Устройство для регулирования натяжения длинномерного материала Советский патент 1992 года по МПК B65H77/00 B65H59/38 H01F41/08 

Изобретение относится к технологическому оборудованию и предназначено для использования в намоточных и лентопротяжных устройствах радиоэлектронной и текстильной промышленности.

Наиболее близким к предлагаемому является натяжное устройство, содержащее питающий узел (катушку) длинномерного материала, связанный непосредственно с элементом торможения (задатчик натяжения), натяжной ролик, связанный с исполнительным элементом, датчик натяжения, выполненный в виде измерительного ролика, расположенного на упругой пластине, выполняющей функции силового элемента и

элемента перемещения, а также датчик перемещения, связанный с упругой пластиной, вых-од которого связан через усилитель-преобразователь с исполнительным элементом. Устройство предназначено для натяжения длинномерного материала (проволоки) в намоточном станке. Длинномерный материал, сматываясь с питающего узла (катушки) через натяжной ролик, поступает к приемному узлу (наматываемый каркас).

Недостатком указанного устройства является нестабильность натяга, вызванная инерционными силами, возникающими при неравномерном движении длинномерного

vi

CJ

ел

00

материала черей натяжное устройство. Величина этих сил определяется моментом инерции измерительного ролика. Так как датчик перемещения реагирует только на поступательное движение измерительного ролика, то обратная связь компенсирует только инерционные силы, связанные с поступательным движением измерительного ролика. Ускоренное вращение измерительного ролика приводит к появлению инер- ции, рассчитываемой по формуле

им

le/r,

где I - момент инерции измерительного ро- лика;

е - угловое ускорение измерительного ролика;

г- радиус измерительного ролика.

Обратная связь эту инерционную силу не компенсирует, Кроме того, обратная связь действует через длинномерное изделие, что вызывает его растяжение и ограничивает величину усилий, передаваемых к измерительному ролику, а также быстродействие обратной связи, что ведет к непол- ной компенсации инерционных сил, возникающих при поступательном движении измерительного и натяжного роликов и может привести к обрыву длинномерного материала.

Целью изобретения является повышение точности натяжения длинномерного материала за счет компенсации инерционных сил и увеличение надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регулирования натяжения длинномерного материала, содержащее элемент торможения длинномерного материала, питающий узел длинномерного материала, установленный с возможностью вращательного движения, датчик перемещения-натяжения, регулятор натяжения длинномерного материала, первый вход которого соединен с выходом датчика перемещения-натяжения, второй с задатчиком натяжения, а выход с элементом торможения длинномерного материала, введен пе- редающий элемент с двумя степенями свободы, вход которого связан с выходом элемента торможения длинномерного материала, а выход с питающим узлом длинномерного материала, установленным с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль линии натяжения длинномерного материала, причем датчик перемещения-натяжения связан с питающим узлом длинномерного материала.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг,2 - пример конкретной реализации устройства.

Устройство для регулирования натяжения длинномерного материала содержит питающий узел 1 длинномерного материала, связанный с датчиком 2 перемещения- натяжения и передающим элементом 3, вход которого связан с выходом элемента 4 торможения длинномерного материала, регулятор 5 натяжения, первый вход которого связан с выходом датчика 2 перемещения-натяжения, второй - с задатчиком 6 натяжения, а выход - с входом элемента 4 торможения длинномерного материала. Длинномерный материал 7 натянут между питающим узлом 1 длинномерного материала и приемным узлом 8 (фиг.2), который состоит, например, из наматываемой катушки 9, вращаемой двигателем намотки 10.

Питающий узел 1 может быть выполнен, например, в виде катушки, или в виде барабана 11 и питающей катушки 12, укрепленной неподвижно. Для обеспечения возможности одновременного вращения и возвратно-поступательного движения вдоль линии натяжения длинномерного материала 7 питающий узел 1 может быть установлен, например, в упругой консоли 13 и в опоре 14. Датчик 2 перемещения-натяжения может быть выполнен, например, в виде реостата. Передающий элемент 3 может быть выполнен в виде гибкого упругого вала, шарнира, имеющего не менее чем две степени свободы (карданного вала, сильфо- на).

Элемент 4 торможения может быть выполнен, например, в виде электрического двигателя или ротора, погруженного в ферромагнитную жидкость с управляемой магнитным полем вязкостью. Регулятор 5 натяжения может быть выполнен, например, в виде дифференциального усилителя, первый вход которого подключен к датчику 2 перемещения-натяжения, а второй - к за- датчику 6 натяжения, который может быть выполнен в виде источника опорного напряжения. В качестве длинномерного материала 7 может быть использована проволока, пленка, нить и т.п.

Устройство работает следующим образом.

Длинномерный материал 7, сматываясь с питающей катушки 12, делая, например, 1 - 2 оборота вокруг барабана 11, поступает на наматываемую катушку 9. Сцепление длинномерного материала 7 с барабаном 11 осуществляется за счет трения. Тормозящий момент, создаваемый элементом 4 торможения длинномерного материала,

передается через передающий элемент 3 барабану 11 и за счет сцепления барабана 11 с длинномерным материалом 7 создает натяжение длинномерного материала 7.

При изменении натяжения длинномерного материала 7, вызванного какими-либо силами, в частности инерционными силами, возникающими при неравномерном движении длинномерного материала 7, барабан 11 питающего узла 1 смещается вдоль линии натяжения длинномерного материала, преодолевая усилие, создаваемое упругой консолью 13. При этом датчик 2 перемещения-натяжения вырабатывает сигнал, отличающийся от опорного сигнала, поступающего с задётчика 6 натяжения. Сигнал рассогласования, формируемый регулятором 5 натяжения, поступает на элемент 4 торможения, изменяя его тормозящий момент и компенсируя тем самым инерционные силы, действующие на барабан 11 питающего узла 1, который возвращается при этом в исходное положение за счет упругости кронштейна 13.

За счет введения передающего элемента 3 и новых взаимосвязей между элементами натяжного устройства отрицательная обратная связь, компенсирующая изменение натяжения длинномерного материала 7, охватывает все узлы, имеющие инерцию и связанные с длинномерным материалом 7: питающий узел 1, передающий элемент 3, элемент 4 торможения, что обеспечивает компенсацию всех инерционных сил. Степень компенсации инерционных сил в устройстве для натяжения длинномерного материала зависит от скорости нарастания управляющего воздействия, которая определяется относительной скоростью нарастания сигнала регулятора 5 натяжения и резонансной частотой крутильных колебаний передающего элемента 3.

Предельная скорость нарастания сигнала усилителя может достигать 105 , а резонансная частота крутильных колебаний передающего элемента 3 составляет в случае выполнения его в виде карданного вала 40 кГц.

Предлагаемое устройство за счет введения передающего элемента 3 и новых взаимосвязей между элементами натяжного

устройства позволяет в несколько раз уменьшить влияние инерционных сил, тем самым повысить точность натяжения длинномерного материала и увеличить надежность работы устройства за счет уменьшения вероятности обрыва.

Формула изобретения

Устройство для регулирования натяжения длинномерного материала, содержащее элемент торможения длинномерного материала, задатчик натйжения, питающий узел длинномерного материала, датчик перемещения натяжения, регулятор натяжения длинномерного материала, первый вход которого соединен с выходом датчика перемещения-натяжения, второй - с задатчиком натяжения, а вход - с элементом торможения длинномерного материала, отличающ е е с я тем, что, с целью повышения точности натяжения длинномерного материала к увеличения надежности работы устройства, в него введен передающий элемент с двумя степенями свободы, вход которого

связан с выходом элемента торможения длинномерного материала, а выход - с питающим узлом длинномерного материала, установленным с возможностью возвратно- поступательного движения вдоль линии натяжения длинномерного материала, причем датчик перемещения-натяжения связан с питающим узлом длинномерного материала.

Задатчик Натяжения 6

Изобретение относится к технологическому оборудованию и предназначено для использования в натяжных устройствах радиоэлектронной и текстильной промышленности. Цель изобретения - повышение точного натяжения длинномерного материала за счет компенсации инерционных сил. Питающий узел длинномерного материала связан с передающим элементом и с датчиком перемещения-натяжения, соединенными с регулятором натяжения, вход которого связан с задатчиком натяжения, а выход - с входом элемента торможения длинномерного материала. Причем передающий элемент замыкает обратную связь от регулятора натяжения через элемент торможения длинномерного материала к питающему узлу длинномерного материала. Передающий элемент позволяет питающему узлу длинномерного материала совершать одновременно вращение вокруг своей оси и возвратно-поступательное движение вдоль линии натяжения длинномерного материала относительно элемента торможения. Устройство позволяет повысить точность натяжения длинномерного материала и увеличить надежность работы за счет компенсации инерционных сил, возникающих при неравномерном движении длинномерного.материала через натяжное устройство.2 ил. . (Л С

Регулятор натяжения 5

Передающий элемент

3,

Фиг.1.

Датчик перемещения- натяжения 2,

Питающий узел ллияно- мерного мате- риа ча I

у приёмному узлу

jll m-I