УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ НАТЯЖЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ПРИ НАМОТКЕ ИЛИ РАЗМОТКЕ Российский патент 2000 года по МПК B21C1/12 

Техническое решение относится к обработке металлов давлением и, в частности, может быть использовано при производстве проволоки, кабеля или проводов в кабельной промышленности.

Основными узлами устройства для стабилизации натяжения проволоки при намотке или размотке являются датчик состояния натяжения проволоки и исполнительный механизм [1].

Известно устройство для стабилизации натяжения, содержащее гидромуфту [2] . Недостаток этого устройства в применении гидравлики, что определено сложностью в эксплуатации и ненадежностью.

Известно устройство для разматывания, содержащее в качестве исполнительного механизма вариатор [3]. Недостаток этого устройства в сложности и ненадежности этой механической конструкции.

Известен регулятор намотки проволоки на катушку, содержащий виткоукладчик, исполнительный механизм, состоящий из асинхронного двигателя, индукторной муфты скольжения, коробки скоростей, клиноременной передачи и тормоза [4] . Недостаток этого устройства в сложности конструкции, в трудности обеспечения качественной намотки, так как регулирование намотки на изменяющийся диаметр катушки производят за счет муфты скольжения, которая не обеспечивает стабильности вращения.

Известен намоточный аппарат с исполнительным механизмом, где в качестве электропривода используют асинхронный двигатель с фазным ротором [5]. Недостатком этого устройства является сложность в конструкции, наладке и эксплуатации электрооборудования системы управления асинхронного двигателя с фазным ротором.

Известен также механизм слежения, состоящий из роликов и груза-противовеса [6] . Недостаток этого механизма в ненадежности работы и, в случае наматывания проволоки другого диаметра, в необходимости менять массу всего механизма слежения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому техническому решению является устройство для стабилизации натяжения проволоки при намотке [7]. Указанное устройство для стабилизации натяжения проволоки на катушке при рассогласовании скоростей волочения и намотки воздействует сигналом датчика длины петли петлеобразователя на электропривод, изменяя тем самым скорость катушки для восстановления статического равновесия скоростей волочения и намотки и поддержания заданного значения натяжения проволоки.

Функциональная схема устройства для стабилизации натяжения проволоки при намотке [7] включает в себя датчик длины петлеобразователя, исполнительный механизм, дифференциатор второго порядка, подключенный на вход датчика длины петли, при этом его выход соединен со ходом множительного устройства, подключенного на вход исполнительного механизма и умножающего поступающий сигнал на постоянную величину, пропорциональную массе груза петлеобразователя, приходящейся на одну ветвь.

Недостатком указанного устройства для стабилизации является его сложность в конструкции, обусловленная наличием разнообразных функциональных устройств, и его работа только в режиме намотки проволоки на катушку.

Задачей предлагаемого технического решения является упрощение конструкции, обеспечение стабильности натяжения проволоки как при ее намотке на катушку, так и при ее размотке с катушки, снижение энергоемкости исполнительного механизма.

Поставленная задача достигается тем, что:
1. В функциональной схеме устройства для стабилизации натяжения проволоки при намотке или размотке, содержащей датчик длины петли петлеобразователя, исполнительный механизм, состоящий из катушки и электропривода, в качестве электропривода содержат реверсивный преобразователь тока с электродвигателем и дополнительно используют функциональный преобразователь сигнала с датчика петли в двухполярный аналоговый сигнал, подсоединенный входом к выходу датчика длины петли, а выходом - к входу реверсивного преобразователя.

2. В функциональной схеме по п. 1 в качестве реверсивного преобразователя тока используют реверсивный тиристорный преобразователь постоянного тока.

3. В функциональной схеме по п. 1 в качестве реверсивного преобразователя тока используют реверсивный частотный преобразователь переменного тока.

4. В функциональной схеме по п. 1 в качестве электродвигателя используют электродвигатель постоянного тока.

5. В функциональной схеме по п. 1 в качестве электродвигателя используют электродвигатель переменного тока.

На чертеже приведена функциональная схема построения устройства для стабилизации натяжения проволоки при намотке или размотке, где:
1 - катушка;
2 - реверсивный преобразователь тока с электродвигателем;
3 - функциональный преобразователь сигнала с датчика петли в двухполярный аналоговый сигнал;
4 - датчик длины петли;
5 - петлеобразователь;
6 - груз;
U_вх - двухполярный аналоговый сигнал управления;
V_л.в. - линейная скорость волочения;
V_л.н. - линейная скорость намотки;
V_л.т. - линейная скорость тяги;
V_л.р. - линейная скорость размотки.

Устройство для стабилизации натяжения проволоки при намотке или размотке работает следующим образом:
Направление вращения и линейная скорость катушки 1 зависит от того, какое направление включено для работы у реверсивного преобразователя тока с электродвигателем, которое, в свою очередь, зависит от полярности и величины аналогового сигнала управления U_вх, формирующегося в результате преобразования функциональным преобразователем 3 сигнала с датчика длины петли 4 петлеобразователя 5.

U_вх формируется следующим образом:
при нахождении датчика 4 на середине всей длины петлеобразователя 5 U_вх = 0;
при нахождении датчика 4 ниже или выше середины всей длины петлеобразователя 5 U_вх > 0 (либо U_вх < 0) или U_вх < 0 (либо U_вх > 0) соответственно, т.е. U_вх разнополярно в зависимости от положения датчика 4 относительно середины длины петлеобразователя 5.

Рассмотрим работу устройства для стабилизации натяжения проволоки при намотке на катушку 1. Результатом соответствия линейной скорости волочения V_в.л. и намотки V_л.н. является серединное положение датчика 4 петлеобразователя 5, при котором U_вх ~ 0. Начальные движения проволоки и груза 6 на фиг. 1 обозначены сплошной стрелкой. Допустим, при V_л.в. > V_л.н. груз 6 и датчик 4 будут перемещаться вниз относительного серединного положения, формируя при этом на выходе функционального преобразователя 3 U_вх > 0, в результате чего электродвигатель будет увеличивать V_л.н. до соответствия с V_л.в.. Допустим, при V_л.н. > V_л.в., например, когда увеличивается диаметр намотанной проволоки на катушке 1, груз 6 и датчик 4 будут перемещаться вверх относительно серединного положения, формируя при этом на выходе функционального преобразователя 3 U_вх < 0, в результате чего электродвигатель будет уменьшать V_л.н. до соответствия с V_л.в., включаясь в тормозной режим и рекуперируя электроэнергию в питающую сеть.

Рассмотрим теперь работу устройства для стабилизации натяжения проволоки при размотки с катушки 1. Результатом соответствия линейной скорости тяги V_л.т. и размотки V_л.р. также является серединное положение датчика 4 петлеобразователя 5, при котором U_вх ~ 0. Начальные движения проволоки и груза 6 на фиг. 1 обозначены пунктирной стрелкой. Допустим, при V_л.т. > V_л.р. груз 6 и датчик 4 будут перемещаться вверх относительного серединного положения, формируя при этом на выходе функционального преобразователя 3 U_вх < 0, в результате чего электродвигатель будет увеличивать V_л.р. до соответствия с V_л.т.. Допустим, при V_л.р. > V_л.т., например, когда проволока была неравномерно намотана на катушку 1 до размотки, груз 6 и датчик 4 будут перемещаться вниз относительно серединного положения, формируя при этом на выходе функционального преобразователя 3 U_вх > 0, в результате чего электродвигатель будет уменьшать V_л.р. до соответствия с V_л.т., включаясь в тормозной режим и рекуперируя электроэнергию в питающую сеть.

Масса груза 6, как и катушка с проволокой 1, является нагрузкой для электродвигателя. При изменении величины массы груза будет изменяться величина натяжения проволоки при ее намотке или размотке. Разнополярные величины U_вх при нахождении датчика 4 в крайнем верхнем и в крайнем нижнем положении длины петлеобразователя 5, равно и когда U_вх ~ 0, зависят от требуемой линейной скорости и степени натяжения проволоки при намотке или размотке, а также от требуемой динамики и эксплуатационных режимов работы исполнительного механизма.

В данном устройстве упрощена конструкция, осуществляется повышение стабильности натяжения проволоки не только при ее намотке, но и при ее размотке, а использование при этом тормозных режимов реверсивного автоматизированного электропривода постоянного или переменного тока обеспечивает снижение энергоемкости исполнительного механизма.

Т. о., применение предлагаемого технического решения позволяет упростить конструкцию устройства и повысить при этом стабильность натяжения проволоки как при ее намотке на катушку, так и при ее размотке с катушки, а также снизить энергоемкость исполнительного механизма.

Источники информации
1. Перельмутер В. М. , Сидоренко В.А. Системы управления тиристорными электроприводами постоянного тока. М.: Энергоатомиздат, 1988, стр.225-241.

2. Описание изобретения к авт.св. СССР N 218794, М.кл. B 21 C 47/04, 1968.

3. Описание изобретения к авт.св. СССР N 517347, М.кл. B 21 C 47/04, 1976.

4. Описание изобретения к авт.св. СССР N 837447, М.кл. B 21 C 47/04, 1981.

5. Описание изобретения к авт.св. СССР N 900920, М.кл. B 21 C 47/00, 1982.

6. Описание изобретения к авт.св. СССР N 1011294, М.кл. B 21 C 47/04, 1983.

7. Описание изобретения к авт.св. СССР N 490524, М.кл. B 21 C 47/00, 1975.

Технический результат - упрощение конструкции, обеспечение стабильности натяжения проволоки как при ее намотке на катушку, так и при ее размотке с катушки, снижение энергоемкости исполнительного механизма. Функциональная схема устройства для стабилизации натяжения проволоки при намотке или размотке, включающая датчик длины петли петлеобразователя, исполнительный механизм, состоящий из катушки и электропривода, в качестве электропривода содержит реверсивный тиристорный преобразователь постоянного тока с электродвигателем постоянного тока или реверсивный частотный преобразователь переменного тока с электродвигателем переменного тока. Дополнительно используют функциональный преобразователь сигнала с датчика петли в двухполярный аналоговый сигнал, подключенный входом к выходу датчика длины петли, а выходом - к входу реверсивного тиристорного преобразователя постоянного тока или входу реверсивного частотного преобразователя переменного тока. Применение изобретения позволяет упростить конструкцию устройства и повысить при этом стабильность натяжения проволоки как при ее намотке на катушку, так и при ее размотке с катушки, а также снизить энергоемкость исполнительного механизма. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для стабилизации натяжения проволоки при намотке или размотке, содержащее датчик длины петли петлеобразователя, исполнительный механизм, состоящий из катушки и электропривода, отличающееся тем, что в качестве электропривода оно содержит реверсивный преобразователь тока с электродвигателем и дополнительно снабжено функциональным преобразователем сигнала с датчика петли в двухполярный аналоговый сигнал, подсоединенным входом к выходу датчика длины петли, а выходом - к входу реверсивного преобразователя тока. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве реверсивного преобразователя тока использован реверсивный тиристорный преобразователь постоянного тока. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве реверсивного преобразователя тока использован реверсивный частотный преобразователь переменного тока. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве электродвигателя использован электродвигатель постоянного тока. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве электродвигателя использован электродвигатель переменного тока.