УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ ПЛОТНОСТИ НАМОТКИ ГИБКОГО МАТЕРИАЛА
DEVICE FOR STABILIZING THE DENSITY OF THE FLEXIBLE MATERIAL

Изобретение относится к устройствам для формирования рулонов наматываемого гибкого материала и может быть использовано в производстве рулонных материалов текстильной промышленности.
Известно устройство для регулирования натяжения ленточного материала при намотке (Авторское свидетельство СССР №467022, МПК В65Н 23/20, 1975 г.), содержащее датчик натяжения, вторичный привод, регулятор, усилитель, приводной двигатель, цепь коррекции, имеющую сельсин-датчик, соединенный с валом приводного двигателя, сельсин-приемник, профильное лекало и датчик угла поворота, электрически связанный с регулятором, причем сельсин-приемник посредством редуктора соединен с профильным лекалом. Устройство измеряет натяжение материала в процессе намотки, преобразует полученный сигнал в воздействие на приводной двигатель по закону, определяемому корректирующим блоком.
Недостатком указанного устройства является низкое качество намотки, обусловленное невозможностью обеспечить стабилизацию ее плотности.
Известно устройство для регулирования натяжения при намотке длинномерного материала (Авторское свидетельство СССР №1299930, МПК В65Н 77/00, 1987 г.), содержащее датчик натяжения, подключенный к первому входу алгебраического сумматора, датчик линейной скорости длинномерного материала и частоты вращения барабана, программный блок и регулятор частоты вращения барабана, подключенный к выходу алгебраического сумматора, программный блок, выполненный в виде потенциометров, инвертора, блока деления и переключателя, причем выходы датчиков линейной скорости длинномерного материала и частоты вращения барабана подключены к соответствующим входам блока деления, выход которого через первый потенциометр подключен к входу инвертора и первому входу переключателя, второй вход которого связан с выходом инвертора, а выход - со вторым входом алгебраического сумматора, третьим входом соединенного со вторым потенциометром.
Устройство позволяет обеспечить задаваемую зависимость натяжения материала от радиуса намотки, не позволяя при этом контролировать ее плотность в процессе наматывания, что снижает качество намотки рулона.
За прототип принято устройство для формирования рулона гибкого материала (Патент Российской Федерации №2151729 МПК В65Н 77/00, 23/00; D01H 5/00, 2000 г.), содержащее приводной двигатель с датчиком частоты вращения рулона и связанный с ним усилитель мощности, счетчик числа оборотов рулона, датчик и блок задания натяжения, соединенные своими выходами с усилителем мощности, а также датчик длины наматываемого материала. Устройство также имеет блок вычисления средней толщины материала во всем рулоне, соединенный своими входами с датчиком длины и частоты вращения рулона, а выходом - с блоком задания натяжения, а также блок вычисления средней толщины материала в поверхностном слое намотки, подключенный своими входами через электронные ключи к датчикам длины и частоты вращения рулона, а выходом - к входу блока задания натяжения, причем управляющие входы электронных ключей соединены с выходом блока задания числа витков в слое.
Устройство построено на принципе сравнения вычисленных значений толщины материала на поверхностном слое намотки и среднего ее значения внутри всей намотки, и не обеспечивает прямого контроля длины материала в процессе намотки, являющейся важным показателем ее плотности.
Технический результат данного изобретения заключается в повышении точности стабилизации плотности намотки, достигаемой управлением процессом намотки на основе информации о длине материала.
Технический результат достигается тем, что устройство стабилизации плотности намотки гибкого материала содержит приводной двигатель с усилителем мощности, датчик числа оборотов рулона, импульсный датчик длины наматываемого материала и блок сравнения, дополнительно содержит переключатель, накапливающий сумматор, аналого-цифровой преобразователь, вычислитель теоретического радиуса и масштабирующий блок, причем импульсный датчик длины наматываемого материала подключен к первому входу переключателя, второй вход которого вместе с входом вычислителя теоретического радиуса соединен с выходом датчика числа оборотов рулона, а выход переключателя через накопительный сумматор связан с входом аналого-цифрового преобразователя, подключенного своим выходом к первому входу блока сравнения, ко второму входу которого через масштабирующий блок подключен выход вычислителя теоретического радиуса, при этом выход блока сравнения через усилитель мощности соединен с приводным двигателем.
На чертеже представлена схема устройства стабилизации плотности намотки гибкого материала, где использованы следующие обозначения: наматываемый материал 1, рулон 2, импульсный датчик длины наматываемого материала 3, датчик числа оборотов рулона 4, переключатель 5, накопительный сумматор 6, аналого-цифровой преобразователь 7, вычислитель теоретического радиуса 8, масштабирующий блок 9, блок сравнения 10, усилитель мощности 11, приводной двигатель 12.
В устройстве стабилизации плотности намотки гибкого материала импульсный датчик длины наматываемого материала 3 подключен к первому входу переключателя 5, второй вход которого вместе с входом вычислителя теоретического радиуса 8 соединен с выходом датчика числа оборотов рулона 4, а выход переключателя 5 через накопительный сумматор 6 связан с входом аналого-цифрового преобразователя 7, подключенного своим выходом к первому входу блока сравнения 10, ко второму входу которого через масштабирующий блок 9 подключен выход вычислителя теоретического радиуса 8, при этом выход блока сравнения 10 через усилитель мощности 11 соединен с приводным двигателем 12.
Устройство работает следующим образом.
Д
T
В основу действия устройства положен принцип контроля длины L наматываемого материала 1 на входе рулона 2 и его длины L внутри рулона, вычисляемой с учетом действия внутри рулона центростремительных сил, сжимающих его наматываемыми под натяжением F витками материала.
i
i
Д
В процессе намотки импульсным датчиком наматываемого материала 3 измеряется длина L материала на входе рулона. На каждом обороте рулона 2 датчик числа оборотов рулона 4 изменяет состояние переключателя 5, который пропускает на вход накопительного сумматора 6 количества импульсов, соответствующее длине L измеряемого витка материала. На выходе накопительного сумматора 6 формируется число импульсов, соответствующее длине ∑L деформированного внутри рулона материала, далее преобразуемых аналого-цифровым преобразователем 7 в цифровой код L. На выходе вычислителя теоретического радиуса намотки 8 в соответствии с формулой спирали Архимеда формируется значение теоретического радиуса
T
0
R=R+αN,
0
где R - начальный радиус намотки; N - число оборотов рулона; α - известная для данного материала постоянная, соответствующая его толщине.
T
T
T
Д
T
T
Д
Полученное значение R пересчитывается далее масштабирующим блоком 9 на длину L=2πR, соответствующую равномерной плотности намотки. Разность значений действительной L и теоретической L длин, полученная на выходе блока сравнения 10, подается на вход усилителя мощности 11, питающего приводной двигатель 12. При этом изменяется скорость вращения ν рулона и натяжение F материала до выполнения условия L=L, что соответствует равномерной плотности намотки.