СМОТОЧНО-НАТЯЖНОЕ УСТРОЙСТВО СТАНКА ДЛЯ НАМОТКИ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ СОЛЕНОИДОВ

Область техники
Полезная модель относится к области намоточных станков, и может быть использована в электротехнической промышленности, при выполнении многослойной намотке провода на цилиндрические катушки, для изготовления сверхпроводящих соленоидов, устанавливаемых в криостаты при создании различных магнитных систем с высоким магнитным полем, а также при намотке экранной вакуумной изоляционной ленты на криогенные трубопроводы.
Уровень техники
При намотке катушек и соленоидов для устройств с высокими технологическими требованиями таких как, например, сверхпроводящие магнитные системы, требуется высокий натяг витков и очень тщательная плотная намотка всех витков в каждом слое. При этом возникает необходимость обратной смотки и перемотки отдельных не плотно уложенных витков. Кроме того, недопустим обрыв провода.
Известно устройство натяжения провода по патенту РФ [1], содержащее установленный на корпусе компенсационный рычаг с направляющим роликом, подпружиненный тормозной элемент, планку, снабженную переключателем диапазонов усилия натяжения провода, выполненным в виде поворотной втулки с торцовыми зубьями, фиксатором ее положений и толкателем, при этом зубья втулки переключателя диапазонов имеют возможность захода в шлицы втулки, а тормозной элемент выполнен в виде ползуна, имеющего возможность радиального перемещения относительно тормозного диска.
Недостатком такого устройства является невозможность обратной смотки провода на отдающую катушку.
Известно устройство для контроля натяжения нити по патенту США [2], содержащее тормоз с двумя прижимными дисками, между которыми проходит нить. На один из дисков действует замыкающий электромагнит, прижимающий диски один к другому с силой, пропорциональной подаваемому напряжению, изменением которого регулируется натяжение нити. Нить проходит через один конец шарнирно закрепленного рычага и, поворачивая его, замыкает электрические контакты цепи управления, соединенной с соленоидом замыкающего электромагнита. С другим концом рычага соединен возвратный электромагнит, который возвращает рычаг в исходное положение, противодействуя усилию со стороны нити.
Недостатком этого устройства, является то, что трение прижимных дисков действует непосредственно на саму нить, что может привести к ее зажиму и разрыву. Кроме того, в данном устройстве также не предусмотрена обратная смотка провода.
Известен также регулятор натяжения провода для намоточного станка по авторскому свидетельству [3], содержащий датчик натяжения с воспринимающим элементом в виде подвижного подпружиненного ролика, задатчик натяжения и тормозной электромагнит с обмоткой управления. В данном устройстве воспринимающий элемент датчика натяжения кинематически связан с подвижным контактом потенциометра, а обмотка управления тормозного электромагнита соединена с задатчиком натяжения. В конструкцию введен регулятор фетровых прокладок, пропитанных трансформаторным маслом с ферромагнитными частицами, что способствует, в том числе, и предохранению изоляции провода от повреждений. Однако данное устройство также не предусматривает процесс обратной смотки провода.
Наиболее близким по техническому решению является [4] Электронное смоточное устройство ЭСУ-400А, выпускаемое серийно компанией ООО «Мир намоточных станков» [www.namotka.ru]. Устройство содержит корпус, в котором крепится вал для установки барабана с проводом, связанный с асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором через червячный редуктор, пружинное натяжное устройство, установленное на намоточном станке с электронной системой управления для синхронизации работы намоточного станка и смоточного устройства.
Недостатки этого устройства. Данное электронное смоточное устройство может быть использовано только с определенным намоточным станком, поставляемым данной компанией с соответствующим программным обеспечением, т.е., не может работать автономно.
Использование червячного редуктора, в данном устройстве в случае какой-либо несогласованности процесса намотки и смотки, приводит к обрыву провода, что при намотке соленоида из сверхпроводящего провода совершенно неприемлемо.
Кроме того, натяжное устройство, являющееся и задатчиком натяжения, представляет собой рычаг с роликом, угол поворота которого изменяется в диапазоне от 20 до 45 градусов, что приводит к изменению натяга провода в процессе намотки в 1,34 раза.
Раскрытие полезной модели
Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели, заключается в упрощении конструкции устройства, повышении его надежности и обеспечении автономности работы.
Технический результат заявляемой полезной модели достигается тем, что в смоточно-натяжном устройстве намоточного станка, содержащем корпус с валом, установленный на валу отдающий барабан с проводом, направляющие ролики, натяжное устройство, привод для обратной смотки провода, натяжное устройство и систему контроля силы натяжения провода с датчиком сигнала, вал отдающего барабана связан с валом асинхронного электродвигателя с фазным ротором через электромагнитный тормоз, обмотки ротора электродвигателя включены на резистивную регулируемую нагрузку, электродвигатель снабжен регулятором питающего напряжения, устройство также снабжено направляющими роликами и датчиком натяжения провода с воспринимающим элементом в виде подвижного ролика, закрепленного к неподвижному основанию через пружину и датчик силы натяжения провода, сигнал с которого подается на регулятор питающего напряжения.
Совокупность приведенных выше существенных признаков приводит к тому, что:
обеспечивается автономность работы смоточно-натяжного устройства, его независимость от режима работы намоточного станка и способность работать с любым другим намоточным станком;
обеспечивается стабильность натяжения провода;
обеспечивается предохранение от обрыва провода при намотке изделий.
Краткое описание чертежей.
На фиг. 1 показан общий вид смоточно-натяжного устройства, на фиг. 2 и 3 показаны виды устройства справа и сверху.
Цифрами на рисунках обозначены
1 - корпус
2 - вал
3 - отдающий барабан
4 - направляющие ролики
5 - пружина
6 - подвижный ролик
7 - датчик силы натяжения провода
8 - электромагнитный тормоз
9 - асинхронный двигатель с фазным ротором
10 - блок регулируемых резистивных сопротивлений
11 - регулятор питающего напряжения.
12 - ременная передача вращения от электродвигателя к валу отдающего барабана.
Осуществление полезной модели.
Смоточно-натяжное устройство Фиг. 1, 2, 3 включает корпус 1, на котором установлен вал 2 с отдающим барабаном 3. На корпусе устройства установлен электромагнитный тормоз вала 8 (Фиг. 2), связанный ременной передачей 12 с валом асинхронного электродвигателя с фазным ротором 9. Асинхронный электродвигатель с фазным ротором питается от сети через регулятор напряжения 11, а обмотки ротора включены на резистивную нагрузку блока сопротивлений 10 (Фиг. 3). Провод с отдающего барабана 3 идет через направляющие ролики 4 (Фиг. 1) и подвижный ролик 6 на намоточный станок (не показан). Подвижный ролик закреплен к неподвижному основанию через пружину 5 и датчик силы натяжения провода 7.
В качестве датчика силы натяжения провода может быть использован тензодатчик.
Смоточно-намоточное устройство работает следующим образом.
Провод с отдающего барабана 3 заправляется на намоточное изделие, установленное на намоточном станке через направляющие ролики 4 и подвижный ролик 6.
Включается асинхронный электродвигатель 9, создающий момент вращения встречно намотке, тем самым обеспечивая натяг провода. Одновременно включается электромагнитный тормоз 8 и расстопоривает вал, застопоренный в нерабочем режиме. Вращающий момент от двигателя через ременную передачу 12 и электромагнитный тормоз 8 передается на отдающий барабан 3. В период намотки асинхронный электродвигатель работает с отрицательным скольжением. Натяг провода на отдающем барабане 3 создается моментом вращения электродвигателя 9 и определяется величиной питающего напряжения и нагрузочным сопротивлением 10 в цепи ротора. В процессе намотки натяг провода может корректироваться изменением напряжения питания электродвигателя с помощью регулятора напряжения 11.
Если в процессе намотки соленоида требуется перемотка отдельных витков, то привод намоточного станка ослабляется и сразу происходит обратная смотка провода на отдающий барабан 3 без каких-либо дополнительных действий со стороны оператора.
Электромагнитный тормоз автоматически стопорит вал отдающего барабана при завершении намотки и при аварийной потере электропитания. Это, в совокупности с натягом пружины 5, не позволяет ослабнуть виткам наматываемого соленоида.
Сигнал с тензодатчика 7 подается на регулятор питающего напряжения для контроля вращающего момента электродвигателя и поддержания постоянной силы натяжения провода.
Таким образом, заявленная полезная модель решает следующие основные проблемы, а именно: возможность работы смоточно-натяжного устройства с любым типом поставляемых намоточных станков, т.е. может работать в автономном режиме, обеспечивает хорошую стабильность натяжения провода, простоту и надежность работы, а также при этом исключает обрыв наматываемого провода.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №1312655 от 08.04.1985
2. Патент США N3991954 (МПК В65Н 59/22),
3. Авторское свидетельств СССР №1141058 от 04.01.1983
4. Электронное смоточное устройство ЭСУ-400А, ООО «Мир намоточных станков» [www.namotka.ru].