Устройство для контроля натяжения материалов

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11949361(22) Заявлено 30.01.81 (21) 3241913/18-10с присоединением заявки М 1 М К 3 С 01 1 5/10 С 05 Р 15/01 Х В 65 Н 23/22 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(23) Приоритет Опубликовано 070882, Бюллетень М 29 Дата опубликования описания 07,08,82 3533 УДК 531. 781 г72) Авторы изобретени И,Печук и В.Ю.Скрипчук 1 Заявитель евский институт автоматики им(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАТЯЖЕНИЯ МАТЕРИАЛОВИзобретение относится к средствам автоматизации технологических процессов, а именно, к устройствам для из мерения натяжения материала в автоматизированных кордных линиях шинного производства, прокатных станах и т.д.Технические средства для контроля натяжения, входящие в автоматические системы регулирования натяжения, должны обладать повышенной точностью и быстродействием канала формирования регулирующего сигнала.Известны устройства, содержащие датчик, измерительный прибор и регулятор, соединенные последовательно 1Однако вследствие последовательного включения измерительного прибора и регулятора в этом устройстве не обеспечивается необходимая точность и быстродействие канала формирования регулирующего сигнала.,Наиболее. близким по технической сущности к изобретению является преобразователь натяжения в силу, содержащий силовоспринимающий и два направляющихролика, два датчика силы, измерительный прибор, включающий компенсатор начальной нагрузки и компенсатор натяжения, соединенные последовательно и подключенные к усилителю, к выходу которого подключен,двигатель, кинематически связанныйс преобразователем перемещения, выход которого кинематически связан скомпенсатором натяжения, указателемотсчетного устройства, записывающееустройство, кинематически связанноес.выходом измерительного прибора,устройство сигнализирующее, один.вход которого кинематически соединенс выходом измерительного прибора,а другой вход - с задатчиком предельного значения натяжения, регулятор,соединенный последовательно с измерительным прибором, датчик которогокинематически связан с преобразователем перемещения, а также последовательно с задатчиком натяжения,Преобразователь содержит два канала: измерения натяжения и формирования регулирующего сигнала. Преобразователь натяжения в силу, датчи 25 ки силы, измерительный прибор образуют канал измерения, который являетсяобщим для обоих каналов,Канал формирования регулирующегосигнала включает измерительный .ка 30 нал и регулятор, которые соединеныпоследовательно. Поэтому точность и быстродействие формирования регулирующего сигнала определяется точностью и быстродействием измерительного канала и регулятора 23.Однако требования к точности и быстродействию каналов измерения и формирования регулирующего сигналов различны для быстродействующих систем автоматического регулирования. Обычно требования к точности и быстродей ствию Формирования регулирующего канала выше, чем к каналу измерения. Канал формирования регулирующего сигнала в известном преобразователе даже при быстродействующем регуляторе оказывается инерционным вследст 15 вие малого быстродействия измерительного канала.Целью изобретения является повышение точности и быстродействия Формирования регулирующего сигнала.20Указанная цель достигается тем, что в устройстве второй вход регулятора соединен с выходом компенсатора начальной нагрузки измерительнОго блока, 25На чертеже представлена структурная схема устройства.Устройство для контроля натяжения состоит из преобразователя натяжения в силу, включающего силовоспринимаю щий 1 и два направляющих 2 ролика, датчиков 3 силы, измерительного прибора, включающего компенсатор 4 начальной нагрузки с элементом 5 компенсации, компенсатор 6 натяжения, 35 источник 7 питания, измерительный 8 усилитель, реверсивный двигатель 9, преобразователь 10, отсчетное устройство 11, кинематическую связь 12, регулятора 13 и задатчика 14 40 натяжения с элементом 15 установки натяжения материала 16, а также тянущих валков 17 и привода 18. В устройстве датчики 3 силы, ком" пенсатор 4 начальной нагрузки и компенсатор 6 натяжения, питаемые от источника 7 питания, соединены последовательно и подключены к входу усилителя 8, к выходу которого подключен реверсивный двигатель 9, кинематически связанный с преобразователем 10 перемещения, преобразующим угол поворота 9 оси двигателя в линейное перемещение 1, выход которо-, го связан.с отсчетным устройством 11 55 через кинематическую связь 12, а также выход компенсатора 4 начальной нагрузки подключен к одному входу регулятора 13, к другому входу которого подключен эадатчик 14 натяже ния.Устройство имеет два канала: измерения значения натяжения (элементы 1-12) и Формирования регулирующего сигнала элементы 1-5, 13-15) . 65 Каналы измерения и формирования регулирующего сигнала содержат общие элементы 1-5 (точки а-б) включены параллельно.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии на датчики 3 действуют вес силовоспринимающего ролика 1 и вес материала 16, обхватывающего этот роликПод действием этого веса датчики 3 выдают начальный сигналБ= И + Б (1) где У - составляющая сигнала датчика от воздействия весасиловоспринимающего ролика,И - составляющая сигнала датчиков от воздействия весаматериала,Начальный сигнал Ц.р датчиков 3 компенсируется сигналом компенсатора,4 начальной нагрузки с помощью элемента 5. Элементом 5 компенсируется также реактивная составляющая при питании на переменном токе. Поэтому разностный сигнал в, канале Формирования регулирующего сигнала ЬБр и в канале измерения ьУпри Пк= 0 равеньПкр ьки П н У = 0 (2)За счет разности скоростей Ч и 7 тянущих станций, включающих тянущие валки 17 и двигатели 18, в материале 16 создается натяжение Е.Натяжение Р с помощью трехвалковой системы 1, 2 преобразуется в усилие Я, которые связаны следующей Функциональной зависимостьюЯ = 2 Р з 1 п -2 где с- угол обхвата материалом силовоспринимающего ролика,При постоянстве угла с усилие Я пропорционально натяжению Р. Постоянство угла обхвата достигается использованием тензорезисторных бесклеевых датчиков, обладающих большой жесткостью (деформация не более 50 юк), что позволяет повысить точность измерения.Под действием усилия Я датчики 3 вырабатывают сигналА Ан дг(4) где Б - составляющая сигнала датчиков от воздействия натяжения.В канале формирования регулирующего сигнала (точки а-б) и в канале измерения (точки а-в) при Ц = 0 разностный сигнал равенкгкр = Ь 0 ки = З,ь - СУн = И , Г 5)949361 чении измерительного прибора и регулятора - 0,5 и 0,2 с соответственно, т.е. погрешность уменьшается вдва раза, а быстродействие увеличивается в 50 раз.5 формула изобретения 10 НИИП каэ 5730/25 Тираж 887 Подписно илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектна В кканале формирования регулирующего сигнала сигнал 1.1 А сравнивается в регуляторе 13 с сигналом И задатчика 14 натяжения, разностный сигнал которого равен"кр 1)дг "зг, (6)Регулятор 13 формирует регулирующий сигнал по значению разностного сигнала ьц.кнВ канале измерения сигнал Ь 11 усиливается усилителем .8 и подается на двигатель 8, Двигатель вращается и через преобразователь 10, кинематическую связь 12 воздействует на компенсатор 6 натяжения, который выра батывает сигнал Ц 1 для компенсации составляющей сигнала 11 датчиков 3Р пропорциональной натяжению Е, В момент, когда 13 = Б (7) 20 а разностный сигнал Ь 11 равен нулюкн улю, двигатель 9 останавливается, Значение натяжения Г определяется по отсчетному устройству 11, кинематически связанному с двигателем 9.Использование предлагаемого устройства позволяет значительно повысить точность и быстродействие формирования регулирующего сигнала. Так, например, при погрешности измерительного прибора +0,5 и быстродействии 10 с, погрешности регулятора 0,5 и быстродействии 0,2 с канал формирования регулирующего сигнала при последовательном включении35 измерительного прибора и регулятора имеет погрешность 1 и быстродействие 10,2 с, а при параллельном вклю.саиы У устройство для контроля натяжения материалов, состоящее из преобразователя натяжЕния в силу, содержащего силовоспринимающий и два направляющих ролика, датчиков силы, измерительного блока с последовательно включенными компенсатором начальной нагрузки и компенсатором натяжения, подключенными к входу усилителя, к выходу которого подключен двигатель, кинематически связанный с преобразователем перемещения, выход которого связан с компенсатором натяжения и указателем отсчетного устройства регулятора, одним входом соединенного с эадатчиком натяжения, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия формирования регулирующего сигнала, второй вход регулятора соединен с выходом компенсатора начальной нагрузки измерительного блока. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации на приборыКС 2 Т 0-994, 1978.2. Авторское свидетельство СССР9536661 кл. В 65 Н 23/22,С 05 0 13/16, 1970 (прототип):