Устройство и способ измерения состояния износа элементов подшипников скольжения или направляющих элементов - RU2770308C1

Чертежи

Показать все 10 чертежа(ей)

Описание

Изобретение относится к элементу подшипнику скольжения или направляющему элементу в виде сенсорной пластины для прокатных клетей по ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, а также к устройству и способу для измерения состояния износа на опорной поверхности скольжения сенсорной пластины.

В соответствии с уровнем техники из DE 10 2017 205 886 A1 известно устройство и способ определения износа на поверхности износа. При этом применяется датчик износа в виде резистора, который при съеме материала на поверхности износа сам также подвергается механическому съему. Для получения лучшего представления о распределении толщины слоя износа или, соответственно, съема материала по поверхности износа в слое износа может быть расположено и распределено множество датчиков износа.

В основе изобретения лежит задача оптимизации измерения износа на элементе подшипника скольжения или направляющем элементе и, таким образом, также улучшения планирования производства при применении прокатных клетей.

Указанная задача решается благодаря сенсорной пластине с признаками пункта 1 формулы изобретения, устройству с признаками, указанными в пункте 13 формулы изобретения, и способу с признаками пункта 17 или, соответственно, 20 формулы изобретения. Выгодные усовершенствованные варианты осуществления изобретения определены в зависимых пунктах.

Сенсорная пластина по настоящему изобретению служит в качестве элемента подшипника скольжения (скользящей опоры) или направляющего элемента для прокатных клетей и содержит по меньшей мере одну опорную поверхность скольжения, выполненную с возможностью приведения в контакт с деталью и подвергаемую износу при эксплуатации прокатной клети, а также по меньшей мере один датчик износа. Конкретно предусмотрено множество датчиков износа, расположенных таким образом, что они в виде (m x n) матрицы интегрированы в поверхность скольжения. Датчики износа выполнены с возможностью обнаружения съема материала на поверхности скольжения, и для этого каждый из них содержит резистор, образованный по меньшей мере из одного электрического проводника, предпочтительно расположенного таким образом, что он на участках проходит параллельно опорной поверхности скольжения, причем при съеме материала на опорной поверхности скольжения механический съем также происходит на самих датчиках износа.

Настоящее изобретение также предусматривает устройство для измерения состояния износа на опорной поверхности скольжения сенсорной пластины и включает измерительное устройство, содержащее датчики износа указанной выше сенсорной пластины, интегрированные в опорную поверхность скольжения для обнаружения при износе съема материала на опорной поверхности скольжения. Устройство также содержит устройство оценки, соединенное по меньшей мере с возможностью передачи сигналов с датчиками износа или, соответственно, измерительными датчиками, и выполненное с возможностью приема значений сигналов датчиков и, в частности, отдельных датчиков износа. При этом в программном отношении устройство оценки выполнено с возможностью обнаружения изменения, в частности увеличения, значения омического сопротивления электрического проводника определенного датчика износа в зависимости от его собственного съема материала для обеспечения таким образом заключения, на основании обнаруженного изменения значения сопротивления, о величине съема материала на поверхности скольжения и/или об остаточной толщине поверхности скольжения в месте нахождения указанного определенного датчика износа.

В частности, с применением указанного выше устройства настоящее изобретение также предусматривает способ измерения состояния износа элементов подшипников скольжения и направляющих элементов во время работы прокатной клети, согласно которому, в частности, применяют указанное выше устройство. Указанный способ включает следующие этапы:

определение состояния износа на сенсорной пластине по п. 11 и текущей геометрии (топографии) соответствующей опорной поверхности скольжения,

определение состояния износа на сенсорной пластине по п. 12 и текущей геометрии (топографии) соответствующей опорной поверхности скольжения,

выполнение этапов (i) и (ii) для всех сенсорных пластин, установленных на подушках валков и станинах прокатной клети,

передачу измеренных значений, измеренных на этапе (iii), в центральную систему с блоком памяти и обработки результатов, причем каждое из указанных измеренных значений сопоставляют с определенным комплектом валков, состоящим из определенного валка, предусмотренных для него подушек и установленной на них сенсорной пластины по пункту 11 формулы изобретения, и с определенной станиной прокатной клети с сенсорной пластиной по пункту 12 формулы изобретения.

В основе изобретения лежит, прежде всего, тот важный факт, что посредством характерной интеграции множества датчиков износа в виде матрицы (m x n) в поверхности скольжения сенсорной пластины может быть получена более точная, по сравнению с уровнем техники, информация относительно износа на опорной поверхности скольжения указанной сенсорной пластины. Основываясь на этом, настоящее изобретение также позволяет посредством соответствующего анализа данных измерений в вычислительной или, соответственно, центральной системе с блоком памяти и блоком оценки, определить так называемую «подходящую пару" между, с одной стороны, определенными комплектами валков (состоящими из валков, относящихся к ним подушек и закрепленных на них сенсорных пластин), и с другой стороны, определенными станинами прокатной клети, а именно в отношении состояния износа соответствующих сенсорных пластин и "топографии" каждой из указанной пластин на их опорных поверхностях скольжения.

В выгодном усовершенствованном варианте осуществления изобретения может быть предусмотрено, что резистор датчика износа состоит из множества электрических проводников, предпочтительно расположенных, по меньшей мере на участках, параллельно и на различных глубинах относительно опорной поверхности скольжения. Это позволяет, посредством недорогих средств и наряду с этим с большой точностью контролировать различные пределы износа посредством одного типа датчика износа на опорной поверхности скольжения сенсорной пластины.

В выгодном усовершенствованном варианте осуществления изобретения может быть предусмотрено не только то, что сенсорная пластина оснащена множеством датчиков износа в ее поверхности скольжения, но и то, что дополнительно предусмотрено множество измерительных датчиков, расположенных в форме матрицы (a x b) смежно с опорной поверхностью скольжения. При этом измерительные датчики расположены смежно с поверхностью скольжения сенсорной пластины таким образом, что они, с одной стороны, не подвержены износу на поверхности скольжения, а, с другой стороны, могут обнаруживать усилия, воздействующие на сенсорную пластину, и/или растяжения, и/или деформации, возникающие вследствие плоскостного, линейного или точечного контакта сенсорной пластины с деталью.

Здесь следует отдельно указать на то, что в контексте настоящего изобретения измерительный датчик представляет собой датчик, выполненный с возможностью обнаруживать усилия и/или растяжения, и/или деформации, которые могут возникнуть в пластинчатом элементе или, соответственно, на пластинчатом элементе в виде предлагаемой изобретением сенсорной пластины, когда указанная сенсорная пластина при работе прокатной клети или, соответственно, прокатного стана входит в контакт с другой деталью.

Указанные выше измерительные датчики, которыми может быть дополнительно оснащена предлагаемая изобретением сенсорная пластина, расположены внутри сенсорной пластины и предпочтительно смежно с ее поверхностью скольжения. Это означает, что, таким образом, такой измерительный датчик соответствующим способом интегрирован в сенсорную пластину. В этой связи важно, что при этом измерительный датчик не расположен открыто непосредственно на поверхности скольжения, так что измерительный датчик во время работы прокатной клети, в которой применяется сенсорная пластина, в случае износа поверхности скольжения не получает повреждений или, соответственно, не разрушается.

В выгодном усовершенствованном варианте осуществления изобретения размещение измерительных датчиков внутри сенсорной пластины может быть осуществлено благодаря тому, что в сенсорной пластине выполнено множество глухих отверстий. В таком случае измерительные датчики размещены или, соответственно вставлены внутри указанных глухих отверстий. В связи с этим следует понимать, что при изготовлении такой сенсорной пластины глухие отверстия могут быть выбраны в сенсорной пластине с обратной стороны, противоположной опорной поверхности скольжения. Дополнительно и/или альтернативно этому такое глухое отверстие может быть выбрано с боковой краевой поверхности сенсорной пластины. Направление, с которого выбирают каждое глухое отверстие для помещения измерительного датчика в сенсорную пластину в ходе ее изготовления, зависит от конкретных размеров сенсорной пластины и ее установки в прокатной клети.

В выгодном усовершенствованном варианте осуществления изобретения каждый из параметров m и n, с которыми образована матрица (m x n) для расположения датчиков износа, и каждый из параметров a и b, с которыми образована матрица (a x b) для расположения измерительных датчиков, представляет собой целочисленное значение, таким образом, что благодаря этому матричное расположение датчиков износа или, соответственно, измерительных датчиков согласовано с периферийным контуром сенсорной пластины. В этом отношении следует понимать, что определение состояния износа сенсорной пластины и ее "топографии" в отношении износа тем точнее, чем большие значения параметров m и n выбраны для матричного расположения датчиков износа. Это объясняется покрытием датчиками износа, интегрированными в поверхность скольжения, большей площади на опорной поверхности скольжения. При этом благодаря соответствующему покрытию опорной поверхности скольжения измерительными датчиками, расположенными смежно с опорной поверхностью скольжения, обеспечиваются дополнительные измеренные значения, с помощью которых могут быть верифицированы полученные значения износа датчиков износа.

В выгодном усовершенствованном варианте осуществления изобретения как параметры m и n, с которым образована матрица (m x n) для расположения датчиков износа, так и параметры a и b, с которыми образована матрица (a x b) для расположения измерительных датчиков, состоят из целочисленных значений, выбранных из числового диапазона {1-100}, предпочтительно из числового диапазона {1-50}, более предпочтительно из числового диапазона {1-20}. Например, измерительные датчики или, соответственно, датчики износа могут быть расположены в виде матрицы 2 x 2, в виде матрицы 3 x 2, в виде матрицы 3 x 1, в виде матрицы 3 x 3, в виде матрицы 4 x 4, в виде матрицы 5 x 5, в виде матрицы 6 x 6, в виде матрицы 6 x 4, в виде матрицы 7 x 7, в виде матрицы 8 x 8, в виде матрицы 9 x 9, в виде матрицы 10 x 10, в виде матрицы 11 x 11 или в виде матрицы 12 x 12.

В выгодном усовершенствованном варианте осуществления изобретения на сенсорной пластине может быть расположена или, соответственно, предусмотрена по меньшей мере одна машиночитаемая память данных, в которой могут быть сохранены значения сигналов или, соответственно, измеренные значения датчиков износа. Тем же образом в указанной памяти данных также могут быть сохранены измеренные значения измерительных датчиков, если в поверхность скольжения сенсорной пластины дополнительно интегрированы измерительные датчики.

Для передачи измеренных значений, например, сохраненных в указанной выше памяти данных, внешнему партнеру по связи, является целесообразным, если сенсорная пластина оснащена передающим устройством, которое в любом случае соединено с возможность передачи сигналов с датчиками износа и, при необходимости, также с необязательно предусмотренными измерительными датчиками. При этом передача измеренных значений датчиков в устройство оценки может происходить по радиолинии или по проводам.

Принимая во внимание пространственное распределение полученных измеренных значений, в частности датчиков износа, целесообразно знать, в каком месте прокатной клети установлены или, соответственно, смонтированы указанные сенсорные пластины, например, на каком комплекте валков или на какой конкретной станине прокатной клети. С этой целью в выгодном усовершенствованном варианте осуществления изобретения предусмотрено, что каждая из сенсорных пластин оснащена носителем данных с машиночитаемым идентификатором, посредством которого возможна однозначная идентификация сенсорной пластины и локализация ее положения в прокатной клети. Например, такой носитель данных может состоять из RFID-ответчика, элемента, выполненного по технологии беспроводной высокочастотной связи малого радиуса действия (Near-Field-Communication, NFC) и/или QR-кода. Таким образом, обеспечена однозначная идентификация сенсорных пластин, установленных в прокатной клети, в сочетании с соответствующей локализацией.

Здесь следует отдельно указать на то, что, например, в ходе переоснащения прокатной клети возможно снятие подушки с валка и установка вместо нее другой подушки. В этой связи следует понимать, что указанная выше однозначная идентифицируемость или, соответственно, локализация сенсорной пластины, возможная благодаря носителю данных с машиночитаемым идентификатором (например, RFID-транспондер, NFC или QR-код), всегда относится к определенной подушке, на которой установлена или, соответственно, закреплена определенная сенсорная пластина. На самом деле, именно такие сенсорные пластины с предназначенной им подушки, как правило, не снимают, во всяком случае, пока они функционируют и не чрезмерно изношены.

Как пояснено выше, может быть целесообразным крепление предлагаемой изобретением сенсорной пластины на подушке валка. Это равным образом возможно и в отношении рабочего и/или опорного валка, короче говоря, в отношении любого валка прокатной клети.

В качестве альтернативы и/или дополнения является целесообразным крепление предлагаемой сенсорной пластины к станине прокатной клети.

В предпочтительном дополнительном усовершенствованном варианте осуществления предлагаемого изобретением устройства может быть предусмотрено, что устройство оценки указанного устройства соединено с возможностью передачи сигналов с центральной системой, содержащей блок памяти и оценки. При этом данные устройства оценки передаются в центральную систему по сигнальному каналу, а затем оцениваются в центральной системе. Для осуществления передачи данных является целесообразным, если устройство оценки оснащено модулем связи, посредством которого устройство оценки может обмениваться данными с центральной системой и/или с внешними партнерами по связи.

При этом в отношении оценки данных в центральной системе его устройство оценки в программном отношении выполнено с возможностью обнаружения изменения, в частности увеличения, значения омического сопротивления электрического проводника определенного датчика износа в зависимости от его собственного съема материала для обеспечения благодаря этому формирования заключения (вывода), на основании обнаруженного изменения значения сопротивления, о величине съема материала на опорной поверхности скольжения и/или об остаточной толщине опорной поверхности скольжения в месте нахождения указанного определенного датчика износа.

В отношении указанного выше предлагаемого изобретением способа, кроме того, является целесообразным, если текущее состояние износа или, соответственно, текущую топографию сенсорных пластин для сопряженной пары, состоящей из определенного комплекта валков и определенной станины прокатной клети, сравнивают с первым заданным предельным значением, причем при превышении указанного первого заданного предельного значения активируют по меньшей мере один предупредительный сигнал для инициирования проверки или, соответственно, технического обслуживания прокатной клети и/или комплекта валков. В ходе этого также возможно определение второго заданного предельного значения, при превышении которого активируют по меньшей мере один предупредительный сигнал для прекращения работы прокатной клети или при необходимости также автоматически запускают аварийный останов прокатного стана.

Настоящее изобретение направлено на создание "интеллектуального измерения износа" для прокатной клети, посредством которого в любой момент времени и в режиме "онлайн", т.е. также во время процесса прокатки, может быть определено, какое возникло состояние износа или, соответственно, степень износа, и на какой сенсорной пластине. При этом является предпочтительным расположение множества датчиков износа в виде матрицы (m x n), так как благодаря этому возможно плотное или, соответственно, сплошное расположение датчиков износа по всей области опорной поверхности скольжения сенсорной пластины.

Использование настоящего изобретения особенно подходит для клетей толстолистового стана, многовалковых прокатных клетей (например, прокатных клетей Сендзимира) или станов горячей или холодной прокатки.

Ниже при помощи схематичного упрощенного чертежа подробно описываются примеры осуществления изобретения.

На чертежах показано следующее:

фиг. 1 - вид сверху предлагаемой изобретением сенсорной пластины и изображение предлагаемого изобретением устройства с такой сенсорной пластиной;

фиг. 2 - вид в разрезе части сенсорной пластины по фиг. 1;

фиг. 3-6 - виды сверху дополнительных вариантов осуществления предлагаемой изобретением сенсорной пластины;

фиг. 7-16 - дополнительные подробные виды предлагаемой изобретением сенсорной пластины по фиг. 1;

фиг. 17 - вид сверху еще одного варианта осуществления предлагаемой изобретением сенсорной пластины;

Фиг. 18 - вид в разрезе части сенсорной пластины по фиг. 17;

фиг. 19 - вид сбоку и вид спереди комплекта валков, состоящего из опорных и рабочих валков, включая подушки;

фиг. 20 - перспективный вид и вид сбоку станины прокатной клети, на которой закреплены предлагаемые изобретением сенсорные пластины; и

фиг. 21 - последовательность этапов предлагаемого изобретением способа.

Ниже со ссылкой на фиг. 1-20 показаны и пояснены предпочтительные варианты осуществления предлагаемых настоящим изобретением сенсорной пластины 1 и устройства 100, посредством которого возможно измерение состояния износа на опорной поверхности скольжения сенсорной пластины. Кроме того, схема последовательности процессов, приведенная на фиг. 21, наглядно показывает последовательность этапов предлагаемого способа. На чертеже одинаковые признаки обозначены одинаковыми ссылочными обозначениями. Здесь следует отдельно отметить то, что чертеж приведен лишь в упрощенном виде и, в частности, не в масштабе.

На фиг. 1 показан вид сверху на предлагаемую изобретением сенсорную пластину 1. Указанная сенсорная пластина может служить в качестве элемента подшипника скольжения или направляющего элемента для прокатных клетей. Для этого сенсорная пластина 1 на одной стороне имеет опорную поверхность 2 скольжения. Если сенсорная пластина 1 установлена в прокатной клети, например, на подушке рабочего или опорного валка, или на станине прокатной клети, то опорная поверхность 2 скольжения сенсорной пластины 1 может входить в контакт с прилегающей к ней деталью и при этом подвергаться износу.

Сенсорная пластина 1 оснащена множеством датчиков 121 износа. На виде сверху на фиг. 1 каждый из датчиков 121 износа имеет упрощенное символическое обозначение "x". Датчики 121 износа либо интегрированы непосредственно в опорную поверхность 2 скольжения, либо проходят смежно с поверхностью 2 износа.

Датчики 121 износа расположены в виде матрицы (m x n) и распределены по опорной поверхности 2 скольжения, причем параметр m определяет число датчиков 121 износа в вертикальном направлении, а параметр n - число датчиков износа в горизонтальном направлении. Параметры m и n для матричного расположения датчиков 121 износа могут быть выбраны из числового диапазона {1-100}, в любой комбинации друг с другом.

В варианте осуществления по фиг. 1 датчики износа в виде матрицы 3 x 3 интегрированы в опорную поверхность 2 скольжения сенсорной пластины 1.

На каждой из фиг. 3-6 на виде сверху показан дополнительный вариант осуществления сенсорной пластины 1. Таким же образом, как на чертеже фиг. 3, на фиг. 3-6 каждый из датчиков износа имеет обозначение "x". На фиг. 3 буквами m и n еще раз показана логика матричного расположения датчиков износа. Параметром "m" определены ряды измерительных датчиков 10 в вертикальной ориентации (т.е. "строки"), при этом параметром "n" определены ряды измерительных датчиков в горизонтальной ориентации (т.е. "столбцы").

В представлении по фиг. 3 датчики 121 износа расположены в виде матрицы 7 x 7. На фиг. 4 показана матрица 8 x 4, на фиг. 5 - матрица 6 x 4, а на фиг. 6 - матрица 11 x 7 для расположения датчиков износа 121.

В отношении сенсорной пластины 1 по фиг. 5 и 6 следует подчеркнуть, что в отличие от вариантов осуществления по фиг. 1, 3 и 4 она имеет не квадратную, а прямоугольную форму. Во всяком случае, из примеров матричного расположения в вариантах осуществления по фиг. 5 и 6 становится ясно, что при большем значении параметра m по сравнению с параметром n достигается то, что получающееся матричное расположение датчиков 121 износа согласовано с (прямоугольным) периферийным контуром сенсорной пластины 1.

Здесь следует подчеркнуть, что показанные здесь варианты осуществления матричного расположения датчиков 121 износа по фиг. 1 и фиг. 3-6 являются всего лишь примерами. В частности дело обстоит таким образом, что возможное число датчиков 121 износа в вертикальном направлении (т.е. параметр m) или, соответственно, в горизонтальном направлении (т.е. параметр n) может быть значительно больше, чем в примерах по фиг. 1 и фиг. 3-6, если используется доступный числовой диапазон, доходящий до значения 100.

Предлагаемое изобретением устройство 100 вместе с сенсорной пластиной 1 также показано на фиг. 1. Устройство 20 содержит устройство A оценки, посредством сигнального канала S соединенное с возможностью передачи сигналов с датчиками 121 износа. Соответственно значения сигналов отдельных измерительных датчиков могут приниматься устройством A оценки.

Устройство A оценки оснащено модулем K связи. Таким образом, данные, принятые устройством A оценки, по еще одному сигнальному каналу S могут быть переданы в центральную вычислительную систему, ниже называемую центральной системой Z, которая содержит блок 5 памяти и блок 6 оценки. На фиг. 1 каждый из указанных сигнальных каналов обозначен пунктирной линией.

Сенсорная пластина 1 может быть оснащена машиночитаемой памятью 7 данных, в которой могут (временно) храниться измеренные значения, в частности, датчиков 121 износа. Кроме того, сенсорная пластина 1 может быть оснащена передающим устройством 8, например, для передачи в устройство A оценки хранящихся в памяти 7 данных измеренных значений датчиков 121 износа. В качестве альтернативы указанному решению передающее устройство 8 может быть соединено с возможностью передачи сигналов непосредственно с датчиками 121 износа, причем в таком случае во время прокатки измеренные значения или, соответственно, значения сигналов измерительных датчиков 10 передаются передающим устройством 8 непосредственно в устройство A оценки.

Сенсорная пластина 1 может быть оснащена носителем 9 данных с машиночитаемым идентификатором. Носитель 9 данных делает возможной как однозначную идентификацию сенсорной пластины 1 в прокатной клети, так и соответствующую локализацию ее положения в прокатной клети.

Ниже со ссылкой на фиг. 7-16 поясняются дополнительные подробности относительно датчиков 121 износа и их принципа действия.

На фиг. 7 показана нижняя область сенсорной пластины 1 по фиг. 2. Из указанного чертежа видно, что электрический проводник 122 (в виде замкнутой токопроводящей дорожки) датчика 121 износа проходит не до опорной поверхности 2 скольжения, а заканчивается у определенного предела износа, в данном случае обозначенного пунктирной линией и проходящего параллельно опорной поверхности 2 скольжения. Как пояснено выше, электрический проводник 122 соединен с возможностью передачи сигналов с устройством A оценки.

Удлиненный прямоугольник, в котором в варианте осуществления по фиг. 7 внутри сенсорной пластины 1 проходит электрический проводник 121, представляет собой сенсорное устройство. Основной материал сенсорного устройства выполнен таким образом, что он имеет по меньшей мере такую же твердость, как сенсорная пластина 1, но в идеальном случае он более мягок, так что основной материал сенсорного устройства изнашивается по меньшей мере в такой же степени, как сенсорная пластина 1, когда на ее опорной поверхности 2 скольжения во время прокатки дело доходит до съема материала. Положение токопроводящей дорожки или, соответственно, электрического проводника 122 в сенсорном устройстве задано как можно точнее, поскольку это, в частности, определяет разрешение износа сенсорной пластины 1, и оно должно быть ориентировано, по меньшей мере частично, по возможности параллельно измеряемой поверхности в виде опорной поверхности 2 скольжения.

Поперечный разрез сенсорной пластины 1 по фиг. 8 показывает равномерное или, соответственно, регулярное расположение двух сенсорных устройств с датчиками 121 износа.

На фиг. 9 показано еще одно принципиальное изображение предлагаемого изобретением устройства 100. Указанное устройство содержит измерительное устройство 120, которое в показанном здесь варианте осуществления размещено таким образом, что оно интегрировано в полость внутри сенсорной пластины 1. Измерительное устройство 120 содержит указанные выше датчики 121 износа, интегрированные в поверхность 2 скольжения сенсорной пластины 1, чтобы при износе обнаруживать съем материала на опорной поверхности скольжения. Измерительное устройство 120 также содержит устройство A оценки, соединенное с возможностью передачи сигналов с датчиками 121 износа. Соответственно значения сигналов или, соответственно, измеренные значения измерительных датчиков 121 могут приниматься устройством A оценки.

Кроме того, измерительное устройство 120 необязательно также может содержать модуль 129 (см. фиг. 9) для предпочтительно беспроводной передачи данных измерений или данных оценки, выработанных устройством A оценки, в удаленное место для дальнейшей обработки данных.

На фиг. 9 также наглядно показано, что резистор или, соответственно, проводник 122 состоит из множества N электрических проводников 122-n, где 1 ≤ n ≤ N, которые на участках расположены параллельно друг другу и поверхности износа в виде опорной поверхности 2 скольжения. Расстояние между отдельными проводниками 122-n и первоначальной поверхностью износа обозначено буквой a. Здесь ссылочное обозначение d обозначает расстояние между двумя соседними проводниками. Чем меньше указанное расстояние, тем выше разрешение, с которым может быть обнаружен съем материала на поверхности износа в виде опорной поверхности 2 скольжения.

Для принципа действия датчиков 121 износа важно то, что электрический проводник 122 постоянно интегрирован в подверженную съему поверхность износа, чтобы он снимался вместе с поверхностью износа, и чтобы, таким образом, изменялось омическое сопротивление самого электрического проводника.

Вариант осуществления электрического проводника 122 по фиг. 9 предусматривает, что электрические проводники 122-n проходят параллельно опорной поверхности 2 скольжения и параллельно друг другу только в области указанной опорной поверхности скольжения.

В связи с датчиками 121 износа на фиг. 10 наглядно показано, что в качестве альтернативы варианту осуществления по фиг. 9 проводники или, соответственно, участки 122-n дорожки электрического проводника 122 также могут быть расположены U-образно и параллельно друг другу.

Расположение множества датчиков 121 износа в виде матрицы (n x m), например, в виде матрицы 7 x 7, в сенсорной пластине 1 по фиг. 3 еще раз показано в разрезе на фиг. 11. При этом каждому из отдельных резисторов 122-k, где 1 ≤ k ≤ K = 7, может быть сопоставлено собственное измерительное устройство 120. Однако в качестве альтернативы, как показано на фиг. 11, каждый из отдельных резисторов 122-k посредством кабельного соединения подключен к центральному измерительному устройству 120 и, в частности, к центральному устройству A оценки (см. фиг. 1, фмг. 9, фиг. 10).

На фиг. 12 в разрезе показана часть сенсорной пластины 1. Из указанного чертежа видно, что каждый из электрических проводников 122 в виде токопроводящей дорожки размещен таким образом, что он интегрирован в печатную пластину 1 на различной глубине или, соответственно, на разном расстоянии от опорной поверхности 2 скольжения. Вертикальные пунктирные линии на фиг. 12 обозначают различные пределы износа опорной поверхности 2 скольжения. С указанными различными пределами износа приведены в соответствие различные глубины, на которых в сенсорной пластине 1 размещены токопроводящие дорожки 122.

Для определения съема материала на опорной поверхности 2 скольжения относительно различных пределов износа также может быть предусмотрено, что единственный датчик 121 износа оснащен множеством токопроводящих дорожек, проходящих на различных "глубинах", т.е. на различных расстояниях от опорной поверхности скольжения и параллельно ей. Такой тип датчика износа, который в принципе соответствует датчику износа по фиг. 9, упрощенно показан на фиг. 13.

На фиг. 14 показано измерительное устройство 120 с датчиком 121 износа того типа, который показан на фиг. 13, но в виде интегрированного блока, непосредственно содержащего устройство A оценки, соединенное с возможностью передачи сигналов с модулем K связи. В варианте осуществления по фиг. 14 также может быть предусмотрено, что в интегрированном блоке также расположен источник электропитания для токопроводящих дорожек 122 датчика 121 износа, так что таким образом становится возможным независимое многоступенчатое измерение износа.

В усовершенствованном варианте указанного варианта осуществления измерительного устройства 120 указанные выше компоненты, как видно из чертежа на фиг. 15, могут быть интегрированы, например, в продолговатый стержень, который вдоль своей продольной протяженности снабжен наружной резьбой, заканчивающейся внешним шестигранником в виде головки гайки.

На фиг. 16 показан еще один вариант осуществления измерительного устройства 120 предлагаемого изобретением устройства 100, в котором устройство A оценки соединено с двумя сенсорными устройствами (на фиг. 16 расположены слева и справа от устройства A оценки, показанного в центре чертежа). Это позволяет контролировать износ на нескольких сторонах сенсорной пластины 1. Вертикальные пунктирные линии на фиг. 16 обозначают различные пределы износа, расположенные на различных расстояниях от поверхности износа в виде опорной поверхности 2 скольжения.

Кроме того, в варианте осуществления по фиг. 16 с устройством A оценки может быть соединено более двух датчиков 121 износа.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения сенсорная пластина 1 наряду с датчиками 121 износа может быть оснащена также измерительными датчиками 10, каждый из которых размещен внутри сенсорной пластины 1 смежно с опорной поверхностью 2 скольжения. Такой вариант осуществления показан на фиг. 7, причем каждый из измерительных датчиков 10 обозначен кружочками.

Относительно измерительных датчиков 10 следует подчеркнуть, что они, как еще будет пояснено ниже, не расположены открыто непосредственно на опорной поверхности 2 скольжения сенсорной пластины 1.

Как видно из фиг. 17, указанные измерительные датчики 10 в данном варианте осуществления расположены в виде матрицы 7 x 7, а именно, смежно с поверхностью 2 скольжения, и, таким образом, расположены со смещением относительно датчиков 121 износа, в данном случае интегрированных в опорную поверхность 2 скольжения в виде матрицы 6 x 6. При этом важно то, что измерительные датчики 10 непосредственно на опорной поверхности 2 скольжения открыто не расположены, вследствие чего при съеме материала с опорной поверхности 2 скольжения во время прокатки измерительные датчики 10 не повреждаются или, соответственно, не разрушаются. В этом отношении кружочки, обозначающие на фиг. 17 измерительные датчики 10, расположенные в виде матрицы 6 x 6, следует понимать только как упрощение, и они используются только для обозначения положения указанных измерительных датчиков 10 смежно с опорной поверхностью 2 скольжения.

Установка измерительных датчиков 10 на сенсорной пластине 1 или, соответственно, внутри сенсорной пластины может выполняться через глухие отверстия 11, которые, как видно из верхней области разреза на фиг. 18, выбраны в сенсорной пластине 1 с ее обратной стороны 3, противоположной опорной поверхности скольжения. Кроме того, расположение токопроводящих дорожек 122, на разрезе фиг. 18 показанных в средней и нижней области сенсорной пластины 1, соответствует изображению на фиг. 1, так что во избежание повторений может быть сделана ссылка на указанную фигуру.

Измерительный датчик 10 может содержать тензометрический датчик, также известный как тензометрический элемент, или может быть выполнен в виде такого тензометрического элемента 12. В таком случае тензометрический элемент 12 может быть закреплен на торце глухого отверстия 11 и/или на внутренней периферийной поверхности такого глухого отверстия 11. Во всяком случае, при помощи измерительного датчика 10 возможно обнаружение усилий и/или растяжений, и/или деформаций, воздействующих на сенсорную пластину 1 во время прокатки.

Во всех указанных выше вариантах осуществления предлагаемого изобретением устройства 20 может быть предусмотрено, что устройство оценки оснащено источником 128 энергии (см. фиг. 1, фиг. 11, фиг. 12). Такой источник 128 энергии может быть выполнен обычным образом, в виде батарей или аккумуляторов или, например, с использованием проводов. В качестве альтернативы источник энергии также может быть выполнен в виде устройства для сбора энергии из окружающей среды, посредством которого энергия может быть получена тепловым и/или механическим способом.

Независимо от типа источника 128 энергии еще один выгодный усовершенствованный вариант осуществления изобретения состоит в том, что от указанного источника 128 энергии питается не только устройство A оценки, но и различные датчики сенсорной пластины 1, т.е. датчики 121 износа и при необходимости также измерительные датчики 10, и, кроме того, также различные электрические компоненты, которые могут быть предусмотрены или установлены на сенсорной пластине 1, например, машиночитаемая память 7 данных, передающее устройство 8 и/или носитель 9 данных с машиночитаемым идентификатором для однозначной идентификации сенсорной пластины 1. Таким образом, в таком случае предлагаемое изобретением устройство 20 представляет собой энергонезависимую систему, не зависящую от внешнего отдельного источника энергии.

В отношении источника 128 энергии согласно еще одному (непоказанному) варианту предусмотрено, что устройство для сбора энергии из окружающей среды "пробуждает к жизни" подключенные системы (устройство A оценки и/или сенсорное устройство с датчиками износа 121) только тогда, когда имеется достаточно энергии для работы системы или, соответственно, систем. Такой подход может быть применен как раз для очень медленно изнашивающихся деталей.

На фиг. 19 показана прокатная клеть 200 с двумя рабочими валками 202 и двумя опорными валками 204, включая соответствующие подушки E. Посредством множества отдельных стрелок, каждая из которых на фиг. 19 (на левом изображении) направлена к прокатной клети, показаны места, в которых предусмотрены или, соответственно, установлены на соответствующих подушках E сенсорные пластины 1.

На правом изображении на фиг. 19 в упрощенном перспективном виде показана прокатная клеть 200 , причем здесь комплект валков имеет обозначение 212. Кроме того, на правом изображении на фиг. 19 некоторые из предусмотренных здесь пластин имеют обозначение 1, причем пластины, расположенные на обратной стороне прокатной клети, здесь не видны.

На фиг. 20 в перспективном виде (левое изображение) и на виде спереди (правое изображение) показана станина 208 прокатной клети, предусмотренная для прокатной клети 200 по фиг. 19. Таким же образом, как на фиг. 19, на фиг. 20 стрелками обозначены места, где на стойках 210 станины прокатной клети 208 закреплены пластины 1.

Сенсорные пластины 1, места крепления которых на фиг. 19 и фиг. 20 показаны отдельными стрелками, могут представлять собой сенсорные пластины 1 согласно одному из вариантов осуществления по фиг. 1-6 или, соответственно, фиг. 17.

На фиг. 21 показана блок-схема для наглядного показа предлагаемого изобретением способа с его этапами (i) - (iv), при котором предпочтительно применяют поясненное выше предлагаемое изобретением устройство 100. Благодаря датчикам 121 износа, которые, как пояснено выше, интегрированы в поверхность 2 скольжения сенсорной пластины 1, можно в режиме "онлайн", т.е. во время прокатки, определять или, соответственно, измерять износ на опорной поверхности 2 скольжения каждой из сенсорных пластин 1. Соответствующие этапы (i) - (iv) способа определяются следующим образом:

определение состояния износа на сенсорной пластине 1, закрепленной на подушке E валка 202, 204 прокатной клети 200, и текущей геометрии (топографии) соответствующей опорной поверхности 2 скольжения;

определение состояния износа на сенсорной пластине 1, закрепленной на станине 208 прокатной клети, и текущей геометрии (топографии) соответствующей опорной поверхности скольжения;

выполнение этапов (i) и (ii) для всех сенсорных пластин 1, установленных на подушках E валков и станинах 208 прокатной клети 200, и

передача измеренных значений, измеренных на этапе (iii), в центральную систему Z с блоком (5, 6) памяти и оценки, причем каждое из указанных измеренных значений сопоставляют с определенным комплектом валков, состоящим из определенного валка, предусмотренных для него подушек и установленной на них сенсорной пластины по пункту 10 формулы изобретения, и с определенной станиной прокатной клети с сенсорной пластиной по пункту 11 формулы изобретения.

Существенное преимущество указанного выше способа определения состояния износа на поверхностях 2 скольжения сенсорных пластин 1 заключается, в частности, в том, что текущее состояние износа или, соответственно текущую топографию сенсорных пластин для спаривания определенного комплекта валков и определенной станины прокатной клети может - уже во время прокатки - быть сравнено с первым заданным предельным значением. В случае, если первое заданное предельное значение превышается, может активироваться по меньшей мере один предупредительный сигнал для инициирования проверки прокатной клети и/или комплекта валков. В ходе этого также возможно определение второго заданного предельного значения, при превышении которого активируют по меньшей мере один предупредительный сигнал для прекращения работы прокатной клети, или при необходимости также автоматически запускают аварийный останов прокатного стана.

Здесь следует еще раз указать на то, признак "комплект валков" может представлять собой:

- блок, состоящий из валков, подушек и закрепленных на них сенсорных пластин,

- блок, состоящий из рабочего валка, опорного валка и промежуточного валка, а также соответствующих подушек и закрепленных на них сенсорных пластин, и/или

- многовалковую прокатную клеть.

Также следует отметить, что комплекты валков, например, при переналадке прокатной клети во время перерыва в производственном процессе, могут снабжаться новыми или, соответственно, другими подушками. Другими словами, например, при переналадке каждый из указанных выше примеров комплектов валков могут составляться или, соответственно, конфигурироваться по-новому, а именно, посредством установки на определенном валке других подушек с закрепленными на них сенсорными пластинами.

Осуществление указанного выше способа и его этапа (iv) является целесообразным в частности тогда, когда работу прокатной клети 200 останавливают для подготовки к переналадке. В контексте настоящего изобретения под "переналадкой" понимается, например, замена комплектов валков (т.е. валков и подушек E, включая закрепленные на них пластины 1) для реализации измененных условий производства. Во всяком случае, тогда могут генерироваться данные износа для опорных поверхностей 2 скольжения отдельных сенсорных пластин 1, отображающие текущее или, соответственно, последнее состояние сенсорных пластин 1 перед прекращением работы.

Наконец, с учетом того, что, как пояснено выше, посредством датчиков 121 износа могут быть получены данные износа на поверхностях 2 скольжения сенсорных пластин 1, могут быть приняты соответствующие меры по планированию производства по меньшей мере для одной прокатной клети или для множества прокатных клетей, в частности в виде клетей толстолистового стана, многовалковых прокатных клетей или в виде станов горячей или холодной прокатки, а именно, посредством последовательности следующих этапов:

предоставления измеренных значений относительно состояния износа сенсорных пластин 1 и вытекающей из него топографии на их опорных поверхностях 2 скольжения, причем указанные измеренные значения сопоставлены с определенными комплектами 212 валков и определенными станинами 208 прокатных клетей прокатного стана и сохранены, в частности, способом по п. 20 формулы изобретения, в блоке 5 памяти центральной системы Z, посредством блока 6 оценки центральной системы Z (см. фиг. 1);

считывания измеренных значений этапа (i) посредством блока 6 оценки центральной системы Z;

сравнения топографии или, соответственно, текущей геометрии поверхностей (2) скольжения, с одной стороны, определенных подушек (E), и, с другой стороны, определенных станин (208) прокатной клети (200), и

назначения определенного комплекта валков, в частности состоящего из валка (202; 204), предусмотренных для него подушек (E) и установленных на них сенсорных пластин (1), определенной станине прокатной клети в зависимости от запланированных новых условий производства и в зависимости от того, что на этапе (iii) было определено совпадение топологии поверхностей скольжения, с одной стороны, сенсорной пластины определенной подушки, и, с другой стороны, определенной станины (208) клети прокатного стана.

В отношении этапов iii) и (iv) указанного выше способа следует отметить, что в процессе планирования производства, если прокатную клеть необходимо оснастить новыми или, соответственно, другими валками, также могут сниматься с валков подушки в соединении с установленными на них сенсорными пластинами. Затем может быть проверено, какие подушки подходят или, соответственно, являются допустимыми и для какого типа или, соответственно, размера валка, причем после этого на основании этапа (iii) определяют, существует ли для такой допустимой подушки E и закрепленной на ней сенсорной пластины 1 также «подходящяя пара" в виде другой сенсорной пластины 1, закрепленной на станине 208 прокатной клети, поскольку опорные поверхности скольжения соответствующих сенсорных пластин вместе с их топографиями (износа) подходят друг к другу. Если такие "подходящие пары" в отношении сенсорных пластин 1 обнаруживаются, то подушка с установленной на ней подходящей сенсорной пластиной может быть установлена на запланированном валке и включена в состав комплекта валков, который затем согласно этапу (iv) рассматриваемого здесь способа назначают определенной станине прокатной клети с подходящей для нее сенсорной пластиной.

Этап (iv) указанного выше способа или, соответственно, последовательность этапов для планирования производства выполняют с целью создания или, соответственно, достижения оптимальных условий производства посредством определенных сопряженных пар станин прокатных клетей и комплектов валков, в отношении которых топография поверхностей 2 скольжения соответствующих сенсорных пластин 1 совпадает. Если удается найти подходящие сопряженные пары станин прокатных клетей и комплектов валков, во-первых, может быть по меньшей мере отсрочена требуемая в противном случае дорогостоящая обработка или даже замена сенсорных пластин 1. Во-вторых, таким образом, путем применения указанных "подходящих пар" создаются наилучшие условия производства.

Перечень ссылочных обозначений

Реферат

Группа изобретений относится к сенсорной пластине (1), устройству (100) и способу для измерения состояния износа на поверхности (2) скольжения сенсорной пластины (1) при работе прокатной клети и способа планирования производства прокатной клети с учетом измерения данного износа. Устройство (100) содержит измерительное устройство (120), содержащее датчики (121) износа сенсорной пластины (1), интегрированные в опорную поверхность (2) скольжения для обнаружения при износе съема материала на опорной поверхности (2) скольжения, и устройство (A) оценки, соединенное, по меньшей мере, с возможностью передачи сигналов с датчиками (121) износа или, соответственно, измерительными датчиками (10), и выполненное с возможностью приема значений сигналов датчиков и, в частности, отдельных датчиков (121) износа. Устройство (A) оценки выполнено с возможностью обнаружения изменения, в частности увеличения, значения омического сопротивления электрического проводника определенного датчика (121) износа в зависимости от его собственного съема материала для обеспечения таким образом заключения, на основании обнаруженного изменения значения сопротивления, о величине съема материала на опорной поверхности (2) скольжения и/или об остаточной толщине опорной поверхности (2) скольжения в месте нахождения указанного определенного датчика (121) износа. Технический результат - создание "интеллектуального измерения износа" для прокатной клети, посредством которого в любой момент времени, в частности, во время процесса прокатки, может быть определено, какое возникло состояние износа или, соответственно, степень износа, и на какой сенсорной пластине. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 21 ил.

Формула