Устройство для измерения толщины в процессе прокатки

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(23) Приоритет -публиковано 30.09.80. Бюллетеньо делам изобретени и открытий(72) Авторы изобретени ХЧ съезда КПСС Киевский институт автоматики(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩ В ПРОЦЕССЕ ПРОКАТКИИзобретение относится к области прокатного производства, а именно к функциональным схемам косвенного измерения толщиныматериала в процессе непрерывной прокатки, и может быть использовано в системахавтоматического регулирования толщины полосы на многоклетьевых прокатных станах.Известно изобретение 1 для измерениятолщины полосы в процессе прокатки, содержащее канал цифрового измерения входной,толщины полосы, каналы цифрового измерения соответственно входной и выходнойскорости прокатки, триггер и вычислительный блок, на входы которого поступают информация о толщине подката и скоростиполосы на входе и выходе клети,Каналы цифрового измерения скоростипрокатки содержат датчики импульсов, механически связанные 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 преобразователями, а выходами соответственно с нулевым и единичным входами триггера. Выходной канал, кроме того, содержит схему совпадения, посредством которой датчик импульсов подключен к информационным входам соответствующего цифрового преобразователя и соответствующего счетчика интервалов. Управляющий вход схемы совпадения соединен с выходом триггера.Линейные перемещения полосы на входе и на выходе клети, регистрируемые датчиками импульсов с помощью измерительных контактных роликов, преобразуются цифровыми преобразователями в код, и цифровые сигналы, соответствующие текущим значениям входной толщины полосы Ь , входной скорости прокатки 11 в и выходной скорости прокатки 11 оы по команде счетчика интервалов входного канала поступают на соответствующие входы вычислительного блока.Вычислительный блок, осуществляя операцию Ьвх , выдает информацию с толтуехявьшины полосы йа выходе клети Ьо.,ц,искретность ввода исходных данных (Ь , 11 о, 11 в) в вычислительный блок и дискретность выдачи результатов измерений (Ьвы) на выходе вычислительного блока в таком устройстве низка, поскольку1 О 15 эо эта операция осуществляется по сигналу счетчика интервалов входного канала через интервалы времени, равные периоду оборота входного измерительного ролика. Но за время одного оборота входного измерительного ролика полоса на выходе клети удлиняется в соответствии с величиной обжатия так,что на выходе -ой клети многоклетьевого прокатного стана коэффициент удлинения полосы может достигать 20. Таким образом большие участки прокатанной полосы остаются вне контроля, что отрицательно сказывается на точности измерения, а значит и последующего регулирования выходной толщины полосы в среднем. Повысить дискретность измерения выходной толщины позволяет устройство 2) для измерения толщины полосы в процессе прокатки, которое по принципу действия и технической сущности является наиболее близким к заявленному техническому решению. Это устройство содержит канал цифрового измерения входной толщины полосы, входной генератор тактовых импульсов (ГТИ), соединенный с управляющим ходом канала цифрового измерения входной толщины полосы, выходной генератор тактовых импульсов (ГТИ), вычислительный блок (вычислитель выходной толщины), генератор импульсов (ГИ), входящий в состав входного ГТИ, первую схему совпадения, входящую в состав канала цифрового измерения входной толщины полосы, управляющий вход которой соединен с выходом входного ГТИ, информационный вход - с выходом толшиномера, а выход - с входом аналогового цифрового преобразователя, вторую схему совпадения, управляющий вход которой соединен с выходом выходного ГТИ, информационный вход - с выходом сдвигаюшего регистра, а выход - с вторым входом вычислительного блока, первый вход вычислительного блока соединен с выходом двоичного счетчика, управляющий 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 связанного посредством элемента вращения с соответствующим измерительным контактным роликом и имеющим частоту следования импульсов, пропорциональную скорости перемещения прокатываемого материала, Эти импульсы формируются с помощью информационных меток, нанесенных равномерно по угловой координате на поверхность элемента вращения, принадлежа.цего ГИ, для вырабатываемых в упомянутом элементе вращения другим способом.На выходе ГТИ импульсный датчик оборотов формирует импульсы с периодом следования, равным времени полного оборота сои зо 35 40 45 50 55 ответствующего измерительного контактногоролика.С выхода ГИ, принадлежащего входномуГТИ, импульсы с частотой следования, пропорциональной входной скорости прокаткипоступают на информационный входсчетчика и через время одного полного оборота выходного измерительного ролика навыходе счетчика формируется число, соответствующее отношению ф-" - , которое поЧВьюсигналу выходного ГТИ поступает в параллельном коде на первый вход вычислительного блока. По этому же сигналу числовоезначение Ьвх, с выхода канала цифровогоизмерения входной толщины полосы черезвторую схему совпадения поступает в параллельном коде на второй вход вычислительного блока, который в тот же момент осуществляет операцию Йв - -х, в результате ко, 17 вТвыхторой на его выходе появляется значениевыходной толщины полосы Ь ц.В этом устройстве дискретность измерения Ьвзначительно выше, чем в ранееописанном аналоге, поскольку она задается,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 вращения значительно меньше (пропорционально величине обжатия материала), чем у входного. В результате, при определении величины "ф" возникают оборотные погрешив ыххности, связанные с неточностью изготовления и сборки входного измерительного ролика и связанного с ним элемента вращения ГИ, неравномерностью нанесения на поверхность элемента вращения информационных меток, по которым ГИ посылает в счетчик импульсы, информирующие о скорости прокатки,Другим источником погрешностей является недостаточно высокая частота следования этих импульсов, ограниченная технологическими возможностями более плотного нанесения информационных меток на поверхность ролика.Эти погрешности являются причиной недостаточно высокой точности измерения выходной толщины полосы.Кроме того, описанное устройство требует сложной технологии его изготовления, обусловленной жесткими требованиями к эксцентриситету бочки входного измерительного ролика относительно его оси вращения, к несоосности и непараллельности осей вращения входного измерительного ролика и датчика импульсов ГИ, к плотности и неравномерности углового нанесения информационных меток на поверхность элемента вращения, ГИ, частота которого должна быть пропорциональна входной скорости прокатки,является сложным по конструкции и дорогостоящим прибором.зо мации, где Р - диаметр входного измеритель- З 5ного ролика 5, и - целое число, Цифровой 40 45 выходной ГТИ 11, подключенный своим выходом ко вторым входам соответственно счетчи-ка 12 импульсов и схемы 13 совпадения. Входной ГТИ 9 аналогичным образом подклюЦелью предлагаемого изобретения является повышение точности измерения при одновременном упрощении технологии изготовления и конструкции устройства.Для достижения этой цели устройство для измерения толщины полосы в процессе прокатки, содержагцее канал цифрового измерения входной толщины полосы, входной генератор тактовых импульсов (ГТИ), соединенный с управляющим входом канала цифрового измерения входной толщины полосы, выходной генератор тактовых импульсов (ГТИ), вычислительный блок, генератор импульсов (ГИ), две схемы совпадения, 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 совпадения, 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 совпадения причем вторые входы второй схемы совпадения и второго счетчика импульсов соединены с выходным ГТИ, а выход канала цифрового измерения входной толщины полосы соединен с третьим входом вычислительного блока.Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена функциональная схема описываемого устройства.Устройство содержит канал 1 цифрового измерения входной толщины полосы, в состав которого входит цифровой толщиномер 2, установленные перед входом в прокатную клеть, имеющую рабочие 3 и опорные 4 валки, на расстоянии л Р и от очага дефортолщиномер 2 соединен посредством элемента И 6 и и-разрядного сдвигаюшего регистра 7 с третьим входом вычислительного блока 8, выполненного в виде множительноделительной схемы. Управляюшие входы элемента И 6 и сдвигающего регистра 7 соединены с входным ГТИ 9, который представляет собой импульсный датчик оборотов, снабженный элементом вращения с одной информационной меткой, нанесенной на его поверхность, Входной ГТИ 9 посредством элемента врашения механически связан с входным измерительным контактным роликом 5, установленным перед входом в клеть 1.На выходе клети установлен выходной измерительный контактный ролик 10, с которым механически связан аналогичный входному чен ко входному счетчику 14 импульсов и о 15 2 о и второй схеме 15 совпадения. Счетчики , 2 импульсов посредством схем 13, 15 анпадения соединены с первым и вторым входами вычислительного блока 8. 1 срвые вхды счетчиков 12, 14 подключены к выход) ГИ 16, в качестве которого может быть использован стандартный кварцевый генератор со стабильной частотой 1, порядка 100 кГц и более.Совокупность элементов 5, 9, 14, 15 представляет собой канал 17 цифрового измерения входной скорости прокатки, а совокупность элементов 10, 11, 12, 13 - канал 18 цифрового измерения выходной скорости прокатки.Следует отметить, что элементы каналов 1, 17 цифрового измерения входной толшины полосы и входной скорости прокатки могут быть при необходимости установлены перед любой клетью многоклетьевого прокатного стана, а элементы канала 18 цифрового измерения 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 значения входной толщины полосы Йпоступает с выхода цифрового толщиномера 2 на информационный вход элемента И 6, В то же время с выхода ГИ 16 на первые входы счетчиков 14 и 12 поступают импульсы с постоянной частотой следования 1.В процессе прокатки входной 9 и выходной 11 ГТИ через один полный оборог соответствующего измерительного ролика 5, 10 по сигналу информационной метки, нанесенной на поверхность элемента вращения, принадлежащего соответствующему ГТИ 9, 11, вырабатывают управляющие импульсы с периодом следования, равным периоду обращения связанных с ГТИ измерительных роликов 5, 10, которые без проскальзывания вращаются от контакта с прокатываемой полосой.Управляющие импульсы, вырабатываемые входным ГТИ 9, открывают элемент И 6, и цифровой сигнал текущего значения входной толщины полосы поступает в первый разряд Ь-разрядного сдвигаюшего регистра 7, где и - число длин окружностей входного измерительного ролика 5, укладываю- шихся на расстоянии от толшиномера 2 до очага деформации прокатной клети. Эти же импульсы используют в сдвигающем регистре 7 для перемещения записанного значения 1 , в следующую разрядную ячейку.Таким образом, через и оборотов входного измерительного ролика 5 цифровой сигнал текущего значения Ь поступает на третий вход вычислительного блока 8. В это время участок полосы, толщине ко10 15 О 5 40 торого соответствует этот сигнал, находится в очаге деформации клети.По команде управляющих сигналов входного ГТИ 9, на выходе счетчика 14 появляется в двоичном коде число, равное количеству импульсов, поступивших на его вход с выхода ГИ 16 за время одного полного оборота входного измерительного ролика 5. Это число, пропорциональное входной скорости прокатки (.)ьх, синхронно с сигналом цифрового значения Ьвх, поступает в параллельном коде с выхода счетчика 14 через схему совпадения 15 на первый вход вычислительного блока 8.По команде управляющих сигналов выходного ГТИ 11 на выходе соответствующего счетчика 12 появляется число в двоичном коде, равное количеству импульсов, поступивших на его вход с выхода ГИ 6 за время одного полного оборота соответствующего выходного измерительного ролика 10. Это число, пропорциональное выходной скорости прокатки (ь,х соответствующего участка прокатываемой полосы, поступает в параллельном коде на второй вход соответствуюгцего вычислительного блока 8.Цифровые сигналы, соответствующие текущим значениям Ь, ьи ь,находятся на входах вычислительного блока 8 до тех пор, пока их не сменит очередной цифровой сигнал соответствующего параметра, причем значения Ьх и (.3 ы меняются, как следует из описания работы устройства, через один полный оборот входного измерительного ролика 5, а значение ьь 1 х - через один полный оборот выходного измерительного ролика 1 О. При смене любого из этих значений вычислительный блок 8 осуществляет опрацию - ьх- - - - , в результате ко ах1.1 аы хторой на его выходе появляется цифровое зна чение выходной толщины полосы (ьыхПри установлении каналов 18 и вычислительных блоков 8 на выходе каждой клети (1, 11,М) многоклетьевого прокатного стана (как показано на чертеже), каждый из вычислитльных блоков 8 вырабатывает цифровой сигнал, соответствующий выходной толщины контролируемого участка поьыхлосы, причем частота следования значений (ах тм выше, чем больше скорость пер- мещения контролируемого участка прокатываемой полосы.Таким образом, заявляемое устройство, благодаря усовершенствованиям, отраженным в описании изобретения, производят преобразование линейного перемещения прокатываемой полосы на входе и выходе клети в код через временные интервалы, задаваемы соответствующими ГТИ, которые выдают управляющие импульсы через полный оборот соответствующих измерительных роликов. При этом устраняются оборотные погрешности измерения как входной, так и выходной скорости прокатки, поскольку все составляющие этих погрешностей являются периодическими функциями, которые при интегрировании в пределах полного оборота равны О. В результате устранения оборотных погрешностей повышается точность измерения Ььь,х не менее, чем на 0,2 - 0,25%. При этом снижаются требования к очности изготовления и сборки измерительных роликов и связанных с ними элементов вращения ГТИ,что упрощает конструкцию устройства и технологию его изготовления. Упрощается и технология нанесения на поверхность элементов вращения информационных меток, по которым вырабатываются тактовые импульсы, поскольку каждый элемент вращения снабжен всего лишь одной такой меткой.Отраженные в описании изобретения усовершенствования позволили отсоединить ГИ от измерительного ролика и использовать в его качестве стандартный кварцевый генератор, который является более простым, и дешевым прибором, чем используемый в прототипе ГИ с частотой, зависящей от скорости прокатки. Так факт, что частота используемого в заявляемом 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 импульсами о скорости прокатки. В результате повысилась точность измерения выходной толщины полосы.Кроме того повышению точности измерения выходной толщины полосы способствует увеличение количества значений Ьь , определяемых на единицу длины прокатываемой полосы в результате того, что вычислительный блок в заявленном устройстве осуществляет расчетные операции при смене исходных характеристик (Ь, , ь,) на любом из его входов. Благодаря этому уменьшается длина неконтролируемых участков полосы, что дает возможность оценивать быстроизменяюшиеся приращения толщины проката, вызываемые возмущениями, возникакшими в самом прокатном стане, с той же точностью, что и медленно изменяющиеся приращения толщины подката.Так, использование заявляемого устройства в автоматической системе регулирования толщины на двухклетьевом стане прокатки тончайшей жести позволит, по предварительным расчетам, сузить поле погрешностей измерения, по сравнению с известными устройствами в 1,5 - 2 раза (в зависимости от величины обжатия), что в свою очередь позволит повысить эффективность регулирования тоЛгциы и сузить поле допусков проката.Экономический эффект, ожидаемый от использования заявляемого устройства, составляет не менее 150 тыс. рублей в год, из них 140 тыс. руб. в год вследствие повышения точности измерения толщины полосы в про66692 Формула изобретения Составитель В. Аванова Техред К. Шуфрич Корректор С. 1 цомак Тираж 98 б, Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытийг 3035, Москва, Ж - 35, Раугнская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Редактор Е. КарауловаЗаказ 7092 б цессе прокатки и 10 тыс, рублей в год благодаря упрощению конструкции и технологии изготовления устройства. Устройство для измерения толщины полосы в процессе прокатки, содержащее канал цифрового измерения входной толщины полосы, входной генератор тактовых импульсов, соединенный с управляющим входом о канала цифрового измерения входной толщины полосы, выходной генератор тактовых импульсов, соединенные с первым и вторым входами вычислительного блока, первый счетчик импульсов, первый вход которого соединен с генератором импульсов, второй вход - с выходным генератором тактовых импульсов, а выходом - к первому входу первой схемы совпадения, второй вход которой соединен с выходным генератором тактовых импульсов, отличающееся тем, что,с целью повышения точности измерений приодновременном упрощении технологии изготовления и конструкции устройства, однодополнительно снабжено вторым счетчикомимпульсов, первый вход которого соединенс генератором импульсов, а выход - с первым входом второй схемы совпадения, причем вторые входы второй схемы совпаденияи второго счетчика импульсов соединены свходным генератором тактовых импульсов,а выход канала цифрового измерения входной толщины полосы соединен с третьимвходом вычислительного блока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР по заявке Мо 2403286, кл. В 21 В 3 г 12, 1977.2. Авторское свидетельство СССР по заявке Ю 2495958, кл. В 21 В 37/12, 1977.