УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАТЯЖЕНИЯ ЛЕНТОЧНОГО МАТЕРИАЛА
DEVICE FOR REGULATING TENSION OF WEB MATERIAL

Изобретение относится к производству рулонных материалов, в частности отделочному производству текстильной промышленности.
Известно устройство для регулирования натяжения ленточного материала при намотке (Авторское свидетельство СССР №467022, МПК B65H 23/20, 1975 г.), состоящее из датчика натяжения, вторичного прибора, регулятора, усилителя, приводного двигателя и цепи коррекции, причем цепь коррекции имеет 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.
К недостатку устройства следует отнести сложность реализации необходимого закона регулирования натяжения с изменением профиля лекала, а также невозможность контроля внутреннего состояния рулона.
Известно устройство для регулирования натяжения ленточного материала (Авторское свидетельство СССР №906883, МПК B65H 23/20, 1982 г.), содержащее устройство для регулирования натяжения ленточного материала, датчик натяжения, через сумматор электрически связанный с регулятором, задатчик натяжения и приводной электродвигатель, а также 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 устройства является его малая точность, обусловленная использованием накладного датчика радиуса рулона и его низкочастотными колебаниями, вызванными эксцентриситетом рулона.
За прототип принято устройство для регулирования натяжения при намотке длинномерного материала (Авторское свидетельство СССР №129930 МПК B65H 77/00, 1985 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, причем программный блок выполнен в виде потенциометра, инвертора, блока деления и переключателя, а 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.
Недостатком устройства является его малая точность, обусловленная программным управлением натяжения материала, требующим проведения предварительных экспериментов и не позволяющим оперативно контролировать плотность намотки.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении точности стабилизации плотности намотки.
Технический результат достигается тем, что устройство для регулирования натяжения ленточного материала, содержащее электропривод рулона, датчик числа оборотов рулона, датчик натяжения, датчик длины наматываемого материала, сумматор и переключатель дополнительно содержит блок задания модуля упругости материала, блок задания натяжения, блок масштабирования, второй сумматор, первый и второй блоки деления и интегратор, при этом датчик натяжения соединен своим выходом с первым входом первого сумматора и с первым входом первого блока деления, второй вход которого подключен к выходу блока задания модуля упругости материала, а выход к первому входу второго блока деления, второй вход которого соединен с выходом датчика длины наматываемого материала, а выход через размыкающий контакт переключателя соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого через замыкающий контакт переключателя подключен к датчику длины наматываемого материала, причем вход переключателя связан с датчиком числа оборотов рулона, а выход второго сумматора через блок масштабирования соединен с входом интегратора, подключенного своим выходом к входу блока задания натяжения, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, связанного своим выходом с входом электропривода рулона.
На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. На чертеже цифрами обозначены: материал 1, рулон 2, электропривод рулона 3, датчик натяжения 5, датчик длины наматываемого материала 4, датчик числа оборотов рулона 6, первый блок деления 7, второй блок деления 8, переключатель 9, имеющий замыкающий и размыкающий контакты, второй сумматор 10, первый сумматор 11, блок масштабирования 12, интегратор 13, блок задания натяжения 14, блок задания модуля упругости материала 15. Датчик натяжения 5 соединен своим выходом с первым входом первого сумматора 11 и с первым входом первого блока деления 7, второй вход которого подключен к выходу блока задания модуля упругости материала 15, а выход к первому входу второго блока деления 8, второй вход которого соединен с выходом датчика длины наматываемого материала 4, а выход через размыкающий контакт переключателя 9 к первому входу второго сумматора 10, второй вход которого через замыкающий контакт переключателя 9 подключен к выходу датчика длины наматываемого материала 4, причем вход переключателя 9 связан с выходом датчика числа оборотов рулона 6, а выход второго сумматора 10 через блок масштабирования 12 соединен с входом интегратора 13, соединенного своим выходом с входом блока задания натяжения 14, подключенного выходом ко второму входу первого сумматора 11, выход которого соединен с входом электропривода рулона 3.
Устройство работает следующим образом
В процессе намотки материала 1 плотность формируемого рулона 2 зависит от модуля упругости E материала и его натяжения F. Устройство стабилизирует плотность намотки путем автоматического регулирования натяжения материала на основе информации о вычисленных значениях радиуса рулона при намотке реального растянутого и нерастянутого материала. При этом датчик длины наматываемого материала 4 и датчик натяжения 5 измеряют реальную длину L и натяжение F материала. На основе задаваемого блоком задания модуля упругости материала 15 модуля упругости E материала и измеренного датчиком 5 натяжения F на выходе первого блока деления 7 определяется относительное удлинение наматываемого материала ε=F/E. Второй блок деления 8 на основе поданного на его входы значения длины материала L и относительного удлинения 8 обеспечивает вычисление длины нерастянутого материала L'=L/(1+ε). Полученные значения длины L - растянутого и L' нерастянутого материала через замыкающий контакт "a" размыкающий "b" контакт переключателя 9 подаются на входы второго сумматора 10.
В процессе наматывания рулона на каждом его обороте датчик числа оборотов рулона 6 выдает импульс на срабатывание переключателя 9, который изменяет состояние своих контактов. При этом на выходе второго сумматора 10 появляются периодически повторяющиеся с частотой оборотов рулона прямоугольные импульсы разной полярности. Амплитуда импульсов определяется длинами L и L', причем L'<L. С помощью блока масштабирования 12 длины L и L' пересчитываются на радиусы намотки растянутого R=L/2π и нерастянутого R'=L'/2π материала. На выходе интегратора 13 получается среднее значение разности радиусов ΔR=R-R' рулона, наматывающего растянутый (реальный) и нерастянутый материал. Блок задания натяжения 14 изменяет задающее натяжение F3 в зависимости от величины ΔR. Разность действительного F и F3 натяжения с выхода первого сумматора 11 подается на вход электропривода 3, который изменяет скорость v1 намотки, обеспечивая заданное натяжение.
Таким образом, в процессе формирования рулона происходит непрерывное вычисление радиуса рулона, соответствующего равноплотной намотке нерастянутого материала и регулирование на этой основе его натяжения.