一種三輥式帶材表面張力測量裝置的製作方法

2023-05-29 07:09:36

專利名稱：一種三輥式帶材表面張力測量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及冶金工業檢測技術領域，特別涉及金屬帶材生產軋制 現場對其表面拉伸張力的實時在線測量。
背景技術：
在當今工業測控中，帶鋼張力測量大多採用三輥式帶鋼表面張力測量 儀，該裝置包括底架、導向輥、測力輥、傳力支架、傳感器、輸出顯示儀 表。其中，傳感器為專用的壓磁式測力傳感器，專用的輸出顯示儀表可將 測力傳感器輸出的電信號轉換成數字量，並通過計算後顯示測量值。
這種裝置存在問題，包括 一是測力傳感器、輸出顯示儀表均為專用 儀器，無通用性，更換及維護成本高。二是現場設備安裝工藝要求高，入 角和出角難以校調達到安裝精度，影響測量結果。

實用新型內容
本實用新型的技術問題是提供一種三輥式帶鋼表面張力測量裝置，它 採用通用的測力傳感器，降低維護費用，並能準確測量帶材表面張力。
為解決上述技術問題，本實用新型提供一種基於可編程控制器處理的 三輥式帶鋼表面張力測量裝置，包括導向輥、測力輥、傳力支架、傳感器、 底座，測力輥的中心到兩個導向輥的中心距相等，兩個導向輥的標高一致， 使帶材相導向輥的入角和出角相等；還包括可編程控制器和張力顯示器， 可編程控制器與所述傳感器連接，通過接收和處理傳感器的電信號，向張 力顯示器輸出測量結果。
作為優選方案，所述可編程控制器包括，電源模塊、CPU模塊、A/0 模塊、D/l模塊、稱重模塊。其中，稱重模塊，其作用是將傳感器輸出的 毫伏信號轉換成對應的數字力值，以內部總線送給CPU模塊，並以TTY
接口模式送至張力顯示器；A/0模塊，其作用是將所測得的張力值數字信 號轉換成模擬電信號，輸出給工業製造現場的實時控制系統及相關執行機 構；D/I模塊，其作用是接受操作人員的處理指令並轉換為數位訊號給CPU 模塊；CPU模塊，其作用是將稱重模塊轉換的數字力值按照前述的函數 計算式計算，並將結果發送到TTY接口，同時將其餘各個模塊的狀態按 照規定的程序進行處理。
進一步地，所述A/0模塊與工業製造現場的實時控制系統之間通過隔 離器連接。
作為優選方案，所述傳感器為兩個，分別連接所述可編程控制器。
再優選地，所述稱重模塊包括兩個通道，所述傳感器分別通過該通道與 可編程控制器連接。
作為更加改進方案，本實用新型提供的三輥式帶材表面張力測量裝置， 還包括鉸鏈和過載保護器，所述傳力支架和底座的一端通過鉸鏈連接；過 載保護裝置安裝在底座上，其頂部與傳力支架保持毫米級間隙。
本實用新型所採用了通用傳感器和可編程控制器，既實現了準確測量 的要求，又大幅度降低了維護成本。本實用新型採用了雙通道的稱重模塊， 當一個傳感器出現故障，系統仍可正常運行，提高了設備的可靠性。另外， 通過加裝過載保護裝置，防止傳感器因過載而損害，減低了設備的故障率。


圖1為三輥式帶材表面張力測量裝置一次部件的結構主視圖。 圖2為三輥式帶材表面張力測量裝置總體結構示意圖。
以下結合附圖對本實用新型的技術方案作進一步具體說明。
具體實施方式
本實用新型從功能上劃分為一次部分和二次部分， 一次部分為現場測 量的構造部分，二次部分為計算處理顯示輸出部分。如圖1所示的一次部 件的結構主視圖，包括底座1、導向輥3、導向輥座5、導向輥支架13、 測力輥4、測力輥支架14、傳力支架2、傳感器，傳感器包括第一傳感器
6和第一傳感器16，絞鏈8、過載保護裝置9。底座1為框架結構，是整 個一次部分的基礎，水平固定於地面，導向輥座5分別固定安裝在底座1 上兩端的中間，導向輥支架13固定在導向輥座5上，支撐導向輥3，兩 個導向輥的水平標高一致。傳力支架2也為框架結構，位於兩個導向輥座 5的中間，通過絞鏈8和第一傳感器6、第二傳感器(圖1中被遮擋，未 示出)安裝在底座1上，傳力支架2與底座1二者所在的平面平行。測 力輥支架14安裝在傳力支架2上，支撐起測力輥4，測力輥4的中心到 兩個導向輥3的中心距離相等。帶鋼7經過兩個導向輥3和測力輥4時， 其相對於導向輥3的入角a和出角p，角a、 p為預設參數，且0(=(3。測 力部件傳感器6為國產通用型稱重傳感器，位於測力輥4中心的正下方， 傳感器6的承力軸線與測力輥4的中心垂線重合。在底座1和傳力支架2 之間還安裝過載保護裝置9，過載保護裝置9安裝在底座1上，距傳力支 架2的下表面有0.5mm的間隙，當出現崩帶的情況，過載保護裝置可有 效地防止傳感器損壞。
除了底座1在水平面的安裝外，上述各部件的安裝均在一次部分的制 造廠房的同一基準水平面上完成，形成整體結構用於運輸、吊裝、安裝， 減少現場的安裝校調環節，確保帶鋼7相對導向輥3的入角a和出角(3 相等。
圖2為三輥式帶材表面張力測量裝置總體結構示意圖。圖2中虛線以 上部分為一次部分的局部側面示意圖，包括傳力支架2、第一傳感器6、 第二傳感器16和底座1，第一傳感器6、第二傳感器16分別位於傳力支 架2和底座1的邊框上。圖2中虛線以下部分為三輥式帶材表面張力測 量裝置的二次部分。可編程控制器為西門子生產的S7-300PLC，它包括1 個電源模塊1個、CPU模塊、1個A/0模塊、1個D/I模塊、4個稱重模 塊，4個張力顯示器通過TTY接口分別與4個稱重模塊連接，每個稱重 模塊包括A通道和B通道，如圖2所示，A通道和B通道分別連接第--傳感器6、第二傳感器16。傳感器與稱重模塊之間採用6線制接線方式， 屏蔽線接地。
設帶鋼的張力為T，測力輥所測的壓力為F，則張力T與壓力F之間
的函數關係式為 F
formula see original document page 6式中F為稱重傳感器的測量值(變量)
T為通過計算得到的張力值(變量)
a、 e分別為帶鋼相對導向輥的入角和出角，0=3且為常數。 測量時，帶鋼在張力T的作用下，對測力輥施加壓力F，則傳力支架 2有以絞鏈8的中心為原點，向逆時針方向旋轉之趨勢；第一傳感器6、 第二傳感器化作為支點分別承受大小為F/2的作用力，其同時向傳力支 架施以大小與F/2相等，方向與壓力F相反的作用力，使傳力支架平衡。 接收第一傳感器6、第二傳感器16同時分別向A通道和B通道輸出與F/2 對應的毫伏值的模擬電信號。稱重模塊將第一傳感器6、第二傳感器16 輸出的毫伏電信號分別進行A/D轉換，轉換成對應的數字力值，送致CPU 模塊。CPU模塊將稱重模塊轉換的數字力值按照前述的函數計算式計算， 並將結果發送到稱重模塊的TTY接口 ，通過與TTY接口連接的張力顯示 器顯示測量出的張力值。同時，A/0模塊將所測得的張力值通過隔離器分 別轉換成4-20mA和1-5V的模擬信號，輸出給工藝計算機和現場的DCS 系統，供其進行實時控制。另外，D/l模塊用於接受操作人員按何種模式 處理力的指令。在本裝置正常工作情況下，稱重模塊將兩個通道的信號求 和後得到一次部分測量出的壓力F;但是，在有一個傳感器損壞的情況下， 系統可根據操作人員的指令，將可用傳感器傳來壓力的二倍作為應測得的 壓力F。
最後所應說明的是，以上具體實施方式
僅用以說明本實用新型的技術 方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領
域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者 等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本 實用新型的權利要求範圍當中。
權利要求1、一種三輥式帶材表面張力測量裝置，包括導向輥、測力輥、傳力支架、傳感器、底座，測力輥的中心到兩個導向輥的中心距相等，兩個導向輥的標高一致，帶材相導向輥的入角和出角相等；其特徵在於，它還包括可編程控制器和張力顯示器，可編程控制器與所述傳感器連接，通過接收和處理傳感器的電信號，向張力顯示器輸出測量結果。
2、 根據權利要求1所述的三輥式帶材表面張力測量裝置，其特徵在於，所述可編程控制器包括，電源模塊、CPU模塊、A/0模塊、D/l模塊、稱重 模塊；其中，稱重模塊，其作用是將傳感器輸出的毫伏信號轉換成對應的數字力值， 並以TTY接口模式送致張力顯示器；A/0模塊，其作用是將所測得的張力值轉換成模擬信號，輸出給工業 製造現場的實時控制系統及相關執行機構；D/I模塊，其作用是接受操作人員的處理指令並轉換為數位訊號給CPU模塊；CPU模塊，其作用是將稱重模塊轉換的數字力值按照前述的函數計算 式計算，並將結果發送到TT丫接口，同時將其餘各個模塊的狀態按照規定 的程序進行處理。
3、 根據權利要求2所述的三輥式帶材表面張力測量裝置，其特徵在於， 所述A/0模塊與工業製造現場的賣時控制系統之間通過隔離器連接。
4、 根據權利要求2所述的三輥式帶材表面張力測量裝置，其特徵在於， 所述傳感器為兩個，分別連接所述可編程控制器的相關模塊。
5、 根據權利要求4所述的三輥式帶材表面張力測量裝置，其特徵在於， 所述稱重模塊包括兩個通道，所述傳感器分別通過該通道與可編程控制器連 接。
6、 根據權利要求1至5之一所述的三輥式帶材表面張力測量裝置，其 特徵在於包括鉸鏈和過載保護器，所述傳力支架和底座的一端通過鉸鏈連 接；過載保護裝置安裝在底座上，其頂部與傳力支架保持毫米級間隙。
專利摘要本實用新型涉及冶金工業檢測技術領域，特別涉及金屬帶材生產軋制現場對其表面拉伸張力的實時在線測量裝置。它提供了一種三輥式帶材表面張力測量裝置，包括導向輥、測力輥、傳力支架、傳感器、底座、可編程控制器和張力顯示器，可編程控制器與所述傳感器連接，通過接收和處理傳感器的電信號，向張力顯示器輸出測量結果。它採用了通用傳感器和可編程控制器，既實現了準確測量的要求，又大幅度降低了維護成本。同時，本實用新型採用雙通道稱重模塊，當一個傳感器出現故障，系統仍可正常運行，提高了設備的可靠性。另外，本測量裝置還加裝有過載保護裝置，能防止傳感器因過載而損害，減低了設備的故障率。本實用新型在冷軋薄板廠、矽鋼廠、銅板廠等帶材生產線有著廣泛的應用前景。
文檔編號G01L5/10GK201186296SQ20082006623
公開日2009年1月28日 申請日期2008年3月27日 優先權日2008年3月27日
發明者呂曜鋼, 朱文清, 王衛平, 王靖強, 玖 陳, 陳曉靈 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司