УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ НАМОТКОЙ

Полезная модель относится к автоматическим системам регулирования натяжения ленточных материалов при намотке изделий "мокрым" способом.
Известна система регулирования натяжения ленточных движущихся пропитанных лент и жгутов (см. Г,В,Воронцов, Г.Г.Лисовская, Л.Г.Зюбровский. Электромеханическое устройство натяжения движущихся лент и жгутов, - Научн. тр. / Новочеркасский политехн. ин-т, 1970, т.222. Приборы и устройства автоматики, с.11-15), состоящая из датчика натяжения, невращающихся направляющих исполнительного органа натяжения, поворот которых осуществляется с помощью двигателя через самотормозящий редуктор.
Недостатком аналога является ограниченный диапазон регулирования натяжения исполнительным органом.
Наиболее близким техническим решением является устройство автоматического управления намоткой (см, Рыбников С.И. Автоматическое управление намоткой. - М.: Энергия, 1972, - 112 с), состоящее из механизма подачи намоточного материала, устройства предварительного регулирования натяжения, камеры пропитки материала, отжимных роликов, исполнительного механизма изменения угла охвата невращающихся направляющих, привода, невращающихся направляющих тракта, датчика натяжения материала, укладчика, ленты, оправки, регулятора.
Натяжение на участке намотки в прототипе определяется выражением
0
где S - натяжение на выходе из камер пропитки;
α - минимальный суммарный угол охвата материалом всех невращающихся направляющих тракта;
f - коэффициент трения пропитанного материала о невращающиеся направляющие тракта.
Из выражения (1) видно, что натяжением на участке намотки можно изменять за счет изменения всех составляющих.
0
0
αf
Недостатком прототипа является низкое качество наматываемых изделий, обусловленное ограниченным диапазоном регулирования, ввиду невозможности получить натяжение меньше Se, т.к. S выбирается из условия качественной пропитки и не может быть изменено. Коэффициент трения f является постоянной величиной, вследствие чего основным регулируемым параметром является α. Сложность тракта намотки обусловлена большим количеством невращающихся направляющих и исполнительным механизмом регулирования натяжения, состоящего из двигателя, редуктора и системы дополнительных регулируемых направляющих тракта.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение качества наматываемых изделий за счет расширения диапазона и увеличения быстродействия регулирования натяжения.
Задача достигается благодаря использованию устройства автоматического управления намоткой, состоящего из механизма подачи намоточного материала, соединенного с камерой пропитки материала с невращающимися направляющими, механизма предварительного регулирования натяжения, отжимных роликов, исполнительного механизма изменения угла охвата невращающихся направляющих, привода, датчика натяжения материала, укладчика, ленты, оправки, регулятора, невращающихся направляющих тракта дополнительно содержащие исполнительный механизм уменьшения коэффициента трения, в качестве которого использованы невращающиеся направляющие, отжимные ролики и укладчик, выполненные в виде ультразвуковых вибраторов, подключенных к ультразвуковому генератору через многоканальный блок регулировки мощности, а выход датчика натяжения материала, выходы датчиков положения ленты и выход датчика зазора между отжимными роликами соединены с блоком регулировки мощности.
Техническим результатом предлагаемого устройства является уменьшение коэффициента трения при воздействии на поверхность скольжения ультразвуковых волн. При этом, изменяя мощность ультразвукового излучения, можно в широких пределах изменять коэффициент трения.
На фиг.1 представлена схема устройства автоматического управления намоткой.
Устройство состоит из механизма подачи 1 намоточного материала (позиция не обозначена), камеры пропитки 2 с невращающимися направляющими 3, механизма предварительного регулирования натяжения 4, отжимных роликов 5, исполнительного механизма изменения угла охвата невращающихся направляющих 6, привода 7, датчика натяжения 8, невращающейся направляющей 9, укладчика 10, датчиков положения ленты 11, 12 относительно направляющих соответственно 6 и 10, датчика зазора 13 между отжимными роликами 5, ленты 14, оправки 15, ультразвукового генератора 16, многоканального блока регулировки мощности 17, регулятора 18.
Механизм подачи 1 намоточного материала соединен с камерой пропитки 2 с невращающимися направляющими 3 через механизм предварительного регулирования натяжения 4. Далее камера пропитки 2 связана с исполнительным механизмом изменения угла охвата невращающихся направляющих 6 через отжимные ролики 5. Привод 7 связан с исполнительным механизмом изменения угла охвата невращающихся направляющих 6. Лента проходит от исполнительного механизма изменения угла охвата невращающихся направляющих 6 через невращающуюся направляющую 9 к укладчику 10, а от укладчика 10 поступает в оправку 15. Датчики положения ленты 11, 12 подключены к исполнительному механизму изменения угла охвата невращающихся направляющих 6 и к укладчику 10. Датчик натяжения 8 подключен между последней из направляющих 9 тракта и укладчиком 10, а датчик зазора 13 подключен между отжимными роликами 5. Все датчики подключены к ультразвуковому генератору 16 через многоканальный блок регулировки мощности 17. К многоканальному блоку регулировки мощности 17 подключен регулятор 18.
Устройство работает следующим образом.
0
Механизм подачи намоточного материала 1 формирует ленту, которая поступает в камеру пропитки 2, имеющую невращающиеся направляющие 3. Механизм предварительного регулирования 4 поддерживает оптимальное для пропитки натяжение S. Избыток связующего удаляется с материала отжимными роликами 5. Исполнительный орган содержит невращающиеся направляющие 6, угол охвата которых изменяется с помощью привода 7, имеющего устройство ограничения угла охвата направляющих лентой. Датчик натяжения материала 8 измеряет натяжение между последней из направляющих 9 тракта станка и укладчиком 10. Местоположение ленты 14 относительно направляющих 6 и 10 измеряется датчиком 11, 12. Датчик 13 измеряет зазор между отжимными роликами. Пропитанная лента наматывается на оправку 15. Невращающиеся направляющие тракта 3, 6, 9, отжимные ролики 5 и укладчик 10 представляют собой ультразвуковые вибраторы (например, цилиндрические магнитострикционные или пьезокерамические вибраторы), подключенные к ультразвуковому генератору 16 через многоканальный блок регулировки мощности 17. На вход последнего поступают сигналы с датчиков 8, 11, 12, 13. Управление приводом 7 осуществляется от регулятора 18, подключенного к выходу блока 17.
С выхода генератора 16 ультразвуковой сигнал постоянной частоты и амплитуды поступает на вход блока регулировки мощности 17. Так как сила трения материала о невращающиеся направляющие тракта зависит от силы, с которой одно тело прижимается к другому, а последнее определяется натяжением, углом охвата всех направляющих пропитанной ленты и зазором между ними, то на все невращающиеся направляющие тракта с блока регулировки мощности 17 подается сигнал, мощность которого зависит от угла охвата (измеряемого датчиками 11, 12) и расстояния между отжимными роликами (измеряемого датчиком 13).
ср
cр
max
В установившемся режиме мощность ультразвукового сигнала Р выбирается такой, чтобы сила трения F материала о невращающиеся направляющие тракта была равна половине своего максимального значения F
ср
Местоположение невращающихся направляющих 6 исполнительного механизма определяет уровень натяжения при намотке. При отклонении натяжения, измеряемого датчиком 8, от заданного значения изменяется мощность ультразвукового сигнала Р, поступающего на невращающиеся направляющие тракта 3, 6, 9, отжимные ролики 5 и укладчик 10. На вход регулятора 18 поступает сигнал u пропорциональный Р-Р
ср
Привод 7 перемещает невращающиеся направляющие 6 исполнительного механизма в сторону уменьшения рассогласования между заданным и текущим значением натяжения. Процесс прекращается, когда Р становится равным Р
cp
Р=Р.
Достоверность достижения цели подтверждена результатами испытаний макетного образца. Сравнение результатов испытания заявляемого устройства с прототипом показывает, что при неизменном угле охвата только за счет изменения коэффициента трения на невращающихся направляющих исполнительного механизма натяжение можно изменить в 2,5 раза, а быстродействие устройства возрастает в 50 раз.
Таким образом, при использовании устройства увеличивается глубина регулирования натяжения за счет уменьшения нижнего его предела и появляется возможность "двойного" регулирования, то есть регулирование натяжения с большим быстродействием изменения коэффициента трения при глубине регулирования до 2,5 и регулирование натяжения с меньшим быстродействием за счет изменения угла охвата при глубине регулирования натяжения выше 2,5.