о толщине подката и скорости полосы на входе и выходе клети.

Каналы цифрового измерени  скорости прокатки содержат датчики импульсов, механически св занные с измерительными контактными роликами, установленными соответственно на входе и выходе клети, цифровые преобразователи, выходы которых подключены к входу вычислительного блока, счетчики интервалов, входами соединенные с соответствующими цифровыми преобразовател ми , а выходами соответственно с нулевым и единичным входами триггера.

Выходной канал, кроме того, содержит схему совпадени , посредством которой датчик импульсов подключен к информационным входам соответствующего цифрового преобразовател  и соответствующего счетчика , интервалов. Управл ющий вход схемы совпадени  соединен с выходом триггера.

Линейные перемещени  полосы на входе и на выходе клети, регистрируемые датчиками импульсов с помощью измерительных контактных роликов, преобразуютс  цифровыми преобразовател ми в код, и цифровые сигналы, соответствующие текущим значени м входной толщины полосы Ьд, входной скорости прокатки Ug и выходной скорости прокатки по команде счетчика интервалов входного канала поступают на соответствующие входы вычислительного блока.

Вычислительный блок, осуществл   операцию Ьвх, выдает информацию с толщины полосы йа выходе клети h.

Дискретность ввода исходных данных (hg, Ug, UBI,,X) в вычислительный блок и дискретность выдачи результатов измерений (hftbix) выходе вычислительного блока в таком устройстве низка, поскольку

эта операци  осуществл етс  по сигна„1 счетчика интервалов входного канала через интервалы времени, равные периоду оборота входного измерительного ролика. Но за врем  одного оборота входного измерительного ролика полоса на выходе клети удлин етс  в соответствии с величиной обжати  так,что на выходе N-ой клети многоклетьевого прокатного стана коэффициент удлинени  полосы может достигать 20. Таким образом большие участки прокатанной полосы остаютс  вне контрол , что отрицательно сказываетс  на точности измерени , а значит и последуюшего регулировани  зыходной толщины полосы в среднем. Повысить д-искретность измерени  выходной толшины позвол ет устройство 2 дл  измерени  толшины полосы в процессе прокатки, которое по принципу действи  и технической сущности  вл етс  наиболее близким к за вленному техническому решению.

Это устройство содержит канал цифрового измерени  входной толшины полосы, входной генератор тактовых импульсов (ГТИ), соединенный с управл ющим ходом канала цифрового измерени  входной толщины полосы , выходной генератор тактовых импульсов (ГТИ), вь числительный блок (вычислитель выходной толщины), генератор импульсов (ГИ), вход щий в состав входного ГТИ, первую схе.му совпадени , вход щую в состав канала цифрового измерени  входной толщины полосы, управл ющий вход которой соединен с выходом входного ГТИ, информационный вход - с выходом толщиномера , а выход - с входо.м аналогового цифрового преобразовател , вторую схему совпадени , управл ющий вход которой соединен с выходом выходного ГТИ, информационный вход - с выходом сдвигающего регистра, а выход - с вторым входом вычислительного блока, первый вход вычислительного блока соединен с выходом двоичного счетчика, управл ющий вход которого подсоединен к выходу выходного ГТИ, а счетный вход - к выходу ГИ входного ГТИ.

Каждый ГТИ, содержит импульсный датчик оборотов, подключенный к выходу соответствующего ГИ, механически св занного посредством элемента вращени  с соответствующим измерительным контактным роликом и имеющим частоту следовани  импульсов , пропорциональную скорости перемещени  прокатываемого материала. Эти импульсы формируютс  с помощью информационных меток, нанесенных равномерно по угловой координате на поверхность элемента вращени , принадлежа цего ГИ, дл  вырабатываемых в упом нутом элементе врашени  другим способом.

На выходе ГТИ импульсный датчик оборотов формирует импульсы с периодом следовани , равным времени полного оборота соответствующего измерительного контактного ролика.

С выхода ГИ, принадлежашего входному ГТИ, им пульсы с частотой следовани , пропорциональной входной скорости прокатки Ugx, поступают на информационный вход счетчика и через врем  одного полного оборота выходного измерительного ролика на выходе счетчика формируетс  число, соответствующее отношению , которое по сигналу выходного ГТИ поступает в параллельном коде на первый вход вычислительного блока. По этому же сигналу числовое значение hg, с выхода канала цифрового измерени  входной толшины полосы через вторую схему совпадени  поступает в параллельном коде на второй вход вычислительного блока, который в тот же момент осушествл ет операцию h в результате которой на его выходе по вл етс  значение выходной толщины полосы hgj,,j.

В этом устройстве дискретность измереНИН hgj,|jj значите тьно выше, чем в ранее описанном аналоге, поскольку она задаетс , в отличие от ранее описанного устройства, частотой оборотов выходного измерительного ролика.

Однако за один оборот выходного измерительного ролика, входной ролик совершает неполный оборот, так как скорость его врашени  значительно меньше (пропорционально величине обжати  материал-а), чем

у входного. В результате, при определении величины - возникают оборотные погрешности , св занные с неточностью изготовлени  и сборки входного измерительного ролика и св занного с ним элемента вращени  ГИ, неравномерностью нанесени  на поверхность

элемента вращени  информационных меток, по которым ГИ посылает в счетчик импульсы , информирующие о скорости прокатки. Другим источником погрешностей  вл етс  недостаточно высока  частота следовани 

этих импульсов, ограниченна  технологическими возможност ми более плотного нанесени  информационных меток на поверхность ролика.

Эти погрешности  вл ютс  причиной недостаточно высокой точности измерени  выходной толшины полосы.

Кроме того, описанное устройство требует сложной технологии его изготовлени , обусловленной жесткими требовани ми к эксцентриситету бочки входного измерительного ролика относительно его оси вращени , к несоосности и непараллельности осей вращени  входного измерительного ролика и датчика импульсов ГИ, к плотности и неравномерности углового нанесени  информационных меток на поверхность элемента вращени . ГИ, частота которого должна быть пропорциональна входной скорости прокатки,  вл етс  сложным по конструкции и дорогосто щим прибором.. Целью предлагаемого изобретени   вл етс  повышение точности измерени  нрп одновременном упрощении технологии изготовлени  и конструкции устройства. Дл  достижени  этой цели устройство дл  измерени  толщины полосы в процессе прокатки, содержащее канал цифрового измерени  входной толщины полосы, входной генератор тактовых импульсов (ГТИ), соединенный с управл ющим входом канала цифрового измерени  входной толщины полосы , выходной генератор тактовых импульсов (ГТИ), вычислительный блок, генератор импульсов (ГИ), две схемы совпадени , соединенные с первым и вторым входами вычислительного блока, первый счетчик импульсов , первый вход которого соединен с генератором импульсов, вторым входом - с входному ГТИ, а выходом - к первому входу первой схемы совпадени , второй вход которой соединен с выходным ГТИ, дополнительно снабжено вторым счетчиком импульсов, первый вход которого соединен с ГИ, а выход - с первым входом второй схемы совпадени  причем вторые входы второй схемы совпадени  и второго счетчика импульсов соединены с выходным ГТИ, а выход канала цифрового измерени  входной толщ-ины полосы соединен с третьим входом вычислительного блока. Сущность изобретени  по сн етс  чертежом , на котором представлена функциональна  схема описываемого устройства. Устройство содержит канал 1 цифрового измерени  входной толщины полосы, в состав которого входит цифровой толщиномер 2, установленные перед входом в прокатную клеть, имеющую рабочие 3 и опорные 4 валки, на рассто нии л -D-n от очага деформации , где D - диаметр входного измеритель ного ролика 5, п - целое число. Цифровой толщиномер 2 соединен посредством элемента И 6 и п-разр дного сдвигающего регистра 7 с третьим входом вычислительного блока 8, выполненного в виде множительноделительной схемы. Управл ющие входы элемента И 6 и сдвигающего регистра 7 соединены с входным ГТИ 9, который представл ет собой импульсный датчик оборотов, снабженный элементом вращени  с одной информационной меткой, нанесенной на его поверхность. Входной ГТИ 9 посредством элемента вращени  механически св зан с входным измерительным контактным роликом 5, установленным перед входом в клеть 1. На выходе клети установлен выходной измерительный контактный ролик 10, с которым механически св зан аналогичный входному выходной ГТИ 11, подключенный своим выходом ко вторым входам соответственно счетчика 12 импульсов и схемы 13 совпадени . Входной ГТИ 9 аналогичным образом подключен ко входному счетчику 14 импульсов и второй схеме 15 совпадени . Счетчики li. 12 импульсов посредством схем 13, 15 сонпадени  соединены с первым и вторым входами вычислительного блока 8. Первые в(ды счетчиков 12, 14 подключены к выходу ГИ 16, в качестве которого может быть использован стандартный кварцевый генератор со стабильной частотой f. пор дка 100 кГц и более. Совокупность элементов 5, 9, 14, 15 представл ет собой канал 17 цифрового измерени  входной скорости прокатки, а совокупность эле.ментов 10, 11, 12, 13 - канал 18 цифрового измерени  выходной скорости прокатки. Следует отметить, что элементы каналов 1,17 цифрового измерени  входной толщины полосы и входной скорости прокатки могут быть при необходимости установлены перед любой клетью многоклетьевого прокатного стана, а э„1ементы канала 18 цифрового измерени  выходной скорости прокатки и вычислительный блок 8 могут быть при необходимости установлены после любой клети или одновременно на выходах нескольких клетей многоклетьевого прокатного стана, как это показано на чертеже. Работает устройство следующим образом . В процессе прокатки цифровой сигнал текущего значени  входной толщины полосы HBX поступает с выхода цифрового толщиномера 2 на информационный вход элемента И 6. В то же врем  с выхода ГИ 16 на первые входы счетчиков 14 и 12 поступают импульсы с посто нной частотой следовани  ff. В процессе прокатки входной 9 и выходной 11 ГТИ через один полный оборог соответствующего измерительного ролика 5, 10 по сигналу инфор.мационной метки, нанесенной на поверхность элемента вращени , принадлежащего соответствующе.му ГТИ 9, 11, вырабатывают управл ющие импульсы с периодом следовани , равным периоду обращени  св занных с ГТИ измерительных роликов 5, 10, которые без проскальзывани  вращаютс  от контакта с прокатываемой полосой. Управл ющие и.мпульсы, вырабатываемые входным ГТИ 9, открывают элемент И 6, и цифровой сигнал текущего значени  входной толщины полосы поступает в первый разр д h-разр дного сдвигающего регистра 7, где п - число длин окружностей входного измерительного ролика 5, укладывающихс  на рассто нии от толщиномера 2 до очага деформации прокатной клети. Эти же импульсы используют в сдвигающем регистре 7 дл  перемещени  записанного значени  hjjj, Б следующую разр дную  чейку. Таким образом, через п оборотов входного измерительного ролика 5 цифровой сигнал текущего значени  hj поступает на третий вход вычислительного блока 8. В это врем  участок полосы, толщине которого соответствует этот сигнал, находитс  в очаге деформации клети. По команде унравл юндих сигналов входного ГТИ 9, на выходе счетчика 14 по вл етс  в двоичном коде число, равное количеству имнульсов, поступивших на его вход с выхода ГИ 16 за врем  одного полного оборота входного измерительного ролика 5. Это число, пропорциональное входной скорости прокатки UBX , синхронно с сигналом цифрового значени  HB, поступает в параллельном коде с выхода счетчика 14 через схему совпадени  15 на первый вход вычислительного блока 8. По команде управл ющих сигналов выходного ГТИ 11 на выходе соответствующего счетчика 12 по вл етс  число в двоичном коде, равное количеству имнульсов, поступивших на его вход с выхода ГИ 16 за врем  одного полного оборота соответствующего выходного измерительного ролика 10. Это число, пропорциональное выходной скорости прокатки соответствующего участка прокатываемой полосы, поступает в параллеотьном коде на второй вход соответствуюн1 .его вычислительного блока 8. Цифров1)1е сигналы, соответствующие текущим значени м hg, Ug и Ug, наход тс  на входах вычислительного блока 8 до тех пор пока их не с.менит очередной цифровой сигнал соответствующего параметра, причем значени  hgx и U-i мен ютс , как следует из описани  работы устройства, через один полный оборот входного измерительного ролика о, а значение через один полный оборот выходного из.мерительного ролика 10. При смене любого из этих значений вычислительный блок 8 осуществл ет операцию -ibiL. g результате коивых , торой на его выходе по вл етс  цифровое зпа чение выходной ,ины полосы установлении каналов 18 и вычислительных блоков 8 на выходе каждой клети (1, И, ... N) многоклетьевого прокатного стана (как показано на чертеже), каждый из вычис,П1тельных блоков 8 вырабатывает цифровой сигнал, соответствующий выходной толщине , контролируемого участка полосы , причем частота следовани  значений hgbix тем выще, чем больще скорость перемещени  контролируемого участка прокатываемой полосы. Таким образом, за вл емое устройство, благодар  усовершенствовани м, отраженным в описании изобретени , производ т преобразование линейного перемещени  прокатываемой полосы на входе и выходе клети в код через временные интервалы, задаваемые соответствую1цими ГТИ, которые выдают управл ющие импульсы через полный оборот соответствующих измерительных роликов При этом устран ютс  оборотные погретности измерени  как входной, так и выходной скорости прокатки, поскольку все составл ющие этих погрешностей  вл ютс  периодическими функци ми, которые при интегрировании в пределах полного оборота равны 0. В результате устранени  оборотных погрешностей повышаетс  точность измерени  Нц,|р( не менее, чем на 0,2-0,25%. При этом снижаютс  требовани  к точности изготовлени  и сборки измерительных роликов и св занных с ними эле.ментов вращени  ГТИ, что упрощает конструкцию устройства и технологию его изготовлени . Упрон аетс  и технологи  нанесени  на поверхность элементов вращени  информационных меток, по которым вырабатываютс  тактовые импульсы, поскольку каждый элемент вращени  снабжен всего лищь одной такой меткой. Отраженные в описании изобретени  усовершенствовани  позволили отсоединить ГИ от измерительного ролика и использовать в его качестве стандартный кварцевый генератор , который  вл етс  более простым, и дещевым нрибором, чем иснользуемый в прототипе ГИ с частотой, завис щей от скорости прокатки. Так факт, что частота используемого в за вл емом устройстве ГИ не зависит от скорости прокатки, как это было в прототипе, а значит и не имеет присущих прототипу ограничений, позволил увеличить дискретность импульсов, поступающих с выхода ГИ на вход счетчика и информирующих совместно с тактовыми и.мпульсами о скорости прокатки. В результате повысилась точность измерени  выходной толщины полосы . Кроме того повышению точности измерени  выходной толщины полосы способствует увеличение количества значений , определ емых на единицу длины прокатываемой полосы в результате того, что вычислительный блок в за вленном устройстве осуществл ет расчетные операции при смене исходных характеристик (, Ug, Ugtix) на любом из его входов. Благодар  этому уменьшаетс  длина неконтролируемых участков полосы, что дает возможность оценивать быстроиз.мен ющиес  приращени  толщины проката, вызываемые возмущени ми, возникающи .ми в са.мо.м прокатном стане, с той же точностью, что и .медленно измен ющиес  приращени  толщины подката. Так, использование за вл емого устройства в автоматической системе регулировани  толщины на двухклетьевом стане прокатки тончайщей жести позволит, по предварительным расчетам, сузить поле погрешностей измерени , по сравнению с известными устройствами в 1,5-2 раза (в зависимости от величины обжати ), что в свою очередь позволит повысить эффективность регулировани  толщины и сузить поле допусков проката. Экономический эффект, ожидаемый от использовани  за вл емого устройства, составл ет не менее 150 тыс. рублей в год, из них 140 тыс. руб. в год вследствие повышени  точности измерени  толщины полосы в процессе прокатки и 10 тыс. рублей в год благодар  упрощению конструкции и технологии изготовлени  устройства.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2403286, кл. В 21 В 37/12, 1977.

2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2495958, кл. В 21 В 37/12, 1977.