Устройство для натяжения длинномерных материалов при перемотке Советский патент 1992 года по МПК B65H77/00 

Изобретение относится к устройствам для регулирования натяжения длинномерных материалов (нить, лента и т.п.) в процессе наматывания или разматывания.

Известно устройство для натяжения ленточного материала при намотке или размотке, содержащее датчик натяжения и за- датчик натяжения, кинематически связанный с механизмом натяжения, Механизм натяжения выполнен в виде системы роликов, которые огибают материал. Задат- чиком натяжения служат груз или пружина.

Недостатком известного устройства является то, что оно оказывается нечувствительным к изменению превышающего силы сухого трения устройства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для натяжения ленточного материала, содержащее датчик натяжения материала, за- датчик натяжения, подключенный к первому входу сумматора, выход которого

через блок управления соединен с электродвигателем и валом, кинематически связанным с .механизмом изменения натяжения материала.

В процессе перемотки с датчика натяжения поступает сигнал, пропорциональный изменению значения натяжения. Полученный сигнал в элементе сравнения , сравнивается с сигналом, пропорцональ- ным требуемому уровню натяжения и поступающему от задатчика натяжения. Сигнал рассогласования с выхода элемента сравнения подается на вход блока управления электродвигателем. Возможность управления величиной натяжения обусловлена наличием функциональной связи между моментом, развиваемым электродвигателем, и натяжением, с которым ведется намотка.

В рабочем режиме момент, развиваемый электродвигателем, уравновешивается натяжением движущегося материала, т.е.

v

Ј

VI

fc

О

кэ

СП

электродвигатель работает в-тормозном режиме. Для того, чтобы в процессе работы изменить натяжение материала, нужно чтобы сигнал рассогласования на выходе элемента сравнения превысил уровень, необходимый для преодоления момента сухого трения электродвигателя. Это приводит к тому, что в замкнутой системе управления невозможно регулировать изменение натяжения, меньшее величины сухого трения данного устройства.

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона контролируемого изменения натяжения за счет компенсаций сил сухого трения в механизме натяжения.

Указанная цель достигается тем, что ус- тг ойство для натяжения длинномерных материалов при перемотке, содержащее датчик натяжения материала, задатчик на- гяжения материала, подключенный к перво- V входу сумматора, выход которого через ълок управления соединен с электродвигателем и валом, кинематически связанным с механизмом изменения натяжения материала, снабжено релейным элементом, вход которого подключен к датчику натяжения материала, а выход- ко второму входу сумматора.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для натяжения длинномерных материалов при перемотке; на фиг. 2 и 3 - характеристики работы устройства для натяжения без компенсации сил сухого трения и с компенсацией соответственно.

Устройство для натяжения длинномерных материалов при перемотке (фиг. 1) содержит задатчик 1 натяжения материала, подключенный к первому входу сумматора 2, выход которого через блок управления 3 соединен с электродвигателем 4, кинематически связанным с механизмом 5 изменения натяжения материала. Выход датчика 6 натяжения материала соединен со входом релейного элемента 7, а выход последнего подключен ко второму входу сумматора 2. Механизм 5 изменения натяжения материала имеет упругий элемент 8, связывающий вал электродвигателя 4 и натяжные ролики 9, которые выполнены с возможностью вращения за счет охвата поверхности роликов движущимся без проскальзывания относительно них материалом 10. Величины FI и -F2 релейного элемента 7 пропорциональны моменту сухого трения данного устройства. Ось вращения натяжных роликов 9 жестко связана с валом датчика 6 натяжения, в качестве которого может быть использован фотоимпульсный датчик. Релейный элемент

7 может быть реализован, например, на основе операционного усилителя.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно до начала перемотки

производится расчет сухого трения устройства, который в нашем случае состоит из момента сухого трения электродвигателя 4 и момента сухого трения в подшипниках

датчика натяжения 6. Так как в общем случае моменты сухого трения в одну и другую сторону различны, то рассчитываются два момента сухого трения и пропорционально им настраивается релейный элемент 7.

Электродвигатель 4 создает постоянное натяжение материала, соответствующее заданному. Постоянство натяжения поддерживается за счет изменения вращающего момента электродвигателя перемотки (не показан).

При изменении натяжения материала 10 натяжные ролики 9 за счет упругого элемента 8 начнут угловое перемещение в ту или другую сторону. Это перемещение зафиксирует датчик 6 натяжения, а релейный элемент 7 выдает сигнал компенсации сил сухого трения таким образом, что электродвигатель 4, создавая прежнее заданное на- тяжение материала, не будет

препятствовать перемещению натяжных роликов 9. Таким образом, связь датчик 6 натяжения - релейный элемент 7 играет роль определения тенденции изменения натяжения материала и соответствующей компенсации сил сухого трения.

На фиг. 1 показаны две величины FI и -F2, пропорциональные силам сухого трения. На фиг. 2 изображен график работы .устройства для натяжения длинномерных

материалов при перемотке без компенсации сил сухого трения данного устройства, где приняты следующие обозначения: FH - сила, создаваемая натяжением движущегося материала и действующая на натяжные

ролики; Fp - сила, создаваемая натяжными роликами и действующая на материал; р- угол поворота натяжных роликов.

В момент равновесия устройство находится или в точке (Fi.O), или в точке (-Fa.O).

Ra фиг. 3 показано то же самое устройство, но с компенсацией сил сухого трения. Пусть устройство находится в равновесии. При изменении задающего воздействия в первом случае изменение натяжения

последует только после того, как это воздействие превысит силу сухого трений устройства. Во втором случае устройство будет чувствительно к любому изменению задающего воздействия.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство обеспечивает более высокую чувствительность к изменению натяжения в движущемся волокне, что позволяет своевременно компенсировать его с помощью системы регулирования вращающим моментом двигателя намотки. За счет этого уменьшается обрывность волокна особенно при производстве тонкого волокна, и повышается процент выхода годной продукции.

Формула изобретения Устройство для натяжения длинномерных материалов при перемотке, содержа0

щее датчик натяжения, задатчик натяжения материала, подключенный к первому входу сумматора, выход которого через блок управления подсоединен к электродвигателю, кинематически связанному с механизмом изменения натяжения материала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности обеспечения натяжения за счет компенсации сил сухого трения в механизме натяжения, оно снабжено релейным элементом, вход которого подключен к выходу датчика натяжения, а выход-подсоединен к второму входу сумматора.

5

Сущность изобретения: устройство содержит задатчик 1 натяжения материала, сумматор 2, блок 3 управления, электродвигатель 4, механизм 5 натяжения, датчик 6 натяжения, релейный элемент 7, упругий элемент 8. 3 ил.

фиг. 1

.

ФигЈ

FfiZf

Фиал