Устройство для измерения величины линейных перемещений объекта

СОЮЗ СОВЯТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИКПОДОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ 11 1 ОТО"1 ь" УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛ(71) Казахский политехнический институт им. В. И. Ленина(54 (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА, содержащее двигатель с расположенным на его валу барабаном для размещения тросика, другой конец которого соединен с контролируемым объектом, схему управления и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения БО 1138201 А ш В 21 В 37/00; б 01 В 7(00 точности измерения и надежности устроиства, оно снабжено датчиком числа оборотов, реверсивным счетчиком и схемой запуска двигателя устройства, выход которой соединен с двигателем, а входы - со схемой управления, к которой подсоединен один вход реверсивного счетчика, другой вход которого соединен с датчиком числа оборотов, а выход - с индикатором.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что схема запуска двигателя устройства выполнена из последовательно соединенных двух элементов ИЛИ и элемента И, причем первый вход первого элемента ИЛИ подсоединен к выходу схемы управления двигателем, первый вход элемента И соеФ динен с элементом задержки времени и пер- Е вым входом второго элемента ИЛИ, который подсоединен к второму выходу схемы управления двигателем, а второй вход элемента И подсоединен к выходу ,первого элемента ИЛИ, являющегося выходом схемы запуска двигателя,Изобретение относится к автоматизации производственных процессов черной и цветной металлургии и предназначено для измерения положения в пространстве узлов механизмов, совершающих возвратно-поступательное перемещение на значительное (до нескольких метров) расстояние, например штанг печных толкателей методических печей станов горячей прокатки.Известно устройство для измерения положения механизма, которое содержит кодовый датчик положения, сочлененный с валом электродвигателя, вращающего нажимой механизм через редуктор 11.Недостатком данного устройства является сложность схемы ввиду необходимо. сти значительного числа преобразований, вьзва нных особенностями способа измерения.Известно устройство для измерения перемещения объ.арпа содержащее реостатый преобразователь, первый ролик, установленный на реостатном преобразователе, струну, закрепленную одним концом на ролике, а другим па контролируемом объекте, пружину, создающую натяжение струны. На неподвижном основании шарнирно установлена качалка с возможностью поворота на оси относительно основания. На качалке неподвижно закреплены реостатный преобразователь и дополнительный второй ролик, установленный соосно с первым, на котором закреплен один конец тросика. Другой его конец закреплен на подвижной базе, на которой размещен контролируемый объект. Пружина связывает качалку с неподвижным основанием и создает натяжение тросика 12.Недостатками указанного устройства являются малый диапазон измерения, опредсляемый параметрами пружины, и сниже. ние точности и надежности при длительной эксплуатации.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является датчик линейных перемещений, состоящий из реостатного преобразователя, контакты которого включены в электрическую измерительную схему, ролика, гибкой нити, электродвигателя с закрепленным на его валу барабаном, винтовой пары, Винтовая пара состоит из винта с укрепленным на нем роликом и гайки, на которой укреплен подвижной контакт реостата. Гибкая нить, например струна, присоединяется к детали механизма, движение которой измеряется, обматывается 1 - 2 раза вокруг ролика и присоединяется к барабану, Электродвигатель, на валу которого установлен барабан, создает момент постоянного знака, натягивающий нить 3.Недостатками известного устройства являются возможность проскальзывания нити по ролику, наличие люфта в паре винт-гайка5 10 15 20 25 30 35 45 50 55 40 и недостаточная надежность подвижного контакта реохорда, что приводит к неточности измерения ввиду возникновения погрешности преобразования величины линейного перемещения детали в аналоговый сигнал. Кроме того, величина постоянного момента, создаваемого двигателем устройства, должна быть достаточной для вращения винтовой пары, что приводит к перегрузке указанного двигателя, находящегося длительное время в заторможенном состоянии, следовательно, снижает надежность устройства.Цель изобретения - повышение точноти измерения и надежности устройства.Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения величины линейных геремещений обьекта, содержащее двигатель с расположенным на его валу барабаном для размегцения тросика, другой конец которого соединен с контролируемым объектом, схему управления и индикатор, снабжено бесконтактным цифровым датчиком числа оборотов, расположенным соосно с барабаном, реверсивным счетчиком и схемой запуска двигателя устройства, выход которой соединен с двигателем, а входы - с схемой управления, к которой подсоединен один вход реверсивного счетчика, другой вход которого соединен с датчиком числа оборотов, а выход - с индикатором,При этом схема запуска двигателя устройства включает последовательно соединенные два элемента ИЛИ, элемент И, причем первый вход первого элемента ИЛИ подсоединен " выходу схемы управления двигателем, первый вход элемента И соединен с элементом задержки времени и первым входом второго элемента ИЛИ, кото.- рый подсоединен к второму выходу схемы управления двигателем, а второй вход элемента И подсоединен к выходу первого элемента ИЛИ, являющегося выходом схемы запуска двигателя,На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - схема запуска двигателя устройства.Устройство состоит из двигателя 1, на валу которого заКреплен барабан 2 с размещенным на нем тросиком 3, Соосно с барабаном закреплен бесконтактный цифровой датчик 4 числа оборотов, последовательно соединенный с реверсивным счетчиком 5 и блоком б индикации. Двигатель 1 подсоединен к схеме 7 запуска, первый и второй входы которой соединены с соответствующими выходами схемы 8 управления контролируемым объектом 9, к которому прикреплен второй конец тросика 3. При этом третий выход схемы 8 управления соединен с входом реверсивного счетчика 5.Схема 7 запуска двигателя 1 содержит последовательно соединенные элементы ИЛИ 10, ИЛИ 11 и И 12. Первый вход/1 = К 1 в 45,50 55 элемента ИЛИ 10 подсоединен к выходу схемы 8 управления, вход э. в .,нта И 12 соединен с элементом 13 задержки времени и первым входом элемента ИЛИ 11., который подсоединен к второму выходу схемы 8 управления, а второй вход элемента И 12 подсоединен к выходу элемента ИЛИ 10, являющемуся выходом схемы 7 запуска.Устройство работает следующим образом, Включение устройства осуществляется посредством схемы 7 запуска по сигналу, снимаемому с одного из двух выходов схемы 8 управления объектом. После включения устройства двигатель 1 создает момент постоянного знака, который путем вращения барабана 2 натягивает тросик 3 с требуемым усилием и остается в заторможенном состоянии, При поступательном движении объекта 9, например, вперед под воздействием развиваемых усилий тросик 3 вращает барабан 2; одновременно разматываясь на длину перемещения объекта 9. При этом реверсивный счетчик 5 производит подсчет импульсов, поступающих с бесконтактного датчика 4 в режиме суммирования. При поступательном движении объекта 9 назад барабан 2 вращается в обратном направлении (в соответствии с приложенным моментом) и наматывает тросик 3, поддерживая тем самым требуемое усилие натяжения так, что длина выбранной части тросика 3 остается все время равной длине перемещения объекта. В этом случае реверсивный счетчик 5 производит подсчет импульсов с бесконтактного датчика 4 в режиме вычитания. Изменение направления счета в реверсивном счетчике 5 производится схемой управления 8 объектом. Информация о наличии перемещения объекта 9 отображается блоком б.индикации.Объект 9, перемещение которого измеряется, например штанга толкателя методических печей, приводится в действие периодически: либо при необходимости выдать из печи очередной сляб, либо подготовить сляб к загрузке в печь. Это определяет два варианта работы схемы запуска.В первом случае подается предварительный сигнал с выхода схемы 8 управления на первый вход элемента ИЛИ 10 схемы 7 запуска, который приводит в действие двигатель 1 устройства.Во втором случае сигнал включения объекта 9 с второго выхода схемы 8 управления подается на первый вход элемента ИЛИ 11, затем на второй вход элемента ИЛИ 10 и с выхода последнего на включение двигателя 1. Одновременно сигнал, идущий на вход элемента ИЛИ 11, заряжает включенный на первом входе элемента И конденсатор 13, который нужен для задержки отключения двигателя 1 при остановке объекта 5 10 15 20 25 30 35 40 9. На второй вход элемента И 12 поступает сигнал с выхода элемента ИЛИ 10, образуя обратную связь. И, пока есть сигнализатор на обоих входах элемента И 12, присутствует напряжение на выходе схемы 7 запуска и двигатель 1.включен.После окончания заданного цикла движения объекта 9 от схемы 8 упра;ления на входе схемы 7 запуска сигнал отсутствует, Элемент 13 задержки времени сохраняет уровень логической единицы на первом входе элемента И2 и поддерживает включенное состояние двигателя 1 устройства на время, определяемое временем разряда элемента 13, т. е. на заданное время после отключения двигателя объекта 9, что необходимо для повышения точности измерения.После разряда конденсатора 13 напряжение на входе 1 элемента И 2 снижается до уровня О, что соответстьует отсутствию сигнала на выходе схемы запуска. Двигатель 1 устройства отключается, а схема запуска 7 возвращается в исходное состояние.Двигатель 1 может быть пневматическим, гидравлическим, электрическим. При применении пневматического или гидра влического двигателя величина статического момента вращения определяется выбранным значением давления рабочей среды.При применении электрического двигателя используется так называемый заторможенный режим работы. Известно, что указанный режим характеризуется наличием у заторможенного двигателя вращающего момента требуемойвеличины, но менее номинального значения, при этом нагрев обмоток двигателя не превышает допустимой величины.Чтобы обеспечить работу электродвигателя в заторможенном режиме, напряжение питания выбирают согласно соотноше- нию где 1 -ток в обмотке двигателя при номинальной механической нагрузке и номинальной скорости вращения, А;Й - активное сопротивление обмоткидвигателя, Ом.Уменьшение напряжения сети до требуемого значения достигается известными способами. Как видно, в предлагаемом устройстве защита двигателя от перегрузок достигается применением известного заторможенного режима работы двигателей и ограничением времени включенного состояния двигателей.По сравнению с известными предлагаемое устройство для измерения линейных перемещений имеет более высокую точ1138201 иг.2 Сставитель Т. Жолшараев Техред И. Верес К Тираж 549 П Государственного комитета лам изобретений и откры ква, Ж - 35, Раушская на Патент, г. Ужгород, ул. Редактор В. ПетрашЗаказ 0592(8 орректор О. ЛодписноеСССРийд. 4/5Проектная, 4 ВНИИПИ по 3035, М Филиал ПППность измерения за счет устранения влияния люфтов и уменьшения числа преобразований перемещения в электрический сигнал, при этом упрощается конструкция, следовательно, повышается надежность устройства.В качестве базового объекта приняты применяемые в прокатном производстве измерители положения механизмов косвенным методом, в которых датчик числа оборотов фиксирует число оборотов вала редуктора привода, преобразуемое затем в величину перемещения уменожением на коэффициент передачи редуктора. Но в этом случае всегда имеется погрев ность измерения ввиду наличия люфтов в редукторе и других узлах привода механизма, которая возрастает при увеличении диапазона перемещения. По сравнению с базовым объектом предла гаемое устройство имеет большой (до нескольких метров) диапазон измерения, высокую точность измерения за счет исключения влияния люфтов механизма, высокую степень защищенности измерительной части устройства от ударов и вибрации.Применение предлагаемого устройствадает экономический эффект до 12,5 тыс. руб.в год при его использовании для контроля положения штанг толкателей методических печей толкательного типа стана горячей прокатки за счет сокращения простоев оборудования методических печей по причине, так называемого кострения слябов явления нарушения порядка расположения слябов в садке, что приводит к простою печи. При наличии устройства для измерения перемещения штанги толкателя оператор имеет всэможность сопоставить величину перемещения штанги с величиной перемещения садки в печи, о чем он судит по факту выдачи металла из печи. Если при перемещении штанги толкателя на заданную величину не произошла выдача металла из печи, значит происходит кострение 20 слябов. В этом случае, он прекращает выдачу слябов и принимает необходимые меры. В результате время простоя печи существенно сокращается.