Установка автоматической намотки катушки
AUTOMATIC BOBBIN WINDER

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к намоточной технике, и предназначено для автоматической намотки проволоки или нитевидного материала на основание катушки. Изобретение может быть применено в электротехнической отрасли.
Известно устройство для ручной намотки катушек [Патент РФ №108725, МПК B21C 47/18, опубл. 27.09.2011], содержащее станину, вал для наматываемой катушки, один конец которого жестко связан с рукояткой, а другой конец служит для крепления сменной оснастки, счетчик витков, связанный с валом для наматываемой катушки, светодиоды, фототранзисторы, фиксирующий винт, электронную схему, содержащую систему управления, источник питания, кнопку «сброс» и индикатор числа оборотов. Техническим результатом является обеспечение стабильного качества ручной намотки провода при изготовлении электротехнических моточных изделий, путем повышения точности подсчета количества витков, при одновременном повышении эксплуатационной надежности устройства для ручной намотки.
Недостатком такой конструкции является ручная намотка проволоки, что затрудняет работу с большим количеством витков, невозможность обеспечения равномерной намотки проволоки на основание катушки, из-за невозможности выдержки постоянного натяжения проволоки и отсутствия раскладчика, малая дискретность счета (точность подсчета равна одной шестой оборота вала).
Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков является станок для намотки электрических катушек [Авт. свидетельство СССР №754496, МПК H01F 41/04, опубл. 07.08.1980 (прототип)], содержащий намоточный шпиндель, счетчик числа витков, устройство для коррекции ширины слоя и управления подачей раскладчика, узел натяжителя, узел раскладчика, шаговый двигатель, блок деления, датчик импульсов, устройство считывания исходной информации с программоносителя с блоком памяти.
Недостатками конструкции прототипа являются отсутствие регулировки натяжения проволоки и невозможность изменения скорости намотки в широких пределах.
Техническим результатом заявленного решения является автоматическая равномерная намотка на основание катушки проволоки или нитевидного материала, что достигается выдержкой постоянного натяжения проволоки или нитевидного материала, точный подсчет количества числа витков и возможность регулировки скорости намотки, установка автоматической намотки катушки может работать в реверсивном режиме, а именно, осуществлять смотку проволоки или нитевидного материала с намотанной катушки.
новым является то, что
Заявляемый технический результат достигается тем, что в установке автоматической намотки катушки, содержащей узел натяжителя, узел раскладчика, счетчик числа витков,устройство содержит два управляемых частотными преобразователями асинхронных двигателя (ведомый и ведущий) с редукторами, на валу редуктора ведущего двигателя закреплено основание наматываемой катушки и размещен оптический датчик углового положения, к выходу которого подключен вход счетчика числа витков, при этом частоту вращения вала редуктора ведущего двигателя задает пользователь, а частоту вращения вала редуктора ведомого двигателя, где закреплена сматываемая катушка, регулирует датчик углового положения рычага узла натяжителя.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием двух управляемых частотными преобразователями асинхронных двигателей (ведомого и ведущего) с редукторами, оптического датчика углового положения.
Первым существенным отличием является применение управляемых частотными преобразователями асинхронных двигателей, один из которых используется для вращения наматываемой катушки, а второй - для управляемого вращения сматываемой катушки.
Вторым существенным отличием является то, что частота вращения вала редуктора ведущего асинхронного двигателя, на котором закреплено основание наматываемой катушки, определяется пользователем, тогда как частота вращения вала редуктора ведомого асинхронного двигателя определяется по сигналу с датчика углового положения рычага узла натяжителя. За счет организации непрерывного процесса регулирования частоты вращения вала редуктора ведомого асинхронного двигателя со сматываемой катушкой удается поддерживать постоянным натяжение проволоки или нитевидного материала во время всего процесса намотки катушки.
Третьим существенным отличием является использование оптического датчика углового положения вала, на котором закреплена наматываемая катушка. Выход датчика подключен к счетчику числа витков, позволяющему фиксировать положение катушки с высокой точностью и останавливать процесс намотки по достижению заданного числа витков.
Таким образом, перечисленные выше отличительные от прототипа признаки позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна».
Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».
Данное изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена расстановка элементов установки автоматической намотки катушки с ее передней стороны, на фиг. 2 - с задней стороны. На фиг. 3 показан узел раскладчика. На фиг. 4 показана система фиксации основания наматываемой катушки на валу редуктора ведущего двигателя, а на фиг. 5 - система фиксации сматываемой катушки на валу редуктора ведомого двигателя.
Установка автоматической намотки катушки содержит (фиг. 1) стальное основание (1), на котором размещены два асинхронных двигателя (ведомый (2) и ведущий (3)) с редукторами (4 и 5, соответственно), на валу (6) редуктора (4) ведомого двигателя (2) с передней стороны установки размещена система фиксации сматываемой катушки (7), а на валу (8) редуктора (5) ведущего двигателя (3) - система фиксации основания наматываемой катушки (9), систему направляющих устройств (10), измеритель силы натяжения проволоки или нитевидного материала (11), узел раскладчика (12), узел натяжителя (13). Узел натяжителя (13) содержит рычаг (14) с роликом, под которым размещается ограничитель (15) с регулировкой по высоте, и датчик углового положения (16). Для отображения числа намотанных витков и остановки двигателей (2, 3) по достижению заданного числа витков установка автоматической намотки катушки содержит счетчик числа витков (17), показания которого выведены на цифровом табло. Вход счетчика (17) подключен (фиг. 2) к выходу оптического датчика углового положения (18), размещенного на валу (8) редуктора (5) ведущего двигателя (3) с задней стороны установки. Дискретность счета составляет 0,01, счет ведется в обоих направлениях. Также с задней стороны установки расположены частотные преобразователи (19, 20) для каждого асинхронного двигателя (2, 3), распределительный блок (21), автоматический выключатель (22), шаговый двигатель (23) с драйвером (24), входящие в узел раскладчика (12). Узел раскладчика (12) (фиг. 1, 2) отдельно показан на фиг. 3 и включает помимо шагового двигателя (23) с драйвером (24), расположенных с задней стороны установки, с передней стороны – стойку (25) с роликом, индуктивный датчик положения (26), расположенные на каретке (27) линейного модуля (28), и нулевую отметку (29).
Установка автоматической намотки катушки работает следующим образом. Рассмотрим пример работы установки при намотке многовитковой катушки с сечением паза для намотки 2×2 мм, диаметр наматываемой проволоки 0,04 мм, число витков - 2000. Основание наматываемой катушки (30) закрепляют (фиг. 4) на валу (8) редуктора (5) ведущего двигателя (3) с помощью системы фиксации (9). Основание наматываемой катушки (30) вставляют в упор (31) с фиксаторами проволоки и прижимают через диск (32) и шайбу (33) с винтом (34). Сматываемую катушку (35) закрепляют  (фиг. 5) на валу (6) редуктора (4) ведомого двигателя (2) с помощью системы фиксации сматываемой катушки (7). Сматываемая катушка (35) фиксируется с помощью двух конусных гаек (36). Проволоку пропускают (фиг. 1) через систему направляющих устройств (10), ролик рычага (14) узла натяжителя (13), измеритель силы натяжения проволоки (11), ролик на стойке (25) узла раскладчика (12) (фиг. 3), а затем делают один виток (фиг. 4) на основание наматываемой катушки (30) и фиксируют на упоре (31) с фиксаторами проволоки. С помощью (фиг. 3) нулевой отметки (29) узла раскладчика (12) выставляют нулевое положение индуктивного датчика положения (26), который расположен вместе со стойкой (25) с роликом на каретке (27) линейного модуля (28), задают ход каретки (27) линейного модуля (28). Движение каретки (27) линейного модуля (28) обеспечивает шаговый двигатель (23) с драйвером (24). Показания счетчика числа витков (17) (фиг. 2) сбрасывают на ноль, устанавливают требуемое число витков (с учетом одного намотанного витка), после чего включают в первую очередь частотный преобразователь (19) ведомого двигателя (2), а затем частотный преобразователь (20) ведущего двигателя (3). Частота вращения (фиг. 1, 2) вала (6) редуктора (4) ведомого двигателя (2) регулируется автоматически по сигналам от датчика углового положения (16) узла натяжителя (13) частотному преобразователю (19). Частота вращения вала (8) редуктора (5) ведущего двигателя (3) задается пользователем согласно требуемой скорости намотки (витков в секунду) с учетом коэффициента передачи редуктора (5). В установке реализован диапазон возможных частот вращения ведущего (8) и ведомого (6) валов - от 0,5 до 10 Гц. Установка автоматической намотки катушки может работать в реверсивном режиме, а именно, осуществлять смотку проволоки или нитевидного материала с намотанной катушки.
Таким образом, установка автоматической намотки катушки была изготовлена и проверена в работе. На основание наматываемой катушки было намотано 2000 витков проволокой в эмалевой изоляции диаметром 0,04 мм. Эксперимент показал, что установка позволяет изготавливать катушки с идентичными характеристиками.
Установка автоматической намотки катушки удовлетворяет заявленному техническому результату, а именно позволяет автоматически равномерно совершать намотку на основание катушки проволоки или нитевидного материала, что достигается выдержкой постоянного натяжения проволоки или нитевидного материала совместно с работой узла раскладчика, также совершать точный подсчет количества числа витков и регулировать скорость намотки.