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 (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 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 магнитной 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 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 измерителя реального радиуса рулона, являющегося источником низкочастотных шумов в канале измерения, связанных, в частности, с эксцентриситетом рулона и отрицательно влияющих 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 электродвигатель, связанный с усилителем мощности, датчик натяжения, задатчик натяжения, датчик числа оборотов рулона и два сумматора, дополнительно содержит датчик угловой частоты вращения рулона, датчик скорости намотки материала, блок задания параметра спирали Архимеда, первый и второй блоки деления, при этом выход датчика угловой частоты вращения рулона соединен с первым входом первого блока деления, связанного вторым входом с выходом датчика скорости намотки, а выходом с первым входом второго блока деления, соединенного вторым своим входом с выходом датчика числа оборотов рулона, а выходом с первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу блока задания параметра спирали Архимеда, а выход связан с входом задатчика натяжения, подключенного своим выходом к первому входу второго сумматора, соединенного вторым входом с датчиком натяжения, а выходом с входом усилителя мощности.
На чертеже представлена схема предлагаемого устройства для регулирования натяжения ленточного материала, цифрами обозначены: материал 1, наматываемый в рулон 2 со скоростью v и натяжением F. Устройство содержит электродвигатель 3 рулона, соединенный с усилителем мощности 4, датчик натяжения наматываемого материала 5, датчик скорости намотки 6, датчик угловой частоты вращения рулона 7, датчик числа оборотов рулона 8, первый блок деления 9, второй блок деления 10, а также блок задания параметра δ спирали Архимеда 11 и задатчик натяжения материала 12, первый сумматор 13, второй сумматор 14. Причем выход датчика угловой частоты вращения рулона 7 соединен с первым входом первого блока деления 9, связанного вторым своим входом с выходом датчика скорости намотки 6, а выходом с первым входом второго блока деления 10, соединенного вторым своим входом с выходом датчика 8 оборотов рулона, а выходом с первым входом первого сумматора 13, второй вход которого подключен к выходу блока задания параметра спирали Архимеда 11, а выход связан с входом задатчика натяжения материала 12, подключенного своим выходом к первому входу второго сумматора 14, соединенного вторым входом с датчиком натяжения наматываемого материала 5, а выходом с входом усилителя мощности 4.
<mrow><mi>δ</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>w</mi><mi>ω</mi></mfrac></mrow>
<mrow><mi>δ</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>R</mi><mi>n</mi></mfrac></mrow>
з
Устройство работает следующим образом. В основу устройства положен принцип стабилизации параметра спирали Архимеда δ, представляющего собой скорость перемещения точки наматывания по ее полярному радиусу
, где w - скорость нарастания радиуса рулона во времени, ω - угловая частота вращения рулона. Практически параметр спирали Архимеда δ может быть вычислен как
, где R и n - соответственно радиус и число оборотов рулона. Он отражает толщину наматываемого материала, которая в процессе намотки не остается постоянной, а изменяется под действием сжимающих рулон центростремительных сил, вызванных действием натяжения F, образующего витки материала. Предлагаемое устройство обеспечивает стабилизацию заданного параметра δ и таким образом равномерную плотность намотки.
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>R</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>v</mi><mi>ω</mi></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mi>δ</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>R</mi><mi>n</mi></mfrac></mrow>
з
з
з
В процессе намотки материала 1 в рулон 2 вращением его от электродвигателя 3, получающего питание от усилителя мощности 4, с помощью датчика угловой частоты вращения рулона 7 и датчика скорости намотки 6 на выходе первого блока деления 9 вычисляется значение R радиуса рулона
, где v - скорость намотки. Второй блок деления 10 на основе информации о числе оборотов рулона n, снимаемой с выхода датчика числа оборотов рулона 8, и радиусе рулона R вычисляет значение параметра спирали Архимеда
, которое сравнивается с помощью сумматора 13 с заданным значением δ подаваемым с выхода блока задания параметра спирали Архимеда 11, а их разность подается на вход задатчика натяжения материала 12, выходной сигнал которого F сравнивается с помощью сумматора 14 с действительным значением натяжения. Полученная разность (F-F) подается на вход усилителя мощности 4, питающего электродвигатель 3, который изменяет число оборотов n вращения рулона и связанное с ним натяжение F материала, обеспечивая стабилизацию параметра спирали Архимеда и плотности намотки.