Устройство для центрирования полосы относительно оси прокатки на непрерывном широкополосном прокатном стане

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 100481 (21) 3273527/22-02с присоединением заявки Нов(23) Приоритет -Опубликовано 23.11 Л 2. Бюллетень М 43Дата опубликования описания 2111 В 2 Р 1) И, Кп,з В 21 В 3700 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(71) Заявитель 54 УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕНТРИРОВАНИЯ ПОЛОСЫ ОТНОСИТЕЛЬНООСИ ПРОКАТКИ НА НЕПРЕРЫВНОМ ШИРОКОПОЛОСНОМ ПРОКАТНОМСТАНЕ Изобретение относится к контрольным и регулирующим устройствам, узлом которых являются устройства со стимулированным волновым излучением, и может быть использовано в черной и цветной металлургии на непрерывных широкополосных прокатных станах для центрирования полосы относительно оси прокатки.Известно устройство для центрирования полосы относительно оси прокатки путем измерения положения кромки полосового и листового проката, содержащее сканирующую фотоэлектрическую головку с зеркальным барабаном и приводным двигателем, двухдорожечный магнитный барабан с двумя считывающими головками, усилитель и счетчик. Сканирующая фотоэлектрическая головка устанавливается над контролируемым прокатом. Магнитный барабан закреплен по оси приводного двигателя сканирующей головки. Одна магнитная дорожка используется для записи измерительных сигналов, которые формируются с помощью эталонной детали в процессе градуировки уст,ройства. Вторая магнитная дорожка. используется для записи управляющих сигналов, которые сбрасывают показания счетчика на нуль после окончания измерения.Первая считывающая головка соединена со счетным входом счетчика,вторая считывающая головка соединенасо входом установки нуля счетчика,фотоэлектрическая головка соединенасо входом усилителя, выход которогосоединен с управляющим входом счетчика.В процессе измерения фотоэлектрическая головка вращается с равномер,ной скоростью и сканирует .поверхность контролируемого проката. Когда кромка контролируемого прокатапопадает в поле зрения фотоэлектрической головки, с фотоэлемента снимается сигнал, который усиливаетсяусилителем и используется для управ- ления счетчиком. Число измеренныхимпульсов, поступающих на вход счетчика с первой считывающей головки,пропорционально смещению кромкипроката относительно начала отсче та 11.Недостатком устройства являетсязависимость показаний от цеховыхусловий процесса прокатки (наличнепаров, дыма и т.д.), влияющих на ЗО прохождение сигнала оптического ди 975129апазона от источника света к приемнику. Кроме того, при неровной .кром.ке, обусловленной разноширинностьюполосы, достоверность показаний устройства снижается. Так при увеличении ширины полосы, количество измерительных импульсов, поступающих навход счетчика за время прохождениялуча от начала отсчета до кромкиуменьшится, хотя смещения центра полосы относительно оси прокатки не 1 Обудет,Наиболее близким к предложенномуявляется устройство центрированияполосы относительно оси прокатки,содержащее лазер, отклоняющее зеркало, фокусирующую и коллиматорнуюлинзы, многогранную сканирующую призму, приводной двигатель сканирующейпризмы, лучерасщепительную призму,два сканирующих рефлектора, для фотоэлектрических приемника, двапредварительных усилителя, блок избирания входов, генератор импульсов,элемент сравнения, счетчик импульсов, цифроаналоговый преобразователь, усилитель, причем выходы фотоэлектрических приемников соединеныс входами предварительных усилителей, выходы которых соединены с входом блока избирания входов, первыйвыход которого соединен с первымвходом элемента сравнения, выход которого соединен с первым входом счетчика импульсов, второй вход которогосоединен с вторым выходом блока избирания входов, а выход соединен с первым входом. цифроаналогового преобразователя, второй вход которого соединен с третьим выходом блока избирания входов, а выход цифроаналогового преобразователя с входом усилителя, выход которого является выходом устройства.Устройство работает следующимобразом.Луч лазера отклоняющим зеркалом 45через первую линзу направляется навращающуюся многогранную сканирующую призму, второй коллиматорнойлинзой луч преобразуется в линиюштрих, параллельную краю прокатываемой полосы, лучерасщепительнойпризмой сканирующая штирх-линия делится на две, попадающие каждая наСвой рефлектор так, чтобы сканирование происходило от центра полосыкраям синхронно. Когда сканируюй луч достигает края полосы, навыходе приемников появляются. сигналы, далее усиливаемые предварительными усилителями.60В зависимости от положения полосы т.е. от того, с какого ее края сканирующий луч первый попадает на соответствующий фотоприемник, блок избирания входов открывает вход со ответствующего данному фотоприемнику канала блока сравнения и черезблок сравнения с генератора импульсов начинают с фиксированной частотой поступать импульсы в счетчикимпульсов. Порядок срабатывания фотоэлементов определяет полярность выходного сигнала.Поступившее количество импульсовпропорционально различии в положениях краев полосы относительно центральной линии (оси прокатки).Цифроаналоговый преобразовательпосле каждого цикла сканированияпреобразует полученное количествоимпульсов в сигнал управления положением полосы, усиливаемый выходнымусилителем.Цикл счета продолжается до тогомомента, пока не появится сигнална выходе второго приемника, одновременно сбрасывающий показания счетчика на "ноль" 2 ),Недостатком известного устройства является его ненадежность приэксплуатации, например в цехахгорячей прокатки, где фотоприемникиво время работы подвергаются воздействию падающей на них окалины, технических жидкостей и пр. Крометого, устройство предназначено только для центрирования полосы и неможет контролировать ее линейныеразмеры. Недостатком устройства также является сложность его оптическойсхемы, каждый из элементов которойтребует высокоточного оборудованиядля изготовления (лучерасщепительная призма, рефлекторы), высококвалифицированного обслуживания и особотщательную защиту от неблагоприятных условий среды металлургическогопроизводства.Цель изобретения - повышние надежности работы устройства и улучшение качества полосы за счет расширения функциональных возможностейустройства,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для центрирования полосы относительно оси прокатки, содержащее лазер, фокусирующуюи коллиматорную линзы, многограннуюсканирующую призму, два фотоэлемента,элемент сравнения Й, генератор импульсов, счетчик импульсов, приэтом лазер оптически связан черезфокусирующую и коллиматорную линзыс многогранной сканирующей призмой,генератор импульсов через элементсравнения соединен с входом счетчика импульсов, введены третий фотоэлемент, второй счетчик импульсов,второй элемент сравнения И, втораяи третья фокусирующие линзы дватриггера, три формирователя импульсов, арифметическое устройство иблок управления положением полосы,причем каждая из фокусирующих линз установлена над одной из боковых кромок полосы, в фокусе каждой из линз над последними установлен один из фотоэлементов, а третий Фотоэлемент установлен над полосой под многогранной сканирующей призмой, установленной точно над осью прокатки, выход каждого из боковых фотоэлементов соединен через соответствующий формирователь импульсов с входом одного из триггеров, выход третьего фотоэлемента через соответствующий формирователь импульсов соединен с вторыми входами обоих триггеров, выходы обоих триггеров через соответствующие элементы сравнения И и счетчики импульсов соединены с входами арифметического устройства, вторые входы элементов сравнения И соединены с выходом генератора импульсов, а выход арифметического устройства соединен с входом блока управления положением полосы.На чертеже представлена функциональная схема устройства.Устройство состоит из лазера 1, фокусирующей 2 и коллиматорной 3 линз, многогранной сканирующей призмы 4, фотоэлемента 5, фокусирующей линзы б, фотоэлемента 7, фокусирующей линзы 8, приводного двигателя 9, вращающего призму 4, триггера 10, генератора 11 импульсов, триггера 12, элементов И 13-14, счетчиков 15-16 импульсов арифметического устройства 17, блока 18 управления положением полосы 19 усилителя, формирователя 20, Фотоэлемента 21, усилителей- Формирователей 22-23 импульсов. Устройство работает следующим образом.Луч лазера 1, проходя через фокусирующую 2 и коллиматорную 3 линзы, преобразуется в луч-штрих и попадает на вращающуюся многогранную призму 4, приводимую во вращение двигателем 9, далее луч-штрих, параллельный краю полосы 19, сканирует поверхность полосы в направлении слева направо. Лазерный луч-штрих, отраженный от левого края полосы, с помощью линзы б фокусируется на фотоэлементе 5. Выходной сигнал Фотоэлемента 5 с помощью усилителя-формирователя 20 импульсов преобразуется в логический сигнал, причем управление осуществляется по его переднему фронту. Сигнал с выхода усилителя- формирователя 20 поступает на первый вход триггера 10, на выходе которого формируется сигнал "1", поступающий на первый вход элемента 13 И, на второй вход элемента 13 И поступает импульсный сигнал генератора 11 импульсов. Выход элемента 13 И подключен к входу счетчика 15 импульсов.Таким образом, предлагаемое устройство обладает тем преимуществом, что вследствие расширения его функциональных возможностей, оно позволяет контролировать ширину полосы в любой точке прокатного стана (в межклетевом промежутке на выходе стана и т.д.), что, в свою очередь, позволяет избежать установки специальных устройств для измерения ширины и значительно удешевить стоимость оборудования цеха. Исключение высокоточных оптических элементов, таких как рефлектор, лучерасщепительная призма и другие, позволяет 55 60 65 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 При прохождении сканирующего луча через ось прокатки, на которой установлен фотоэлемент 21, на выходе последнего появляется сигнал, который через усилитель-формирователь 22 преобразуется в сигнал логического уровня и поступает на второй вход триггера 10, переводя его в состояние логического "0", при этом сигнал "0" с выхода триггера 10 запрещает прохождение импульсов от генератора 11 на счетчик 15.Таким образом, в счетчике 15 будет записано число импульсов, пропорциональное расстоянию от края полосы до оси прокатки. Одновременно сигнал с выхода фотоэлемента 21, через усилитель-формирователь 22 поступает на первый вход триггера 12, переводя его в состояние, при котором на его выходе появляется сигнал логической "1", поступающий на второй вход элемента 14 И на первый вход которого подключен выход генератора 11 импульсов. Выход элемента 14 И подключен к входу счетчика 16. Счет импульсов в счетчике 16 будет продолжаться до тех пор, пока сканирующий луч лазера не пересечет правый край полосы. При этом на выходе фотоэлемента 7 исчезнет сигнал, а с помощью усилителя-формирователя 23 импульсов будет сформирован управляющий по заднему фронту сигнал логической "1", поступающий на второй вход триггера 12 и переводящий его в состояние, при котором на его выходе появляется сигнал логического "0", служащий сигналом окончания счета счетчиком 16, Выходы счетчиков 15 и 16 подключены ко входам арифметического устройства 17. Арифметическое устройство 17 вычисляет сумму и разность содержимого счетчиков 15-16, Сигнал суммы, пропорциональный ширине полосы, поступает на индицирующее устройство (на чертеже не показано), а сигнал разности, пропорциональный смещению полосы, поступает на вход блока 18 управления "0" положением полосы и далее на исполнительный ф механизм (на чертеже не показано).использовать устройство в сложныхусловиях, а установка фотоэлементовнад полосой улучшает условия эксплуатации, срок службы последних,вследствие чего улучшается надежностьустройства и повышается достоверность его показаний, так как исключаются-ложные срабатывания.Применение устройства для центрирования-полосы относительно оси прокатки, например на непрерывных широко полосных станах холодной прокатки,позволит повысить производительностьстана за счет повышения заправочнойскорости полосы.Изобретение позволит повысить скорость полосы при задаче ее в станедо 2 м/с, что повысит производительность стана на 2. При годовойпроизводительности стана 1 млн. тпроката это составит 20 тыс. т проката в год.Годовой зкономический эффект можно определить по формулеЭ= (С- .," - 100) Л,25где С- условно-постоянная частьзатрат по переделу руб;В - процент повышения производительности стана после внедрения устройства; 30А - производительность станапосле внедрения устройстваПри условно-постоянной части затрат по переделу, равной 6,82 руб., годовой экономический эФфект соста вит: Э=(6,82 - б 2 100) 1020000=. Таким образом, годовой экономический эффект от внедрения устройства составляет 143 тыс. руб. на 1 млн. т проката.Формула изобретения45Устройство для центрирования полосы относительно оси прокатки на непрерывном широкополосном прокатном стане, содержащее лазер, фокусирупщую и коллиматорную линзы,многогранную сканирующую призму,два фотоэлемента, элемент И, генератор импульсов, счетчик импульсов,при этом лазер оптически связан через фокусирующую и коллиматорнуюлинзы с многогранной сканирующейпризмой, генератор импульсов черезэлемент И соединен с входом счетчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения надежностиработы устройства и улучшения качества полосы за счет расширенияфункциональных воэможностей устройства, в него введены третий фотоэлемент, второй счетчик импульсоввторой элемент И, вторая и третьяФокусирующие линзы, два триггера,три Формирователя импульсов, арифметическое устройство и блок управления положением полосы, причем каждая из фокусирующих линз установлена над одной из боковых кромок полосы, в фокусе каждой из этих линзнад последними установлен один изфотоэлементов, а третий фотоэлементустановлен над полосой под многогранной сканирующей призмой, установленной точно над осью прокатки, выходкаждого из боковых Фотоэлементовсоединен через соответствующий формирователь импульсов с входом одногоиз триггеров, выход третьего фотоэлемента через соответствующий формирователь импульсов соединен с вторыми входами обоих триггеров, выходыобоих триггеров через соответствующие элементы И и счетчики импульсовсоединены с входами арифметическогоустройства, вторые входы элементов Исоединены с выходом генератора импульсов, а выход арифметического устройства соединен с входом блока упоавления положением полосы,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ФРГ Р 1294048,кл. 42 Э 1/15, опублик. 1969.2. "1 гоп апд вйее 1 еп 91 пеег",гуопе, 1976, чо 1. 53, Р 6, р. 49./5 филиал ППП "Патент", г. Уягород, ул. Проектн аказ 8884,/10 ВНИИПИ ГосУДа по делам и 113035, Москва, ираж стве обре Ж45ого комитета СС ний и открытий Раушская наб