Устройство для контроля профиля валка

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОФИЛЯ ВАЛКА, содержащее первый, второй и третий вихретоковые преобразователи , выполненные по автогенераторной схеме, соответственно три узла выделе ния сигналов разностной частот, связанные по первым выходам с автогенера торами соответствующих преобразователей , опорный генератор, подключенный выходом к второму входу второго уэла выделения сигнала разностной частоты, три функциональных преобразователя, вхошы которых соединены с выходами соответствующих узлов выделения сигналов разностной частоты, а выходы соотвественно через первый, второй и третий масштабирующие ycилv тeли с коэффициентами а , 2, b связаны с входами узла алгебраического суммирования, вихретоковые преофазователи размещены на оснсжании в плоскости, перпендикулярной к оси контролируемого валка, и их оси пересекаются в одной , траектория которой при отаосительном перемещении основания и валка проходит по оси валка или в непосредственной близости от нее, а масштабирующие коэффициенты а и Ъ первого и третьего усилителей выбраны из соотношений einpi 61П(Л -, e(ott(Jr .i«(o(-tp) где об и 5 - углы, образуемые осями (Л соответственно первого и третьего вих- С ретоковых преобразователей с осью второго преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено вторым опорным генератором, к выходу которого подключены вторые входы первого и эо vi Четьего узлсж выделения сигнале разностной частоты, генераторы выполнены раэночастотными в соответствии с соотнсшением , 91П -2 (einot- ) где iI - частота первого опорного генератора и среднего датчика в отсутствие металла, 1 - частота второго опорного генератора и крайних датчиков в отсутствие металла.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

I (191 (11) 3(50 5 01 В 7/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

sin Pi чin ю(6 n(g,t p) Мп(a p)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 3428 1 1 1/18-28 (22) 22.04,82 (46) 23.04.84. Бюл. М 15 (72) О.Н.Мельников,, И.И. Альтерман и В.А. Смоленцев (71) Опытное производственно-техническое предприятие Уралчерметавтоматика» (53) 621.317.39:531.717 (088.8) (56) 1. Цифровое устройство для измерения прокатных валков при шлифовке, ИКП-3. Отчет по научно-исследовательской работе, N гост. регистрации

74054046, инв. N 6475609, 1977,.

Омский политехнический институт, УДК

536.72.62 1. 77 l.

2. Патент Великобритании

М 1308439, кл. g 01 В 7/12, 1973.

3, Заявка Великобритании

N 1525697, кл. g 01 В 7/34, 1978 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ЙЛЯ КОНТРОЛЯ

ПРОФИЛЯ ВАЛКА, содержащее первый, второй и третий вихретоковые преобразователи, выполненные по автогенераторной схеме, соответственно три узла выделения сигналов разностной частоты, связанные по первым выходам с автогенераторами соответствующих преобразователей, опорный генератор, подключенный выходом к второму входу второго узла выделения сигнала разностной частоты, три функциональных преобразователя, входы которых соединены с выходами соответствующих узлов выделения сигналов разностной частоты, а выходы соотвественно через первый, второй и третйй масштабируюшие усилители с коэффициентами а, 2, Ь связаны с входами узла алгебраического суммирования, вихретоковые преобразователи размещены на общем основании в плоскости, перпендикулярной к оси контролируемого валка, и их оси пересекаются в одной то(ке, траектория которой при относительном перемещении основания и валка проходит по оси валка или в непосредственной близости от нее, а масштабирующие коэффициенты а и Ъ первого и третьего усилителей выбраны з соотношений где Ф и P - углы, образуемые осями соответственно первого и третьего вихретоковых преобразователей. с осью второго преобразователя, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено вторым опорным генератором, к выходу которого подключены вторые входы первого и третьего узлов выделения сигналов разностной частоты, генераторы выполнены разночастотными в соответствии с соотношением

11 юп (®(И

Э (ем(кt s n p) где 1(- частота первого опорного генератора и среднего датчика в отсутствие металла, 1 — частота второго опорного генератора и крайних датчиков в отсутствие металла.

1087771

Изобретение относится к области контрольно-измерительной технике и может быть испошзовано для измерения профиля поверхности тел вращения в процессе

IIx o6pa6oTKII s частности, для контроля 5 профиля прокатных валков s процессе ее шлифования.

Известно устройство измерения профиля валка в процессе его шлифования ., содержащее контактный датчик церемеще- 10 ния, установленный в центре опиракяцейся иа обрабатываемый валок ско6ы, нри перемещении которой вдоль образующей валка в каждом ere сечении датчиком замеряется откжюение радиуса валка OT 15 заданного значении fl)

Недостаток етого устройства заключается в значительной погрешности измере-. ния ° котщюя Офсловдена потерями еОИ такта скобы и датчика с поверхностью 20 . Обрабатываемого изделия II@-sa его вибрации В а)щи из- ю наличия на ней

Олцаждяимюй эмульсии, абразивной к металлической пыли.

Известки также способ и устройство 25 для измерения точки прокатных валков на прокатных станах s процессе прокатки с помощью жести бесеонтактных датЧИЕОВ ЗВЗОРВ, РВСИОЛОжЕННИХ ДВУМЯ сИМметричяыми гя ши1ми на диаметрально 30 . Разнесеииых относительно продольной оси вагаа балиах, которые формируяхе сигналы хараетеризуюшие суммарные эазОры по краям и s середине бочки валка, при этом продольный профиль валеа Определя" 35

10т кае мщйиэсть диаметров в центр9 и о краям валка (2).

Однако изеа отсутствия цолиой информации О продольном профиле валка (щюфиль еоитфолируется только НО Tpelvl 40 сечениям) и необходимости установки шести датчиков и диаметральной плоскос ти валка способ на вальцещиифовальних станках ие макет быть реализован.

Наиболее близким к изобретеии)ю iro 45 тешической сущности явлиется устройствО для контроля профиля saoEaр содер жащее первый, второй и третий вихрето коиме преобразователи, выполненные по

Ввтогеиераторной схеме, соответственно 50 три узла выделения сигналов разностной частоты» связанные по первым выходам с автогеиераторами с преобраэователвй, жорный генератор, подключенный выходом к второму входу 55 второго узла выделения сигнала разностной частоты, три функциональных преображюателя, входы которых соединены с выходами соответствующих узлов выделения сигналов разностной частоты, выходы соответственно через первый, второй и третий масштабирующие усилители с коэффициентами а, 2 b, связаны с входами узла алгебраического суммировании, вихретоковые преобразователи размещены на общем основании в плоскости, перпендикулярной к оси контролируемого . валка, и Мх. оси пересекаются в одной точке, траектория которой при относительном перемещении основания и валка проходит по оси валка или в непосредственной биизости от нее, а масштабирующие коэффициенты d и Ь первого и третьего усилителей выбраны иэ соотношений

«2 etna 1 2 61 о=2 Ь-2

6Ю(фt P) Silt (eL t P) где с и (3 - углы, образуемые осями соответственно первого и третьего вихретоковых преобразователей с осью второго нреобраэователя.

Результат совместной обработки промасштабированных сигналов датчиков формируется в узле алгебраического суммирования в виде

Б ОР1бЪРр -292

Данное устройство обеспечивает контроль всего продольного профиля изделия с повышенной точностью эа счет исключения влияния вибрации на результат измерений как самого обьекта контроля, так и основания с датчиками (3)

Однако обеспечиваемая известным устройство точность контроля недостаточнае

Белью изобретения является повышение точности контроля.

Цель достигается тем, .что устройство для контроля валка, соодержащее первый для контроля профиля валка, содержащее первый, второй и третий вихретоковые преобразователи, выполненные по автогенераторной схеме, соответственно три узла выделения,сигналов раэностной частоты, связанные по первым выходам с автогенераторами соответствующйх вих; ретоковых преобразователей, опорный генератор, подключенный выходом к второму входу второго узла выделения сигнала ревностной частоты, три функциональных преобразователя, входы которых соединены с выходами соответствующих узлов выделения сигналов .разностной частоты, а выходы соответственно через певвый, второй и третий масштабирующие

1087

sin { gin oL б ъ(0 ® бЮ(ф, (1!

5 где ос и p — углы, образуемые осями соответственно nepsoro и третьего вих- 20 ретоковых преобразователей с осью вто« рого преобразователя, снабжено вторым опорным генератором, к выходу которого подключены вторые входы первого и третьего узлов выделения сигналов 25 разностной частоты, опорные генераторы выполнены разностными в соответствии с соотношением

sin (< Р1 зо

{ 2 (Sin Ос t Sill Р)2 где 11 - частота первого опорного генератора и среднего датчика в отсутствие металла.

- частота второго опорного гене-З5 ратора и крайних датчиков в отсутствие металла.

На чертеже приведена блок-схема устройства для контроля профиля валка. . Устройство содержит воспринимающую 4О

° изменение высоты поверхности контролируемого валка систему иэ трех вихретоковых автогенераторных преобразователей 1 - 3, размещенных на общем ос новании 4 в один ряд таким образом, что45 их оси измерения лежат в одной плоскос ° ти и пересекаются под углами К и Р относительно оси среднего преобразователя 2. з усилители с коэффициентами а, 2, Ъ связаны с входами узла алгебраического суммирования, вихретоковые преобразователи размещены на общем основании в плоскости, перпендикулярной к оси конт»: 5 ролируемого валка, и их оси пересекают-. ся в одной точке, траектория которой при относительном перемещении основания и. валка проходит по оси валка в непо» средственной близости от нее, а масшта- 1О . бирующие коэффипиенты а и Ь первого и третьего усилителей выбраны иэ corn ношений

771 4 тория точки "0 их пересечения при перемещении основания вдоль sama cowaдает с осью валка или проходит вблизи нее.

Преобразователь 2 имеет возможность перемещения в вертикальной плоскости с помопп ю винтового механизма 6 для обеспечения между этим преобразователем и поверхностью валка зазора, соответствующего зазорам крайних преобразо. вателей 1 и 3, величина которьпс определяется скользящими опорами 5.

Автогенераторы вихревых преобразова телей 1 - 3, связаны соответственно с узлами 7 - Э выделения сигналов разностной частЬты. Второй вход узла 8 выделения разностной частоты подклю-., чен к первому опорному генератору, 10, а вторые входы узлов 7 и 8 - к второ-. му опорному генератору 13.

С выходами узлов 7 - Э выделения раэностной частоты соединены входы функпнонажных преобразователей 1214, выходы которых через масштабируюшие усилители 15 — 17 соединены с входами узла алгебраического суммированияя, выход которого является выходом устройства.

Узлы 7 — 9 выделения равностной частоты могут быть выполнены по прин» ципу выделения биений на диодных смесителях. В качестве опорных генерато- ров 10 и 11 могут быть испоаьзованы

ЬC генераторы. Частота генератора 10 ({Я) c частотой генератора 1 1 (f l )

sin+(oui p) связана соотношением 1= { 2, р sin К wein (3 йииеаризующие преобразователи 1214 выполнены на преобразователях час- . тота - ток с логарифмической зависимостью тока от частоты.

Узлы 15 - 17 масштабирования по строены на резистивных делителях (потенцнометрах) при следующем выборе коэффициентов усиления: г узел 15, масштабирующий сигналы первого крайнего датчика(образованного узлами 1, 7, 12), имеет коэффипиент

Основание выполнено подвижнымимеет скользяшие по поверхности валка опоры 5, с помощью которых осуществля. ется привязка устройства к объекту контроля. При этом основание 4 устанавлива-55 ется таким образом„что плоскость, в которой лежат оси преобразователей 13, перпендикулярна к оси валка, а траекК а=2м

gin Ь

Gin (at+ ) узел 16, масштабируюший сигналы второго среднего- датчика (элементы 218-13), имеет коэффипиент 2К, узел 17, масштабируюший сигналы второго крайнего датчика (элементы 3-

9-14), имеет коэффициент

1087771

2Кg 6»п (3

S»n(g.yI»t) И 9 арпа| о 2 "" » и 7Vgg»tsar, — Ьь»

9»A (»t„» p) И

45

При этом в узле 18 алгебраического суммирования согласно выражению (Qî i 0 о 0 ) формируется некоторая выходная величина, которая находится в зависимости от расстояний между вихретоковыми преобразователями 1-k..Ü2к . »""

s»n(g, » ® где К - любой постоянный коэффициент, 5

Узел 18 алгебраического суммирования выполнен на операционном усилителе.

Устройство работает следующим образом.

В отсутствие изделия (основание 4 .Поднято над валком) начальная частота преобразователя 2 равна частоте it генератора 10, а начальные частоты преобразователей 1 и 3 - частоте f генератора 11. Разностные частоты на вы- >5 ходах узлов 7 — 9 выделения раэностной частоты равны нулю (с точностью до начальной балансировки) .

При установке основания 4 опорами 5 на валок частоты преобразователей 13 отклоняются от начальных значений, . и на выходах узлов 7 — 9 выделвния разностной частоты появляются сигналы разностной частоты Й» (оъжлонение частоты преобразователя 1 cn опорной . частоты,f g ), 6 k g» (отклонение часто ты преобразователя 2 От опорной частоты 1» ) и h | qg (отклонение частоты преобразователя 3 от опорной частоты f )

Сигналы h4»g, 64 g, 4 f qg посту» 30 пают на вхоДы функциональных преобразователей 12 - 14, формирующий соотвественно на своих выходах напряжения

g, =,Ьь|,о".=к,Ьь|,, ".= «п м которые затем в узлах 15 - 17 приво35 дятся к масштабу - умножаются на коэффициентыо, 2к, Ьк и поступают на входы узла 18 в виде, 3 и поверхностью валка (от зазора) в месте исходной установки устройства и представляет собой начальное значепиеа.

Величина Оэ может быть для удобства контроля приведена к нулю путем подбора зазора к< среднего преобразователя 2 с помощью винтовго механизма 6.

На этом установка устройства в исходное состояние заканчивается.

Далее при перемещении основания 4 с вихретоковыми преобразователями 1

3 вдэль бочки валка зазоры К», Хя

)(изменяются, а выходной сигнал представляет в каждой точке (вдоль оси валка) текущее значение отклонения диаметра (в масштабе, определяемом коэффициентом 2 КК ) от начального значения в точке, где был выставлен "О", т.е. описывает в процессе перемещения продольный профиль валка. . При появлении в процессе перемещения основания 4 по длине валка в зоне его преобразователей 1 — 3 участков поверхности с другими магнитными свойствами или с изменением их из-за разогрева при шлифовке изменяетсы и глубина проникновения электромагнитного поля в этих участках и выходные сигналы узлов 12 — 14. Однако, благодаря наличию второго опорного генератора и заданному соотношению частот первого и второго генераторов, показания устройства не завнсят от изменения электромагнитных свойств изделия — составляющая выходного сигнала, определяемая изменением этих свойств, при суммировании в узле 18 равна нуво. Таким образом, исключается влияние неоднородности (вдоль валка) электромагнитных свойств изделия на результаты контроля его профиля и повышается точность измерения.

Использование устройства контроля профиля валков обеспечит по учение экономии металла при изготовлении валков и при их эксппуатации, поскольку повышение точности размерной обработки валков позволит вести прокатку в минусовых допусках.

1087771

Составитель А. Куликов

Редактор Т. Кугрышева Техред Т. Маточка Корректор А. Тяско

Заказ 2639/34

Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент" r. Ужгород, ул. Проектная, 4