Устройство для намотки нити на бобину Советский патент 1992 года по МПК B65H59/38 B65H77/00 

Изобретение относится к автоматическим устройствам для намотки нитевидных материалов на бобину, применяемым в текстильной промышленности и может быть использовано на машинах производства и переработки синтетических нитей.

Известно устройство для намотки нити на бобину содержащее электродвигатель, кинематически связанный с бобинодержа- телем, прикаточный ролик, измерительный диск, закрепленный на одном валу с боби- нодержателем, датчик скорости, взаимодействующий с измерительным диском и подключенный через блок управления к электродвигателю бобинодержателя. (1).

Основным недостатком известного устройства является необходимость прецизионной установки измерительного преобразователя (датчика скорости) на линию контакта паковки и прикаточного ролика и отсутствие в процессе формирования паковки оперативной информации о действительном натяжении нити, поступающей в намотку. Кроме того точность поддержания постоянной окружной скорости паковки ограничивается необходимостью малых временных интервалов, определяемых шириной активных зон на измерительном диске и скоростью приема нити. Указанные недостатки ограничивают технологические возможности устройства, затрудняют его наладку и обслуживание, не позволяют получать идентичные по качеству паковки на соседних мотальных головках.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для намотки нити на бобину содержащее электродвигатель, кинематически связанный с бобинодержателем, прикаточный ролик, измерительный диск, закрепленный на одном валу с бобинодержателем, датчик скорости, взаимодействую- щий с измерительным диском и подключенный через блок управления к электродвигателю бобинодержателя и датчик натяжения, кинематически связанный с датчиком скорости, установленном с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной оси измерительного диска.

(2).

В данном устройстве отпадает необходимость прецизионной установки датчика скорости, т. к. в процессе формования паковки происходит автоматическая коррекция его положения по натяжению наматываемой нити.

Основным недостатком описанного устройства для намотки, как и у предыдущего аналога, является необходимость измерения малых временных интервалов, определяемых шириной активных зон измерительного диска и скоростью приема нити. Последнее ограничивает технологические возможности устройства, отрицательно сказывается на точности поддержания постоянства окружной скорости паковки. Кроме того конструктивную сложность представляет необходимость размещения на валу бобинодержателя измерительного диска,

диаметр которого должен на 10 - 15 мм превышать максимальный диаметр паковки.

Целью настоящего изобретения является расширение технологических возможностей и повышение качества формования паковки за счет повышения точности измерения окружной скорости, натяжения нити, учета скорости измерения окружной скорости (ускорения в переходных режимах) паковки.

Указанная цель достигается тем, что устройство имеет два датчика скорости, установленных в плоскости измерительного диска у его ребра, сдвинутые на 180° один

относительно другого, причем первый датчик закреплен на раме, неподвижной относительно оси бобинодержателя, а второй установлен на качалкг, один конец которой закреплен на оси измерительного диска с

возможностью свободного вращения а второй имеет кинематическую связь с подпружиненным рычагом датчика натяжения нити, первый датчик скорости подключен к первому входу регулятора, второй ко второму входу регулятора, а активная зона измерительного диска выполнена в виде постоянного магнита, закрепленного на ребре измерительного диска.

Признаки, отличающие предлагаемое

устройство для намотки нити на бобину, следующие: 1) Устройство имеет два датчика скорости;

2)Датчики скорости установлены в плоскости измерительного диска и сдвинуты на

180° один относительно другого;

3)Первый датчик скорости установлен неподвижно на раме устройства;

4)Измерительный диск имеет одну активную зону в виде постоянного магнита на

ребре диска;

5)Регулятор устройства имеет два входа к которым подключены соответственно первый и второй датчики скорости.

Таким образом, предлагаемое устройст- во с совокупностью признаков, изложенных в формуле изобретения, обладает признаками, не присущими известным техническим решениям.

Другие известные решения, с признаками, сходными с отличительными от прототипа и аналогов, авторами не обранужены.

Хотя в технике известно измерение как частоты вращения рабочего органа, так и его окружной скорости при помощи активной зоны (метки) на вращающемся узле и бесконтактного датчика (измерительного преобразователя), в данном случае, применение двух датчиков, взаимодействующих с одной активной зоной, их пространственный сдвиг на 180°, и введение коррекции положения одного из них по натяжению наматываемой нити, позволило в одном узле связать измерение частоты вращения, уско- рения (скорости изменения частоты враще- ния) и натяжения нити. Последнее позволяет расширить технологические возможности устройства для намотки нити и повысить качество формования паковки и самой нити.

Общая схема устройства представлена на фиг. 1; на фиг. 2 показана развернутая блок-схема регулятора; на фиг. 3 приведена принципиальная схема силового блока.

Рассмотрим общую схему устройства по фиг. 1. На паковку 1 нить 2 поступает через обводной ролик 3, установленный на конце рычага 4. Рычаг 4 установлен на оси 5, закрепленной на неподвижной раме уст- ройства(рама на фиг. 1 не показана). Второй конец рычага 4 связан тросиком 6 с рычагом-качалкой 7, которая установлена одним концом с возможностью свободного вращения относительно оси (вала) бобинодержа- теля 8. Пружина 9 соединяет второй конец рычага-качалки 7 с неподвижной рамой. На качалке 7 установлен датчик скорости 10. Второй датчик скорости 11 установлен на неподвижной раме. На ребре измеритель- ного диска 12, жестко закрепленного на валу бобинодержателя 8, установлен постоянный магнит 13. Выходы датчиков 10 и 11 подключены соответственно к первому и второму входам регулятора, состоящего из формирования 14, цифрового регулятора 15, генератор импульсов 16 и силового блока 17, к которому подключен электродвигатель привода бобинодержателя 18.

Формирователь 14 (по фиг. 2) состоит из триггера ТГ, двух ключевых элементов КЛ, генератора заполняющих импульсов ГЗИ.

Цифровой регулятор состоит из реверсивного счетчика PC и цифроаналогового преобразователя ЦАП.

Силовой блок 17 состоит из компаратора К, генератора пилообразного напряжения ГПН и силового ключа СК, к выходу которого подключен приводной электродвигатель 18.

Предлагаемое устройство функционирует следующим образом.

В процессе формования паковки диск 12 вращает вместе с валом бобинодержателя 8. В момент прохождения магнита 13 мимо датчиков 10 и 11 (датчики индукционного типа, представляют собой катушку на ферромагнитном сердечнике) на выходе датчиков генерируются импульсы (фиг. 3, 1, 2). Если датчики сдвинуты в плоскости диска 12 на 180° относительно его оси, то импульсы с датчика 10 (фиг. 3, 2), делят временной интервал Т между импульсами с датчика 11 на две равные части Ti и Т2. Импульсы с датчиков 10 и 11 поступают на входы триггера ТГ блока 14 (применен стандартный RS-триггер с двумя входами раздельного статического запуска). Если Ti Т2, то на выходах триггера образуются прямоугольные импульсы (фиг. 3, 3, 4) также равной длительности. Прямоугольные импульсы поступают на управляющие входы ключей КЛ блока 14.

На время действия прямоугольного импульса каждый ключ открывается и пропускает на соответствующий вход (прямого или обратного счета) реверсивного счетчика PC блока 15 пачку импульсов с частотой следования отдельных импульсов 100 кГц от генератора заполняющих импульсов ГЗИ 16. Если Ti Т2, то число импульсов, поступивших на входы прямого и обратного счета реверсивного счетчика PC, одинаково и с выхода счетчика на вход ЦАП подается в двоично-десятичном коде число, которое записано в счетчике в режиме предварительной записи. Режим предварительной записи счетчика PC используется для установки на приводном электродвигателе 18 исходного среднего значения напряжения питания, необходимого в режиме намотки. (В качестве реверсивных счетчиков с предварительной записью могут быть использованы микросхемы К155ИЕ6 или К155ИЕ9 совместно с микросхемами К155ТМ2 для хранения результатов счета). При этом на выходе ЦАП присутствует некоторое постоянное напряжение (фиг. 3, 7) которое поступает на управляющий вход силового блока 17.

Принципиальная схема силового блока 17 приведена на фиг. 4. На микросхемах DA1 и DA2 собран генератор пилообразного напряжения, которое на входах компараторов DA3 и DA4 сравнивается с управляющим с выхода ЦАП (фиг. 3, 8). В моменты равенста указанных напряжений происходит опрокидывание компараторов и на их выходах формируются прямоугольные импульсы, длительность которых определяет

действующее значение напряжения на приводном электродвигателе 18. (Период следования указанных импульсов (фиг. 3, 9) постоянен и определяется частотой следования импульсов пилообразного напряжения). Импульсы с выходов компараторов переводят блокинг-генераторы на транзисторах VT1 и VT2 в режим генерации импульсов с частотой 5 кГц, которые открывают симисторы VD1 и VD2 и электродвигатель 18 подключается на время, определяемое длительностью прямоугольных импульсов с выходов компараторов, к сети питания, (коммутируются две фазы электродвигателя, третья фаза подключена постоянно). Диаграмма напряжения на фазе двигателя показана на фиг. 3, 10.

При отклонении натяжения нити от заданного значения (например, вследствие роста диаметра паковки) происходит отклонение рычага датчика 4. Если натяжение нити падает, рычаг 4 под действием пружины 9 начинает поворачиваться относительно оси 5 по часовой стрелке. Последнее через тросик 6 вызывает поворот качалки 7 по часовой стрелке, что вызывает изменение положения датчика 10, Соотношение между временными интервалами Тч и Т2 меняется в сторону уменьшения TI и увеличения Та. В этом случае на выходе реверсивного счетчика двоично-десятичное число уменьшается, снижается постоянное напряжение на выходе ЦАП (фиг. 3, 7). Длительность импульсов на выходах компараторов DA3 и DA4 (фиг. 4) увеличивается, растет действующее значение напряжения на приводном двигателе, момент на его валу увеличивается и натяжение нити восстанавливается. При увеличении натяжения нити выше заданного значения происходит обратный процесс. (Первоначально величина натяжения нити устанавливается натяжением пружины 9 по фиг, 1).

Предлагаемое устройство эффективно функционирует при переходных режимах, например при пуске мотального механизма. При разгоне бобинодержателя, когда натяжение нити еще нет или оно очень мало, качалка 7 опущена вниз (повернута до упора по часовой стрелке) под действием пружины 9. Выполняется условие Ti T2 и происходит разгон бобинодержателя, следовательно, каждый последующий период Т (см. фиг. 3, 1) будет меньше предыдущего. Поскольку каждые последующие 1/2 оборота магнит 13 проходит при этом быстрее предыдущих происходит некоторое уменьшение величины Та, причем тем более значительное, чем больше ускорение бобинодержателя. Указанный процесс эквивалентен введению отрицательной обратной связи по ускорению, что позволяет, как известно, повысить устойчивость системы регулирования и снизить динамические нагрузки на нить.

Таким образом, в отличие от прототипа и известных аналогов, предлагаемое устройство позволяет одновременно регулировать натяжение нити, частоту вращения бобинодержателя и его ускорение при помощи единой системы, за счет чего механизм конструктивно упрощается и повышается качество регулирования процесса формования паковки. Предлагаемое устройство контролирует окружную скорость с повышенной точностью за счет большой величины контролируемых временных интервалов Ti и Та по сравнению с временным интервалом, создаваемым активной зоной измерительного

диска прототипа. Кроме того диаметр измерительного диска с постоянным магнитом не связан с максимальным диаметром паковки, что упрощает компановку мотального механизма.

Формула изобретения

1. Устройство для намотки нити на бобину, содержащее раму, электродвигатель, кинематическисвязанныйс

бобинодержателем, измерительный диск с активной зоной, жестко закрепленный на одном валу с бобинодержателем, датчик натяжения с двумя кинематически связанными рычагами, один из которых подпружинен, датчик скорости, установленный на одном рычаге датчика натяжения с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной оси измерительного диска, и взаимодействия с ним, блок управления электродвигателем, электрически связанный с датчиком скорости, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повышения качества формования паковки за счет повышения точности измерения окружной скорости, натяжения нити, ускорения в переходных режимах паковки, оно содержит второй датчик скорости, сдвинутый на 180°

относительно первого, установленный в плоскости измерительного диска и закрепленный на раме устройства, неподвижной относительно оси бобинодержателя, второй конец рычага с первым датчиком скорости

закреплен на оси измерительного диска с возможностью свободного вращения, активная зона измерительного диска выполнена в виде постоянного магнита, закрепленного на ребре измерительного диска, причем выход второго датчика скорости электрически связан с вторым входом блока управления.

2. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что блок управления содержит последовательно включенные формирователь

импульсов с генератором импульсов, цифровой регулятор и силовой блок, причем входы формирователя являются входами блока управления, а его выходом - выход силового блока.

Устройство относится к автоматическим устройствам для намотки нитевидных материалов на бобину. Сущность изобретения состоит в том, что устройство содержит 2 датчика скорости 10. 1, причем датчик 11 установлен на рычаге-качалке 7, кинематически связанной с рычагом 4 датчика натяжения нити 2, оба датчика скорости подключены к блоку управления. 10 14 16 14 15 17 18 11 14. 1 с.п.. 1 з.п.. 3 ил. VJ х| О ю 4 сл

- L

Фиг.2