Устройство натяжения провода к станкам для намотки электрических катушек Советский патент 1988 года по МПК H01F41/04 

Изобретение относится к технологи ческому оборудованию для изготовлени электрических катушек и может быть использовано в электротехнической пр мьшшенности при изготовлении сверхпроводящих и обычных типов катушек магнитных систем. Известно устройство для намоткн катушек электрических аппаратов, содержащее каретку, отдающее устройств с каРе11Ы1Ыг. барабаном, расположенным на валу, и механизмрм для натяжения кабеляJ. усгаиовленное на каретке, оп р.мвку н рычаг с приводом его поворота, установленный на валу кабельного барабана, В атом устройстве механизм для на тяжения кабеля установлен на каретке и связан с кабельным барабаном через сложную кинематическзгю передачу, всле ствие чего непостоянство момента тре ния в кинематической передаче при намотке электрических катушек ведет к увеличению нестабильности натяжени наматываемого кабеля, что снижает ка чество намотки. Наиболее близким по технической сущности к данному устройству является устройство натяжения провода к станкам для намотки электрических катушек, содержащее привод с редуктором с блоком его управления, механизм для натяжения ленты, датчик линейной скорости с измерительным роликом и отдающее устройство.. В этом устройстве отсутствует коррекция момента, передаваемого через механизм натяжения при изменении радиуса отдающего устройства в процессе намотки. Это приводит к изменению усилия натяжения наматываемого кабеля и снижает качество намотки катушек. Целью изобретения является повышение качества электрических катушек за счет повышения стабильности натяжения наматываемого кабеля. Цель достигается тем, что устройство, содержащее отдающее устройство, механизм торможения и датчик линейной скорости, содержит электромагнитную муфту, измерительный ролик, датчик угловой скорости, счетчик импульсов, блок задержки и регистр памяти, при этом выход датчика линейной скорости соединен со счетным входом счетчика импульсов, а выход датчика угловой скорости соедии с т.равляющим входом записи регистра памяти и с входом блока задержки, выход которого соединен с входом сброса в ноль счетчика импульсов, а выходы параллельного кода счетчика импульсов соединены с входами записи регистра памяти, выход которого связан с электромагнитной муфтой. На чертеже изображена функциональная схема устройства. Устройство содержит каретку 1 с приводом 2 ее перемещения по направляющим элементам 3, оправку 4 с приводог углового поворота 5, установленную на столе 6. Отдающее устройство 7 установлено на поворотном рычаге 8, -связанном с кареткой 1, и имеет привод в.ертикального перемещения 9 отдающего кабельного барабана 10, а также механизм 11 торможения кабеля 12. В механизм натяжения устройства входит электромагнитная порошковая муфта 13, расположенная внутри кабельного барабана 10, измерительный ролик 14, импульсный датчик 15 линейной скорости наматываемого кабеля 12, импульсный датчик 16 угловой скорости отдающего кабельного барабана 10, счетчик импульсов 17, блок задержки 18, регистр памяти 19, цифро-аналоговый преобразователь 20, усилитель 21. Механизм 11 для торможения кабеля 12 вьтолнен в виде электродвигателя 22, соединенного через редуктор с валом 23, который через электромагнитную порошковую муфту 13 связан с отдающим кабель-ным барабаном 10. Измерительный ролик 14 связан с датчиком 15 линейной скорости наматываемого кабеля 12, выход которого сое динен со счетным входом счетчика импульсов 17. Выход датчика 16 угловой скорости отдающего кабельного барабана 10 соединен с входом записи регистра памяти 19 и с входом блока задержки 18, выход которого соединен с входом сброса в ноль счетчика импульсов 17. Выходы параллельного двоичного кода счетчика импульсов 17 соединены с входами записи регистра памяти 19. Выходы параллельного кода регистра памяти 19 соединены с входйми цифроаналогового преобразователя 20, выход которого соединен через усилитель 21 и контактные кольца 24 с обмоткой управления 25 электромагнитной порошковой муфты 13.

Устройство работает следующим образом.

В процессе намотки сверхпроводя1чих катушек каретка 1 перемещается возвратно-поступательно по направляющим элементам 3 вдоль оправки 4. В крайних положениях каретки 1 поворотный рычаг 8 поворачивается в горизонтальной плоскости вместе с установленными на нем отдающим устройством 7 и кабельным барабаном 10, а оправка 4 осуществляет угловой разворот вокруг своей оси, сверхпроводящий кабель 12 сматывается с отдающего кабельного барабана 10 и укладывается на оправку 4 .

Привод вертикального перемещения 9 обеспечивает в процессе намотки подъем или опускание отдающего устройства 7 и кабельного барабана 10 таким образом, чтобы наматьшаемый кабель постоянного находился в горизонтальной плоскости.

Электромагнитная порошковая муфта 13 создает тормозной момент, необходимый для получения заданного усилия натяжения кабеля 12 при разматывании его с кабельного барабана 10 в процессе намотки.

Механизм 11 служит для натяжения кабеля 12 перед началом намотки и при остановках, так как при зтом натяжение кабеля 12 не должно ослабевать. Электродвигатель 22 через редуктор с большим передаточным отношением (i 1000) передает вращение на вал 23, который является также валом . злектромагнитной порошковой муфты 13. Направление вращения вала 23 противоположно направлению вращения отдающего кабельного барабана 10, установленного -на корпусе порошковой муфты 13, что позволяет не допустить ослабление натяжения кабеля 12.

В процессе намотки сверхпроводящей катушки кабель 12 сматывается с отдающего кабельного барабана 10, и радиус барабана 10 изменяется.

При этом изменяется соотношение между линейной скоростью кабеля 12 и угловой скоростью отдающего кабельного барабана 10.

Для получения постоянного заданного усилия натяжения наматываемого кабеля 12 необходимо корректировать момент торможения, создаваемый.электроу магнитной пороижовой муфтой 13 при изменении радиуса отдающего кабельного барабана 10. С это целью осуществляется непрерывное автоматическое вычисление радиуса кабельного барабана 10 в процессе намотки.

Линейная скорость кабеля 12 измеряется с помощью измерительного ролика 14, который связан с импульсным датчиком 15. Частота импульсов на выходе датчика 15 прямо пропорциональна линейной скорости кабеля 12.

Угловая с-корость отдающего кабельного барабана 10 измеряется с помощью связанного с ним импульсного датчика

5 16. Частота импульсов на выходе датчика 16 прямо пропорциональна угловой скорости кабельного барабана 10.

Счетчик импульсов 17 считает количество импульсов, поступающих на

0 счетный вход от датчика 15 линейной скорости кабеля 12. С выхода датчика 16 угловой скорости отдающего барабана 10 импульсы поступают на вход записи регистра памяти 19 и через

5 блок задержки 18 - на вход сброса в ноль счетчика импульсов 17.

1

Единицы отсчета датчиков 15 и 16

в зависимости от необходимой точности 0 измерения радиуса кабельного барабана 10 выбираются таким образом, чтобы частоты импульсных сигналов находились в примерном соотношении

5 |- (100 - 10000),

Ч где f - частота импульсов датчика

I

15линейной скорости кабеля 12;

fo частота импульсов датчика

16угловой скорости кабельного барабана 10.

Таким образом, за время между двумя импульсами, поступающими с датчика 16, проходит от 100 до 1000 импульсов с датчика 15.

Каждый импульс датчика 16 записывает содержимое счетчика 17 в регистр памяти 19 и затем после прохождения блок задержки 18 сбрасывает счетчик 17 в О. При этом число импульсов N, записанных в регистре памяти 19, равно числу импульсов датчика 15 линейной скорости, приходящихся на один

5 импульс датчика 16 угловой скоросФи, иначе

fl

N Так как f, пропорциональна линей ной скорости V кабеля 12, а fj проп ционсшьна угловой скорости w отдающего барабана 10, то f, - K,V, f, , К 2 коэффициенты пропорцио нальности. K,V N - KR, (1) , коэффициент пропорциональности;R - вычисляемое мгновенное значение радиуса отдаю щего барабана 10, изме няющееся в процессе на , мотки. Таким образом, число импульсов, ;)аиисьшае.мых в регистр памяти 19, проиорционально радиусу отдающего б рабана 10. Величина дискретного зн челшя усилия натяжения кабеля 12 ра fa единице отсчета гщфровой системы 1 ьп исления радиуса, которая определяется по формуле R максимальное значение р диуса отдающего барабана 10; максимальное число импульсов в регистре памяти 19. После преобразований выражений (1) и (2) получают К, кТ Из этого следует, что требуемая точность вычисления рллт.уг.а при заданном коэффициенте К, датчика угловой скорости отдающего барабана 10 однозначно определяется передаточным коэффи1щентом К , датчика 15 линейной скорости кабеля 12. Двоичный код, пропорциональный радиусу отдающего барабана 10, поступает на входы цифроаналогового преобразователя 20, с выхода которого снимается аналоговый сигнал, пропорциональный радиусу. Этот аналоговый сигнал усиливается усилителем 21, подается через контактные кольца 24 на обмотку управления 25 электромагнитной порошковой муфты 13 и управляет величиной тормозного момента. При измерении радиуса отдающего барабана 10 тормозной момент муфты 13 корректируется таким образом, что величина усилия натяжения кабеля 12 остается на заданном уровне. Конструктивно порошковая муфта 13 размещена внутри отдающего кабельного барабана 10. Это позволило уменьшить габариты отдающего устройства 7, а также исключить промежуточные кинематические передачи между валом 23 отдающего устройства 7 и кабельным барабаном 10. I Нестабильность поддержания усилия натяжения при изменении радиуса отдающего кабельного барабана составляет 2-3%. Измерения проводились в процессе намотки катушек с ручным способом коррекции натяжения. Это позволило установить, что нестабильность величины усилия натяжения достигает 10-15%. Таким образом удалось в 5 раз повысить стабильность натяжения наматываемого кабеля по сравнению с известными устройствами, что позволило значительно улучишть качество нг1мотки сверхпроводяпщх катушек.

УСТРОЙСТВО НАТЯЖЕНИЯ ПРОВОДА К СТАНКАМ ДЛЯ НАМОТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КАТУШЕК, содержащее отдающее устройство, механизм торможения и датчик линейной скорости, отличающ ете с я тем, что, с целью повышения качества электрических катушек за счет повышения стабильности натяжения, механизм торможения содержит электромагнитную муфту, датчик окруж ной скорости, счетчик импульсов, блок задержки и регистр памяти, при этом выход датчика линейной скорости соединен со счетным входом счетчика импульсов, а выход датчика угловой скорости соединен с управляемым входом записи регистра памяти и с входом блока задержки, выход которого соединен с входом сброса в О счетчика импульсов, а выходы параллельного кода счетчика импульсов соединены с входами записи регистра памяти вы(Л ход которого связан с электромагнитной муфтой.