УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАТЯЖЕНИЯ ЛЕНТОЧНОГО МАТЕРИАЛА
DEVICE FOR WEB MATERIAL TENSION CONTROL

Устройство относится к оборудованию текстильной промышленности и ориентировано на применение его в оборудовании для намотки ткани отелочного производства.
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, 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 - с вторым входом алгебраического сумматора, третьим входом соединенного с вторым потенциометром.
Устройство обеспечивает заданную зависимость натяжения материала от радиуса намотки, не позволяя при этом контролировать ее плотность в процессе наматывания, что снижает качество формирования рулона.
Известно устройство для регулирования натяжения ленточного материала (Авторское свидетельство, СССР, №906883, МПК В65Н 23/20, 1982 г.), содержащее датчик натяжения, через сумматор электрически связанный с регулятором, задатчик натяжения, приводной электродвигатель, датчик радиуса рулона и смонтированный на валу приводного электродвигателя датчик числа оборотов, блок определения приращения радиуса, входы которого соединены с выходами датчиков радиуса рулона и числа оборотов, первый и второй интеграторы и дополнительный сумматор, при этом выход блока определения приращения радиуса соединен с входом первого интегратора, а второй выход датчика радиуса рулона и выход первого интегратора через дополнительный сумматор соединены с входом второго интегратора, выход которого подключен к задатчику натяжения.
Недостатком указанного устройства является его малая точность, обусловленная наличием накладного измерителя радиуса рулона, являющегося источником низкочастотных шумов в канале измерения, связанных, в частности, с эксцентриситетом рулона и отрицательно влияющих на качество намотки.
За прототип принято устройство для регулирования натяжения ленточного материала (Патент Российской Федерации №2559645, МПК В65Н 25/06, 2014 г.), содержащее приводной электродвигатель, датчик натяжения, сумматор, блок задания натяжения, датчик радиуса рулона, функциональный блок, усилитель мощности, два блока умножения, блок задания линейной скорости намотки, причем датчик радиуса рулона подключен к входу функционального блока, выход которого соединен с первым входом первого блока умножения и первым входом второго блока умножения. Второй блок умножения подключен вторым входом к выходу блока задания натяжения, а выходом к второму входу сумматора, первый вход которого связан с выходом датчика натяжения, а выход соединен с первым входом усилителя мощности. Выход усилителя мощности подключен к приводному электродвигателю, а второй вход сумматора соединен с выходом первого блока умножения. К второму входу первого блока умножения подключен блок задания линейной скорости намотки.
Недостатком указанного устройства является его малая точность, связанная со сложностью согласования сигналов на входе усилителя мощности в условиях изменяющихся параметров наматываемого материала.
Технический результат заявляемого устройства заключается в повышении точности стабилизации плотности намотки.
Указанный результат достигается тем, что устройство для регулирования натяжения ленточного материала, содержащее импульсный датчик радиуса рулона, приводной электродвигатель с усилителем мощности к входу которого подключен выход сумматора, соединенного входами с датчиком натяжения и блоком задания натяжения, дополнительно содержит датчик числа оборотов рулона, два переключателя, реверсивный счетчик, аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи, блок задания приращения радиуса рулона, второй сумматор, причем выход импульсного датчика радиуса рулона соединен с первыми входами первого и второго переключателей, вторые выходы которых подключены к выходу датчика числа оборотов рулона, а выходы к соответствующим входам реверсивного счетчика, связанного своим выходом через аналого-цифровой преобразователь с первым входом второго сумматора, подключенного своим вторым входом к блоку задания приращения радиуса рулона, а выходом через цифроаналоговый преобразователь к блоку задания натяжения.
На чертеже представлена схема устройства для регулирования натяжения ленточного материала 1, наматываемого в рулон 2, содержащего приводной электродвигатель 3, усилитель мощности 4, датчик натяжения 5, первый сумматор 6, блок задания натяжения 7, импульсный датчик радиуса рулона 8, датчик числа оборотов рулона 9, первый 10 и второй 11 переключатели, реверсивный счетчик 12, аналого-цифровой преобразователь 13, второй сумматор 14, блок задания приращения радиуса рулона 15, цифроаналоговый преобразователь 16. Приводной электродвигатель 3:  к входу усилителем мощности 4 приводного электродвигателя 3 подключен выход первого сумматора 6, соединенного первым входом с блоком задания натяжения 7, а вторым входом с датчиком натяжения 5. Выход импульсного датчика радиуса рулона 8 соединен с первыми входами первого 10 и второго 11 переключателей, вторые входы которых подключены к выходу датчика числа оборотов рулона 9, а выходы - к соответствующим входам реверсивного счетчика 12, связанного своим выходом через аналого-цифровой преобразователь 13 с первым входом второго сумматора 14, подключенного своим вторым входом к блоку задания приращения радиуса рулона 15, а выходом через цифроаналоговый преобразователь 16 - к блоку задания натяжения 7.
Устройство работает следующим образом.
В процессе наматывания ленточного материала 1 в рулон 2 с помощью приводного электродвигателя 3, получающего питание от усилителя мощности 4, под действием наматываемых с натяжением F витков в теле намотки действуют центростремительные силы, сжимающие намотку и нарушающие ее плотность.
i
i
i
Указанный недостаток устраняется регулированием натяжения материала на входе рулона, реализуемого изменением его скорости вращения. При этом при вращении рулона 2 на выходе импульсного датчика радиуса рулона 8 генерируются импульсы, подаваемые на первые входы переключателей 10 и 11. Датчик числа оборотов рулона 9 на каждом обороте рулона 2 поочередно меняет состояние контактов указанных переключателей 10 и 11, пропуская на входы реверсивного счетчика 12 количество импульсов, соответствующих радиусу рулона. Так, например, если на z-м обороте рулона контакт переключателя 10 замкнут (в это время контакт переключателя 11 разомкнут), то на первый вход реверсивного счетчика 12 поступает n импульсов, соответствующих радиусу R. На следующем (i+1) обороте рулона контакты переключателей меняют состояние. При этом контакт переключателя 10 разомкнут и n+1 импульс с импульсного датчика радиуса рулона 8 проходит на второй вход реверсивного счетчика 12 через замкнутый контакт переключателя 11.
i+1
i
i+1
i
На выходе реверсивного счетчика 12 формируется разность импульсов Δn=n-n, а на выходе аналого-цифрового преобразователя 13 соответствующая в цифровом коде разность радиусов ΔR=R-R.
з
R
Указанная разность радиусов косвенно отражает толщину наматываемого материала, которая в процессе намотки должна оставаться постоянной и равной значению, задаваемому в цифровом коде блоком задания приращения радиуса 15. Полученная на выходе второго сумматора 14 ошибка δ=(ΔR-Δ) подается на цифроаналоговый преобразователь 16 и далее на блок задания натяжения 7. На выходе первого сумматора 6 формируется разность заданного и действительного натяжений, измеряемого датчиком натяжения 5. Сигнал на выходе первого сумматора 6 изменяет напряжение на выходе усилителя мощности 4 и скорость приводного двигателя 3, что приводит к изменению натяжения материала, корректировке δ и стабилизации плотности намотки.