Устройство для контроля натяжения материалов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()949361 уф (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30. 01. 81 (21) 3241913/18-10 с присоединением заявки М

th)) М К 3

G 01 L 5/10

G 05 D 15/011

В 65 Н 23/22

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 070882, Бюллетень М 29

Дата опубликования описания 07.08.82 (33) УДК531.7813

:б21.317.39 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.И.Печук и В.Ю.Скрипчук (71) Заявитель

Киевский институт автоматики им. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАТЯЖЕНИЯ

NATEPHAJIOB

Изобретение 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 1 °

Однако 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 направляющих ролика, два датчика силы, измерительный прибор, включающий компенсатор начальной нагрузки и компенсатор натяжения, соединенные последовательно и подключенные к усилителю, к выходу которого подключен ,двигатель, кинематически связанный с преобразователем перемещения, выход которого кинематически связан с компенсатором натяжения, указателем отсчетного устройства, записывающее устройство, кинематически связанное с.выходом измерительного прибора, устройство сигнализирующее, один .вход которого кинематически соединен с выходом измерительного прибора, а другой вход — с задатчиком предельного значения натяжения, регулятор, соединенный последовательно с измерительным прибором, датчик которого кинематически связан с преобразователем перемещения, а также последовательно с задатчиком натяжения.

Преобразователь содержит два канала: измерения натяжения и формирования регулирующего сигнала. Преобразователь натяжения в силу, датчи25 ки силы, измерительный прибор образуют канал измерения, который является общим для обоих каналов.

Канал формирования регулирующего сигнала включает измерительный .ка30 нал и регулятор, которые соединены

94936 1 последовательно. Поэтому точность и быстродействие формирования регулирующего сигнала определяется точностью и быстродействием измерительного канала и регулятора 12g.

Однако требования к точности и быстродействию каналов измерения и формирования регулирующего сигналов различны для быстродействующих систем автоматического регулирования. Обычно требования к точности и быстродей- р ствию формирования регулирующего канала выше, чем к каналу измерения.

Канал формирования регулирующего сигнала в известном преобразователе даже при быстродействующем регуляторе оказывается инерционным вследст15 вие малого быстродействия измерительного канала.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия формирования регулирующего сигнала.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве второй вход регулятора соединен с выходом компенсатора начальной нагрузки измерительнОго блока. 25

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство для контроля натяжения состоит из преобразователя натяжения в силу, включающего силовоспринимаю- 30 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 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- 60 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 ролик ° Под действием этого веса датчики 3 выдают начальный сигнал

U»= П + V (1) где V — составляющая сигнала датчика от воздействия веса силовоспринимающего ролика, И вЂ” составляющая сигнала датчиков от воздействия веса материала.

Начальный сигнал U>> 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 дБ„р и в канале измерения aU«при

Пк„= 0 равен Uvp 11 ки Пдн

3а счет разности скоростей V u

7 тянущих станций, включающих тянущие валки 17 и двигатели 18, в материале 16 создается натяжение F.

Натяжение F с помощью трехвалковой системы 1, 2 преобразуется в усилие Q, которые связаны следующей функциональной зависимостью

Q = 2F sin—

С(2 где c(- угол обхвата материалом силовоспринимающего ролика.

При постоянстве угла с усилие Я пропорционально натяжению F. Постоянство угла обхвата достигается использованием тензорезисторных бесклеевых датчиков, обладающих большой жесткостью (деформация не более

50 юк), что позволяет повысить точность измерения.

Под действием усилия Q датчики 3 вырабатывают сигнал

А Аи дГ (4) где U — составляюЩая сигнала датчиков от воздействия натяжения.

В канале формирования регулирующего сигнала (точки а-б) и в канале измерения (точки а-в) при V = 0 разностный сигнал равен к 1 кр Пки = У А — СУ„н = U p, (5) 94936 1 чении измерительного прибора и регулятора — 0,54 и 0,2 с соответственно, т.е. погрешность уменьшается в два раза, а быстродействие увеличивается в 50 раз.

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 5730/25 Тираж 887 Подписное

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

В к канале Формирования регулирующего сигнала сигнал 1.1А„ сравнивается в регуляторе 13 с сигналом П задатчика 14 натяжения, разностный сигнал которого равен

dhuk1 U F зг ° (6)

Регулятор 13 формирует регулирующий сигнал по значению разностного сигнала ьц„ . км

В канале измерения сигнал д11 усиливается усилителем .8 и подается на двигатель 8. Двигатель вращается и через преобразователь 10, кинемати-. ческую связь 12 воздействует на компенсатор 6 натяжения, который выра- 15 батывает сигнал U1

Р пропорциональной натяжению F В момент, когда

U = Б (7) 20 а разностный сигнал Ь1.1 равен нулю кн улю, двигатель 9 останавливается. Значение натяжения Г определяется по отсчетному устройству 11, кинематически связанному с двигателем 9.

Использование предлагаемого устройства позволяет значительно ïîâûсить точность и быстродействие формирования регулирующего сигнала. Так, например, при погрешности измерительного прибора +0,5Ъ и быстродействии 10 с, погрешности регулятора 0,5Ъ и быстродействии 0,2 с канал формирования регулирующего сигнала при последовательном включении

35 измерительного прибора и регулятора имеет погрешность 1% и быстродействие 10,2 с, а при параллельном вклю.сы иы Ф

M:L 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 экспертизе

1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации на приборы

КС2 Т0-994, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

9536661,, кл. В 65 Н 23/22, G 05 D 13/16, 1970 (прототип) :