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

Изобретение относится к производству рулонных материалов и может быть использовано в машинах для намотки ткани в отделочном производстве 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 прибор, 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. Это устройство измеряет натяжение материала в процессе намотки, преобразует полученный сигнал в воздействие на приводной двигатель по закону, определяемому корректирующим блоком.
Недостатком указанного устройства является неудовлетворительное качество намотки, обусловленное отсутствием возможности обеспечить стабилизацию плотности наматываемого материала.
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, датчики 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 формирования рулона.
За прототип принято 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 вход 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 роликового измерителя реального радиуса рулона, являющегося источником помех, связанных, в частности, с эксцентриситетом рулона и отрицательно влияющего на качество намотки.
Технический результат заявляемого устройства заключается в повышении точности стабилизации плотности намотки.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для регулирования натяжения ленточного материала, содержащее приводной электродвигатель, датчик натяжения, задатчик натяжения, усилитель мощности, блок вычисления теоретического радиуса рулона, соединенный своим входом с валом электродвигателя, и два сумматора, дополнительно содержит блок масштабирования, блок деления и датчик тока, при этом приводной электродвигатель подключен к усилителю мощности через датчик тока, выход которого соединен с входом блока масштабирования, связанного своим выходом с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с датчиком натяжения, а выход соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого связан с выходом блока вычисления теоретического радиуса, выход первого сумматора подключен к входу задатчика натяжения, соединенного своим выходом с первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к датчику натяжения, а выход связан с входом усилителя мощности.
На чертеже представлена схема предлагаемого устройства для регулирования натяжения ленточного материала.
Здесь материал 1 наматывается в рулон 2 со скоростью v и натяжением F. Устройство содержит электродвигатель 3 рулона, соединенный с усилителем мощности 4 через датчик тока 5, блок вычисления теоретического радиуса 6, датчик натяжения 7, блок масштабирования 8, блок деления 9, задатчик натяжения 10, первый сумматор 11 и второй сумматор 12, причем блок масштабирования 8 своим входом соединен с датчиком тока 5, а выходом подключен к первому входу блока деления 9, второй вход которого соединен с датчиком натяжения 7, а выход с первым входом первого сумматора 11, второй вход которого связан с выходом блока вычисления теоретического радиуса 6, а выход подключен к входу задатчика натяжения 10, соединенного своим выходом с первым входом второго сумматора 12, второй вход которого подключен к датчику натяжения 7, а выход связан с входом усилителя мощности 4.
Устройство работает следующим образом.
T
Д
T
Д
3
3
Ленточный материал 1 наматывается в рулон 2 со скоростью v и натяжением F электродвигателем 3, получающим питание от усилителя мощности 4 через датчик тока 5. На выходе блока вычисления теоретического радиуса 6 намотки на основе математической модели, в основу которой положена спираль Архимеда, на каждом обороте рулона вычисляется его теоретический радиус R. Ток, потребляемый электродвигателем 3 и измеряемый датчиком тока 5 при условии пренебрежения за малостью потерями мощности в электродвигателе и кинематических узлах устройства, пропорционален моменту М на валу рулона, что позволяет при измеренном датчиком натяжения 7 натяжении F вычислить действительный радиус R как отношение M/F. Это действие выполняет блок деления 9. С помощью блока масштабирования 8 обеспечивается коррекция указанного отношения при наладке устройства. Сравнение теоретического радиуса рулона R, определенного на основе математической модели для равноплотного рулона, с действительным радиусом R с помощью первого сумматора 11 позволяет определить их разность ΔR, подаваемую на вход задатчика натяжения 10. Второй сумматор 12 сравнивает действительное натяжение F и заданное натяжение F. Их разность ΔF=F-F подается на вход усилителя мощности 4, регулирующего напряжение и ток электродвигателя 3 таким образом, чтобы минимизировать отклонения ΔF натяжения и ΔR теоретического и действительного радиусов намотки и таким образом обеспечить равноплотную по радиусу структуру рулона.