РАЗМОТОЧНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2004 года по МПК B65H16/00 

Изобретение относится к области машиностроения для легкой и текстильной промышленности и может быть использовано в перемоточном и контрольно-мерильном оборудовании.

Известно устройство для разматывания рулонов рулонного материала [патент РФ №2133705, опубл. 27.07.99], содержащее опору для рулона, разматывающий элемент и исполнительный механизм, который обеспечивает приложение давления к рулону, заставляя указанный разматывающий элемент прижиматься к рулону. В устройстве предусмотрено средство, предназначенное для регулирования давления, приложенного к рулону, в зависимости от диаметра разматываемого рулона. Недостатком известного устройства является недостаточно высокое качество размотки, связанное с невозможностью обеспечения достаточно полного соответствия между скоростью размотки и скоростью подачи рулонного материала в технологическую машину, установленную последовательно с разматывающим устройством, что в случае легкодеформируемого материала приводит к неравномерно напряженно-деформированному состоянию указанного материала.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для размотки рулонного материала [патент РФ №2191152, опубл. 20.10.2002], содержащее приводной секционный барабан, гибкие рабочие органы, перекатные валики и механизм синхронного изменения положения их подвижных осей, включающий приводные штанги (консоли) для перекатных валиков и передаточные звенья, представляющие собой винтовую передачу с системой подвижных рычагов, при этом механизм поворота консолей выполнен с возможностью обеспечения во время работы постоянства сил сцепления рабочих органов с рулоном.

Недостатком известного устройства является недостаточно высокое качество размотки легкодеформируемого рулонного материала в случае его подачи непосредственно после размотки с постоянной скоростью в технологическую машину, например, в промерочно-разбраковочное устройство. Это обусловлено тем, что вследствие подвижности центра масс рулона нарушаются требования материального баланса между разматываемым материалом и материалом, отводимым из размоточной зоны последовательно установленным приводным механизмом. Отсюда следует неравномерность и скачкообразное изменение уровня напряженно-деформированного состояния указанного материала.

Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение неподвижности центра масс рулона, позволяющее сохранить заданный уровень напряженно-деформированного состояния разматываемого рулонного материала в течение всего процесса размотки и соответственно повысить качество размотки легкодеформируемого рулонного материала.

Поставленная техническая задача решается с помощью размоточного устройства, содержащего секционный барабан, приводные штанги, выполняющие роль опор для перекатных валиков, и привод для их движения, гибкие рабочие органы и привод для их движения, в котором приводные штанги с перекатными валиками консольно установлены на разных приводных валах, каждый из которых смонтирован внутри приводного секционного барабана и соосно с ним, при этом устройство дополнительно содержит оптоэлектронную пару и блок управления, регулирующие движение приводных штанг, а механизм привода штанг выполнен с возможностью обеспечения постоянства расстояния между осью вращения перекатных валиков и линией соприкосновения рулона с рабочими органами.

Схема предлагаемого устройства наглядно представлена на чертежах, где на фиг.1-3 показаны расчетные схемы контактного взаимодействия рабочих органов с рулоном материала, на фиг.4 - кинематическая схема размоточного устройства.

Заявляемое устройство (фиг.4) содержит приводной секционный барабан 1, два перекатных валика 2 и 3, установленные на приводных штангах 4 и 5. Перекатные валики охватываются замкнутыми рабочими органами 6, движение которым передается от червячного привода 7 через клиноременную передачу 8 и приводные валы 9 и 10. Валы 9 и 10, на которых консольно смонтированы штанги 4 и 5, установлены соосно с секционным барабаном 1 в его внутренней полости и получают вращательное движение от реверсивного мотор-редуктора (РД) 11, посредством муфты 12 и зубчатых зацеплений 13 и 14.

Для активного отвода материала из зоны размотки устройство содержит передаточный механизм 15, приводящий в движение транспортирующие валики 16 и 17. Для управления приводом возвратно-поворотного движения штанг (консолей) 4 и 5 с перекатными валиками 2 и 3 размоточное устройство содержит оптоэлектронную пару 18 и блок управления 19.

При неизменном угле λ развода приводных штаг (консолей) 4 и 5, поддерживающих перекатные валики, с уменьшением радиуса разматываемого рулона от r₁ до r₂ рулон перемещается вниз (фиг.1) и образуется нескомпенсированный участок длины материала B₁B₂ (фиг.2). В связи с этим при постоянной линейной скорости отвода материала (конструктивно-технологические требования) нарушается условие материального баланса: размотка - отвод материала из зоны размотки.

В предлагаемом техническом решении условие материального баланса обеспечивается путем сохранения постоянным расстояния между осью перекатных валиков и линией соприкосновения указанного рулона с гибкими рабочими органами (размоточными ремнями), которое формируется при установке рулона материала в размоточное устройство и соответствует неизменности положения центра масс (оси вращения) рулона.

Определим условия, обеспечивающие неизменное положение центра масс рулона в процессе его размотки.

Допустим, что радиус рулона в процессе размотки изменяется от значения r₁ до r₂

где R - начальный радиус рулона;

δ - толщина материала;

ϕ_i - угол поворота рулона,

а угол развода консолей при этом изменяется от λ₁ до λ₂ (см. фиг.3).

Для обеспечения заданных требований размотки рулона должно выполняться условие AО=const. Из геометрических соотношений треугольника АВ₂O имеем

и треугольника АВ₁O

Приравняв правые части соотношений (2 и 3), получим

Зададимся начальными условиями: в начальный момент времени ϕ₁=ϕ₀=0; λ₁=λ₀. Тогда, принимая во внимание эти условия и проведя несложные преобразования, получим требуемый закон развода приводных штанг (консолей) [λ_i(ϕ)]

Соответственно

Полученное выражение связывает угол поворота рулона с углом развода приводных штанг (консолей) и может быть выражено в численном и графическом виде (установленный закон синхронного встречного поворота приводных штанг с перекатными валиками графически показан на фиг.5). Это дает возможность с помощью блока управления 19 задавать требуемый угол развода приводных штанг 4 и 5 и посредством механизма привода штанг, включающего приводные валы 9 и 10, рассчитанные соответствующим образом передаточные звенья 12, 13 и 14, а также мотор-редуктор 11, обеспечивать необходимое постоянство расстояния между осью вращения перекатных валиков и линией соприкосновения рулона с рабочими органами. Если угол (λ_i) развода приводных штанг (консолей) с перекатными валиками изменяется в соответствии с установленным законом, то при соблюдении условия достаточности сил сцепления рулона с рабочими органами с уменьшением его радиуса положение центра масс рулона остается неизменным.

Устройство работает следующим образом. В исходном положении приводные штанги 4 и 5 перекатных валиков 2 и 3 разведены на угол λ₀. Рулон 20 укладывают на ремни 6 между приводными штангами 4 и 5; материал проводится по технологическому тракту между приводными транспортирующими валиками 16 и 17 и далее на другие рабочие органы технологической машины (на чертежах не показаны). Включают привод 7, который через клиноременную передачу 8 передает вращательное движение секционному барабану 1, гибким рабочим органам 6, перекатным валикам 2 и 3, а также, через передаточный механизм 15, транспортирующим валикам 16 и 17, последовательно установленным в технологической схеме. Движущиеся рабочие органы контактируют с рулоном материала без проскальзывания и передают ему вращательное движение.

Одновременно с включением основного привода и началом процесса размотки включается реверсивный мотор-редуктор (РД) 11, приводящий в движение посредством муфты 12 передаточные механизмы 13 и 14 развода штанг 4 и 5. Подтверждением для включения РД и встречного движения штанг с перекатными валиками является сигнал от оптоэлектронной пары 18, фиксирующей наличие материала в зоне размотки. С помощью блока управления 19 механизм привода штанг с перекатными валиками в процессе размотки обеспечивает уменьшение угла их развода по установленному закону (см. фиг.5) и тем самым создает условие для обеспечения постоянства расстояния между осью вращения перекатных валиков и линией соприкосновения рулона с рабочими органами и одновременно для его гарантированного сцепления при изменяющемся весе с рабочими органами.

Совместное синхронное встречное поворотное движение штанг с перекатными валиками и рабочими органами, а также вращательное движение секционного барабана продолжаются до полного разматывания рулона и обеспечивают неизменность напряженно-деформированного состояния материала.

После завершения процесса размотки привод 7 останавливается, оптоэлектронная пара 18 формирует инверсный сигнал, подтверждающий отсутствие материала в зоне размотки. Сигнал поступает на блок управления 19, который формирует команду на реверсивное движение РД и возвращение консольных штанг 4 и 5 в исходное положение для повторения цикла.

Изобретение относится к области машиностроения для легкой и текстильной промышленности и может быть использовано в перемоточном и контрольно-мерильном оборудовании. Устройство содержит приводной секционный барабан, гибкие рабочие органы, приводные штанги с перекатными валиками, каждая из которых консольно смонтирована на дополнительном валу, расположенном внутри секционного барабана и соосно с ним, оптоэлектронное устройство и блок управления, управляющие движением приводных штанг. Привод механизма приводных штанг выполнен с возможностью обеспечения постоянства расстояния между осями вращения перекатных валиков и линией соприкосновения обрабатываемого рулона с гибкими рабочими органами. Технический результат состоит в повышении качества размотки материала из рулона за счет обеспечения неподвижности центра масс разматываемого рулона, позволяющей сохранить заданный уровень напряженно-деформированного состояния легкодеформируемого рулонного материала в течение всего процесса размотки. 5 ил.

Размоточное устройство для рулонного материала, содержащее приводной секционный барабан, приводные штанги с перекатными валиками и привод для их движения, гибкие рабочие органы и привод для их движения, отличающееся тем, что приводные штанги с перекатными валиками консольно установлены на разных приводных валах, каждый из которых смонтирован внутри приводного секционного барабана и соосно с ним, при этом устройство дополнительно содержит оптоэлектронную пару и блок управления, регулирующие движение приводных штанг, а механизм привода приводных штанг выполнен с возможностью обеспечения постоянства расстояния между осью вращения перекатных валиков и линией соприкосновения рулона с рабочими органами.