НАМОТОЧНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2003 года по МПК B65H18/16 

Изобретение относится к области машиностроения для легкой и текстильной промышленности и может быть использовано в мерильно-контрольных и перемоточных машинах.

Известно устройство (патент РФ 2099271, МПК В 65 H 18/20, 1997) для намотки материала на оправку, содержащее два приводных горизонтально расположенных барабана, скалку, измеритель диаметра рулона и управляемый привод второго барабана, позволяющий регулировать соотношение угловых скоростей рабочих органов в зависимости от вида наматываемого материала.

Недостатком данного устройства является ограниченность пусковых значений сил сцепления приводного барабана с материалом в первоначальной стадии намотки из-за недостаточной массы рулона, что может привести к проскальзыванию материала непосредственно при его намотке и неравномерности периферической плотности намотки, появлению складкообразования и т.д.

Известно намоточное устройство, содержащее приводной барабан, скалку и прижимное звено, выполненное в виде свободнокачающихся кронштейнов с опорными роликами, на которых размещена скалка, причем ось вращения скалки расположена по вертикали выше оси поворота кронштейнов (патент США 5154367, кл. В 65 Н 18/16, 1992).

Недостатком этого технического решения является его конструктивная сложность, а также неравномерная плотность намотки вследствие непостоянства технологических нагрузок, и как следствие, изменяющегося в ходе процесса напряженно-деформированного состояния материала.

Задачей изобретения является упрощение конструкции намоточного устройства и повышение качества процесса за счет снижения уровня напряженно-деформированного состояния материала перед намоткой и равномерности его обеспечения в ходе намотки.

Технический результат достигается тем, что в намоточном устройстве, содержащем приводной барабан, скалку и прижимное звено, выполненное в виде свободнокачающихся кронштейнов с опорными роликами, на которых размещена скалка, причем ось вращения скалки расположена по вертикали выше оси поворота кронштейнов, согласно изобретению ось поворота кронштейнов выполнена с возможностью регулирования ее положения, для обеспечения постоянного силового замыкания скалки через слои материала с приводным барабаном.

На фиг. 1 показана схема устройства для намотки материала в рулон; на фиг.2 - расчетная схема; на фиг.3 - график реакции N.

Устройство содержит рабочий орган в виде приводного намоточного барабана 1, скалку 2 и прижимное звено в виде свободнокачающихся кронштейнов 3, 4 со свободновращающимися опорными роликами 5, наклонный экран 6 для разбраковки материала, привод 7 для вращения намоточного барабана. Свободнокачающиеся кронштейны 3, 4 установлены под острым углом к горизонтальной плоскости базирования устройства с возможностью двухкоординатного регулирования положения осей их поворота и соединены звеном 8, на котором закреплен дополнительный с регулируемым положением груз 9 и отводчик ткани 10.

Увеличение диаметра рулона материала при его намотке приводит к увеличению расстояния между точками А и В (см. фиг.2) и повороту против часовой стрелки кронштейнов 3, 4 вокруг точки С. При этом проекция общего увеличения веса кронштейна с рулоном на направление реакции опорно-намоточного барабана остается практически постоянной (см. фиг.3) и уровнем, обеспечивающим достаточную силу сцепления для намотки материала и гарантированное силовое замыкание контактирующих поверхностей.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении материал 11 перемещается на технологическом тракте по наклонному столу 6 вниз через приводной барабан 1 и, образуя компенсационную петлю, обводится через направляющий элемент 10 и заправляется на скалку 2. Скалка с материалом укладывается на опорные свободновращающиеся ролики 5. Под воздействием веса скалки, опорных роликов и кронштейнов с дополнительным грузом 8 рулон прижимается к намоточному барабану 1, образуя тем самым необходимое силовое замыкание и силу сцепления контактирующих поверхностей.

При включении привода 7 вращательное движение передается намоточному барабану и сила трения (сцепления) F_mp, действующая между ним и наматываемым рулоном, преодолевает сопротивление его движению от сил трения материала по поверхности наклонного стола, приведенного момента трения качения рулона по поверхности барабана и момента трения в опорах вращающихся роликов 5.

Намоточный барабан 1 увлекает в нижнюю часть устройства материал, который для релаксации условно упругой составляющей деформации проходит по траектории расчетной компенсационной петли и наматывается в рулон.

Сила трения F_mp зависит от величины нормальной реакции N (см. фиг.2), которая может изменяться в процессе намотки. Реакция N зависит от веса прижимного звена, изменяющегося веса наматываемого рулона G и их положения относительно намоточного барабана, определяемого углом наклона кронштейнов β.

При этом нарастание веса рулона приводит как бы к увеличению реакции, а изменение угла наклона кронштейнов - к изменению угла β₁ и уменьшению реакции с практически полной компенсацией ее увеличения от нарастающего веса рулона.

Значение нормальной реакции от веса материала в рулоне определяется выражением
где ρ - плотность материала, В - ширина материала, r₀ - радиус скалки; β₁ - угол, определяющий направление реакции; R - текущий радиус рулона; g - гравитационная постоянная, t - время процесса намотки. Угол наклона кронштейнов β и наклона реакции β₁ функционально взаимозависимы, а в начальном положении механизма равны между собой.

Скорость изменения угла β₁ зависит от выбранного положения оси С поворота кронштейнов, которое определяется регулируемыми параметрами L и H и зависит от радиуса наматываемого рулона
где h - толщина материала, - первоначальная угловая скорость вращения оправки.

Изменение угла β₁ описывается выражением

где β₀ - первоначальное, конструктивно заданное значение угла β₁ при условии, что угол
Таким образом, при определенных соотношениях конструктивных параметров L и Н вследствие изменения угла β₁ обеспечивается практически постоянное и гарантированное силовое замыкание скалки (через слои материала) с приводным барабаном в течение всего процесса намотки. Необходимое их начальное значение задается положением осей поворота кронштейнов и дополнительного груза 12, регулируемо закрепленного на свободнокачающихся кронштейнах.

Устройство содержит приводной барабан с приводом его вращения, скалку и опорные свободновращающиеся кронштейны. Для упрощения конструкции и повышения качества намотки материала в рулон оправка помещена на опорных роликах, установленных на свободнокачающихся кронштейнах, причем ось вращения оправки расположена по вертикали выше оси поворота прижимного звена с возможностью регулирования ее положения по условию обеспечения постоянного и гарантированного уровня силового замыкания с намоточным барабаном. 3 ил.

Намоточное устройство, содержащее приводной барабан, скалку и прижимное звено, выполненное в виде свободнокачающихся кронштейнов с опорными роликами, на которых размещена скалка, причем ось вращения скалки расположена по вертикали выше оси поворота кронштейнов, отличающееся тем, что ось поворота кронштейнов выполнена с возможностью регулирования ее положения для обеспечения постоянного силового замыкания скалки через слои материала с приводным барабаном.