Устройство для намотки нити Советский патент 1990 года по МПК B65H59/38 

hi

Фие.1

15

Изобретение относится к текстильной промышленности, касается устройст для намотки нити на цилиндрическую бобину и может быть использовано на машинах по производству и переработке химических волокон.

Цель изобретения - расширение тех нологических возможностей за счет по вышения верхнего предела частоты вра щения бобинодержателя.

На фиг.1 представлено устройство, общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - расчетная схема профиля шторки; на фиг,4 и 5 - элект- рическая схема устройства; на фиг.6 - диаграммы работы регулятора.

На валу электродвигателя 1 жестко закреплено водило 2 дифференциала, на котором с возможностью вращения установлены сателлиты 3 и 4. Сателли- ты находятся в постоянном зацеплении с солнечным колесом 5, жестко установленным на валу 6 бобинодержателя.

С солнечным колесом 7, свободно установленным на валу 6, жестко связаны шкив 8, гибкой тягой 9, например тросиком,соединенный с пружиной 10, и шкив 11, гибкой тягой 12 соединенный с грузом 13. На боби- нодержателе установлен патрон 14, на котором формуется паковка 15.V. С паковкой 15 во фрикционном контакте находится прикаточный ролик 16, закрепленный на подвижной каретке 17. На каретке 17 установлены излучатель 18 и приемник 19 фотодатчика. Приемник и излучатель закреплены таким образом, что их оптическая ось параллельна оси бобинодержателя и расположена на линии контакта паковки и прикаточного ролика, т.е. на радиусе намотки. Шторка 20 закреплена жестко на шкиве 8 и расположена в плос кости, проходящей между излучателем 18 и приемником 19е

На фиг.2 изображено крепление пружины 10 к раме 21 при помощи устано- вечного винта 22.

Схема на фиг.З поясняет принцип взаимодействия шторки 20 с фотодатчиком, принцип установки шторки и принцип выбора ее формы.

На фиг,4 и 5 показаны общая блок-схема системы управления устройства, излучатель 18 и приемник 19 состоящий из фоторезистора 1Ц и подстрочного резистора Rf. Фотодатчик соединен с входом блока 23 управле

0

0

5

5

д 0

5

45

0

ния, электрически связанного с электродвигателем 1.Шторка 20 показана в рабочем положении, она располагается между излучателем и приемником. Штриховкой на фиг.5 показан корпус карет-; ки 17 прикаточного ролика, на котором расположены излучатель 18 и приемник 19 фотодатчика.

Функционально регулятор состоит из (фиг.4) генератора прямоугольных импульсов на микросхеме D1, формирователя пилообразного напряжения (интегратора) на микросхеме D2, компаратора на микросхеме D3, генератора запускающих импульсов (блокинг-гене- ратора) на трансформаторе и транзисторе VTI и силового ключа на си- мис то р е VD1.

Устройство работает следующим образом,

В процессе намотки электродвигатель 1 создает вращающий момент на водиле 2, которое, вращаясь, увлекает за собой сателлиты 3 и 4 (фиг„1). При этом сателлиты 3 и 4 обегают неподвижное (оно может только поворачиваться з небольших пределах) солнечное колесо 7 и вращают солнечное колесо 5, жестко связанное с валом бобинодержателя 6. При этом частота вращения солнечного колеса 5 в два раза больше частоты вращения водила 2, так как при неподвижном солнечном колесе 7 абсолютное значение окружной скорости сателлита в точке контакта с солнечным колесом 5 в два раза больше окружной скорости его центра. Моменты на солнечных колесах 5 и 7 равны по величине, но противоположны по знаку и в два -раза меньше момента приложенного к водилу По скольку момент на солнечном колесе 5 вращает бобинодержатель, обеспечивает™ ся возможность при помощи измерения момента на солнечном колесе 7 контро- лировать момент вращения бсбинодер- жателя. Для этой цели и служит измерительная система, состоящая из фотодатчика, шторки 20, груза 13 и пружины Полный компенсирующий момент на валу Мп Мс+ М, где Мс - момент для преодоления механических

потерь; М

момент для вращения при

каточного ролика; Мн- момент, необходимый для создания натяжения нити.

Моменты Мс и М р примерно постоянны в процессе формования паковки и компенсируются грузом 13 Величина этого

515

момента не зависит от угла поворота солнечного колеса 7, т.е. Mft+ Mp const.

Переменным в.процессе намотки является момент, необходимый для создания натяжения нити Мн FH Rhl, где FH - натяжения нити; R1(- радиус намотки.

Величина момента М( компенсирует- ся пружиной 10, и если задать условие что пружина 10 работает на участке линейной упругой характеристики, т.е. с постоянной жесткостью, то угол поворота солнечного колеса 5, а сле довательно шкива 8 и шторки 20, по часовой стрелке (фиг,2) дает информа- цию о величине момента Мн, т.е Мц f(-(0, где Ц1 угол поворота шторки 20.

Если в пределах рабочих углов поворота шторки 20 жесткость пружины 10 постоянна, то одинаковым увеличениям Мц вследствие роста RH соответствуют одинаковые увеличения угла If . Следо™ вательно, необходимо связать рост радиуса RH и увеличение угла ц, ив этом случае можно обеспечить постоянство FH (натяжения нити),, т,еа необходимо выполнить условие

R „ К- ц ,

(1)

где К - коэффициент пропорциональносг ти.

Указанное условие и выполняется взаимодействием края шторки 20 с фотодатчиком, формирующим такой сигнал управления на блок управления, чтобы момент на валу двигателя 1 соответствовал положению края шторки 20 на линии контакта паковки и прикаточно- го ролика. Подразумевается перемещение каретки прикаточного ролика вдоль линии 0-0 (фиг.З).Можно показать, что при этом криволинейная поверхность шторки 20 должна проходить через центр оси бобинодержателя. Для этого обратимся к фиг.З (конструктивно шторка установлена так, что ее криволинейная поверхность постоянно проходит через центр оси бобинодер- жателя)v

В исходном положении при пустом патроне без нити шторка 20 расположена таким образом, что линия 0-0 является касательной к ней, а радиус а окружности, образующей криволинейную поверхность шторки, перпендикулярен линии 0-0 . Допустим, радиус намотки возрос до RH (фиг.З), В

6 ,6

этом случае шторка 20 поворачивается вокруг центра бобиНодержателя на угол utf (поскольку система регулирования постоянно держит край шторки на линии контакта паковки и прикаточно- го ролика). Как следует из элементарной геометрии, все углы dtp на фиг.З равны, а отрезки RH и с образуют вписанный угол, опирающийся на диаметр, равный 2а.

Следовательно, угол между с и RJJ равен 90 , треугольник,образованный сторонами с, RH, 2 а прямоугольный и при Л Ч5 25 ° можно считать, что sin и Cf и Л(р , что дает ошибку меньше 3%.,

1 При постоянном коэффициенте жесткости пружины 10 можно записать

F q-41,(2)

где q - коэффициент жесткости пружины;

F сила, действующая на пружину; А1 деформация пружины, соответствующая углу u(f. Величина Л1 f ДО,

... «-гшкЛ1С

Д1 - TgQ - ,

(3)

где гшк- радиус шкива 8.

Момент, приложенный к шкиву от пружины 10,

мшк -гшк, или, с учетом (2) и (3):

м в -SiJL.EjKK.A-4 W 180

Этот момент уравновешивается моментом от натяжения нити

- ми RU-F

н

И г М

Как следует из фиг.З, R 2a-sin 4 или при углах, меньших 25°, при sin и Cf a fltf , R н 2a-/J.

По условию равенства моментов в уравшэвешенном состоянии Мшк Мн

г т з-

i u K-.j - -

180

(4)

т.е. при FH const выполнено условие (1) .

г - ,

Полученное выражение (4) можно преобразовать:

FH.2a.sin -3-f§,

тг -.

ГН а.360

т,е, в процессе формования паковки натяжение остается постоянным и определяется тремя параметрами: FH f(q} ru,K9 a), а именно жесткостью пружины 10, диаметром шкива 8 и ра-

иусом окружности ч, сегмент которой и образует шторку 20.

Полная блок-схема устройства для намотки представлена на фиг.А. Доустим, что натяжение нити F меньше заданного, в этом случае шторка 20 перемещается вверх, освещенность резистора RЈ увеличивается, что вызывает увеличение сигнала управления JQ на входе блока управления, действуюее значение напряжения на двигателе 1 растет, растет момент на валу и буемое натяжение нити восстанавливается.J5

Генератор прямоугольных импульсов на микросхеме D1 вырабатывает прямоугольные импульсы (фиг.ба) со скважностью, равной 2, период следования которых определяет частоту коммута- 20 ции приводного электродвигателя 1 (фиг.1). Прямоугольные импульсы преобразуются интегратором в пилообразные (фиг.66), которые подаются на первый вход компаратора (на микро- 25 схеме D3). На второй вход компаратора подается управляющее напряжение от фотодатчика (фиг.бв).В момент равенства мгновенного значения пилообразного напряжения и напряжения управ-30 ления компаратор опрокидывается (на-,, пряжение на выходе компаратора скачкообразно меняет знак).

В результате на выходе компаратора

формируется ПРЯМОУГОЛЬНЫЙ ИМПУЛЬС35

(фиг.бг), длительность которого оп ределяется величиной управляющего напряжения, поступающего от фотодатчика. Прямоугольные импульсы с компаратора подаются на блокингтенератор (на б а- 40 зу транзистора VT1) Блокннг-генера- тор на время, равное длительности прямоугольного импульса, переходит в режим генерации остроконечных импульсов с частотой следования послед- 45 них 5 кГц, которые открывают симис- тор VD1. Таким образом, симистор VD1 подключает приводной электродвигатель 1 к сети питания (фиг.бд) на время, определяемое величиной управляющего 0 напряжения, или управляющее напряже

ние с фотодатчика регулирует величину действующего значения напряжения на приводном электродвигателе 1, т.е. в данном случае используется наиболее рациональное импульсное параметри- ческое регулирование приводным электродвигателем. В качестве последнего может быть использован любой электродвигатель, дрпускающий работу в режиме глубокого (повышенного) скольжения, например электродвигатель ЭДС-25, включенный по схеме с фаэо- сдвигающим конденсатором.

Таким образом, устройство позволяет с высокой точностью простыми средствами поддерживать постоянство натяжения нити при возможности повышения частоты вращения бобинодер- жателя8 что значительно расширяет технологические возможности устройства.

Формула изобретения

Устройство для намотки нити, содержащее бобинодержатель, соединенный с двигателем посредством дифференциала, прикаточный ролик, установленный на каретке, шторку, размещенную между излучателем и приемником фотодатчика, связанного через блок управления с двигателем, груз, соединенный гибкой тягой со шкивом, смонтированным на одном из солнечных колес дифференциала, и задатчик натяжения,, отличающе еся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, задатчик натяжения выполнен в виде пружины, один конец которой закреплен на раме, а второй по- средством гибкой тяги соединен со шкивом солнечного колеса дифференциала, бобинодержатель жестко соединен с вторым солнечным колесом, а вал двигателя жестко связан с водилом дифференциала, при этом фотодатчик закреплен на каретке, а шторка - на солнечном колесе, несущем шкив, и имеет форму сегмента, дуга которого проходит через ось бобинодержателя.

91

2 гпф

гг-лгЕЬ

УПР

v

о о

Изобретение относится к текстильной промышленности и решает задачу расширения технологических возможностей устройства для намотки нити за счет повышения частоты вращения бобинодержателя. Вал 6 бобинодержателя жестко соединен с солнечным колесом 5 дифференциала, а двигатель соединен с его водилом 2. Второе солнечное колесо 7 свободно смонтировано на валу 6. Прикаточный ролик 16 установлен на каретке, несущей фотодатчик с излучателем 18 и приемником 19. Между ними расположена шторка 20, жестко закрепленная на солнечном колесе 7, которое также несет два шкива 8 и 11, соединенных тросами с грузом 13 и пружиной 10. Пружина 10 служит задатчиком натяжения. Шторка 20 имеет форму сегмента, а регулятор обеспечивает на двигатель крутящий момент, необходимый для ориентации шторки 20 на оптической оси фотодатчика, что приводит к постоянству натяжения в процессе намотки. Частота вращения бобинодержателя в устройстве в два раза выше частоты вращения двигателя. 6 ил.

Фиг.5

Редактор А.Огар

Составитель А.Попов

Техред Л.Сердюкова Корректор И.Муска

Заказ 947

Тираж 464

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

ггп

т i

I м

+

t-t

l i I

Фиг.6

Подписное