УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА КОНТРОЛЯ, ДВИЖУЩЕГОСЯ ЛИНЕЙНО ПО РОЛЬГАНГУ И/ИЛИ ОДНОВРЕМЕННО ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ПО СПИРАЛИ

Устройство для определения углового положения объекта контроля (труба, пруток, лист), движущегося линейно по рольгангу и одновременно вращающегося по спирали.
Полезная модель (описание)
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в составе автоматизированных установок ультразвукового контроля для определения углового положения круглого или листового проката (труба, пруток, лист), движущегося линейно по рольгангу и одновременно вращающегося по спирали.
Известно устройство для измерения параметров углового движения объектов, содержащее ротор и статор, выполненные в виде двух дисков из диэлектрического материала, шесть катушек индуктивности и измерительную схему, отличающееся тем, что ротор выполнен из магнитострикционного материала и установлен с возможностью перемещения в газообразную среду между диском из диэлектрического материала, установленным на статор, и крышкой, выполненной в виде диска из диэлектрического материала, при этом устройство дополнительно снабжено возбуждающей катушкой индуктивности, установленной над ротором, и шестью колебательными контурами, гальванически развязанными от измерительной схемы, которые содержат шесть катушек индуктивности, а также секциями шести электродов трех колебательных контуров, расположенных и равномерно распределенных по окружности на стороне статора, обращенной к диску, секциями шести электродов трех колебательных контуров, расположенных и равномерно распределенных по окружности меньшего диаметра на стороне статора, обращенной к диску, секциями общего электрода трех колебательных контуров, расположенных и равномерно распределенных по окружности на стороне ротора, обращенной к диску, над секциями шести электродов трех колебательных контуров, расположенных и равномерно распределенных по окружности на стороне статора, обращенной к диску, секциями общего электрода трех колебательных контуров, расположенных и равномерно распределенных по окружности меньшего диаметра на стороне ротора, обращенной к диску, над секциями шести электродов трех колебательных контуров, расположенных и равномерно распределенных по окружности меньшего диаметра на стороне статора, обращенной к диску, а измерительная схема включает шесть катушек индуктивности подкачки энергии в шесть колебательных контуров и шесть катушек индуктивности считывания частоты резонансных колебаний шести колебательных контуров.
К недостатку известного устройства относится низкая точность измерения угловых скоростей и техническая невозможность осуществления изобретения при перемещении объекта, например, трубы линейно и одновременно по спирали [1].
Известно устройство для измерения геометрических параметров ребристых труб, которое содержит экстремальную систему с измерением производной, генератор образцовой частоты, ключ, датчик наличия трубы, датчик скорости перемещения трубы, датчик оборотов, счетчик наружного диаметра, счетчик толщины стенки, счетчик овальности, счетчик максимального значения высоты ребра, счетчик толщины трубы, счетчик прогиба и счетчик шага ребер.
К недостатку известного устройства относится невозможность его применения для измерений угловых перемещений гладких труб, движущихся линейно по рольгангу и одновременно вращающихся по спирали [2].
Известно устройство для измерения угловых скоростей и перемещений, в котором печатная обмотка ротора закорочена, а статорные обмотки выполнены многослойными, при этом проводники обмоток каждого слоя расположены друг под другом. Устройство может быть использовано для измерения скоростей и перемещений различного рода валов (то есть цилиндрических изделий) при помощи индукционных датчиков угла с печатными обмотками, высокочастотного генератора и счетчика импульсов. Применяется в технике контроля и регулирования.
К недостатку известного устройства относится низкая точность измерения угловых скоростей и техническая невозможность осуществления изобретения при перемещении объекта, например, трубы, линейно и одновременно вращающейся по спирали [3].
Известно устройство для измерения ширины и/или положения металлической полосы или плиты, принятое нами за прототип, которое имеет, по меньшей мере, две измерительные системы, при этом каждая система расположена на стороне металлической полосы или плиты, каждая измерительная система имеет датчик, предназначенный для обнаружения боковых концов металлической полосы, который находится на подвижном элементе, с помощью которого датчик может быть перемещен по прямой линии в направлении Q под прямым углом к продольному направлению L металлической полосы.
К недостатку известного устройства относится невозможность применения для измерений угловых перемещений цилиндрических изделий, например, трубы, движущейся линейно по рольгангу и одновременно вращающейся по спирали [4].
Целью предлагаемой полезной модели является определение углового положения объекта контроля (трубы, прута, листа), движущегося линейно по рольгангу и одновременно вращающегося по спирали (труба, пруток), путем создания устройства, которое учитывает только одну составляющую движения - вращательную, при этом учет угловой координаты происходит независимо от линейного перемещения объекта контроля (далее, ОК - труба, пруток, лист).
Указанная цель достигается тем, что устройство для определения углового положения объекта контроля 1, движущегося линейно по рольгангу и одновременно вращающегося по спирали, содержит раму 2, рычаг 3, роликовый механизм 4, содержащий два одинаковых диска 5, установленные жестко на одной оси 6, на каждом диске установлены три сферических ролика 7, каждый ролик 7 имеет возможность вращения вокруг своей оси 8, обработан по сферической поверхности радиусом R таким образом, что центра сферических поверхностей роликов 7 совпадают, формируя в поперечном сечении огибающую цилиндрическую поверхность радиуса R, часть этой огибающей поверхности L1 проходит по поверхности роликов 7, а другая часть L2 висит в «воздухе», при этом размеры роликов 7 выполнены таким образом, что L1>L2, диски 5 установлены с угловым смещением одного относительно другого, равным 360/2n, градусов, где n - количество роликов 7 на одном диске 5, при этом, огибающая цилиндрическая поверхность R проходит по поверхности одного ролика 7 и по перекрытию двух роликов 7 разных дисков 5-L3, что позволяет формировать непрерывную огибающую цилиндрическую поверхность радиуса R, для снятия угловой координаты поворота объекта контроля 1 на общей оси 6 дисков 5 установлен датчик 9 угловых перемещений.
Кроме того, в устройстве объект контроля 1, например, лист, может двигаться поступательно вдоль и поперек оси вращения 6 дисков 5, при этом поступательное перемещение вдоль оси вращения 6 дисков 5 не оказывает влияния на измерение линейной координаты объекта контроля 1 поперек оси 6 вращения дисков 5.
Рисунки.
Фиг. 1 - общий вид устройства (механизма) - аксонометрия.
Фиг. 2 - сечение в плоскости дисков.
Фиг. 3 - сечение А-А по роликам на общем виде.
Фиг. 4 - сечение по одному ролику.
Фиг. 5 - сечение по роликам.
Фиг. 6 - вид на ролики, установленных на одном диске.
Фиг. 7 - схема перекрытия групп роликов на разных дисках.
Фиг. 8 - опытная модель - фото, вид на датчик оборотов спереди.
Фиг. 9 - опытная модель - фото, вид на датчик оборотов сбоку.
Фиг. 10 - опытная модель - фото, вид на роликовый механизм сбоку.
Конструкция устройства.
Устройство для определения углового положения объекта контроля 1, движущегося линейно по рольгангу и одновременно вращающегося по спирали, содержит раму 2, рычаг 3, роликовый механизм 4, содержащий два одинаковых диска 5, установленные жестко на одной оси 6, на каждом диске 5 установлены три сферических ролика 7, каждый ролик 7 имеет возможность вращения вокруг своей оси 8, обработан по сферической поверхности радиусом R таким образом, что центра сферических поверхностей роликов 7 совпадают, формируя в поперечном сечении огибающую цилиндрическую поверхность радиуса R, часть этой огибающей поверхности L1 проходит по поверхности роликов 7, а другая часть L2 висит в «воздухе», при этом размеры роликов 7 выполнены таким образом, что L1>L2, диски 5 установлены с угловым смещением одного относительно другого, равным 360/2n, градусов, где n - количество роликов 7 на одном диске 5, при этом, огибающая цилиндрическая поверхность R проходит по поверхности одного ролика 7 и по перекрытию двух роликов 7 разных дисков 5-L3, что позволяет формировать непрерывную огибающую цилиндрическую поверхность радиуса R, для снятия угловой координаты поворота объекта контроля 1, на общей оси 6 дисков 5 установлен датчик 9 угловых перемещений.
Кроме того, объект контроля 1, например, лист, может двигаться поступательно вдоль и поперек оси вращения 6 дисков 5, при этом поступательное перемещение вдоль оси вращения 6 дисков 5 не оказывает влияния на измерение линейной координаты объекта контроля 1 поперек оси 6 вращения дисков 5.
Получаемый эффект: надежное определение в составе установок ультразвукового контроля углового положения проката (труба, пруток, лист), движущегося линейно по рольгангу и одновременно вращающегося по спирали, что обеспечивает повышение точности определения дефектов на прокате, концов проката и проч.
Источники информации
1. Патент РФ №2465605
2. А.С. СССР №443251
3. А.С. СССР №618679
4. Патент США №8217377