Устройство для намотки магнитопровода Советский патент 1993 года по МПК H01F41/02 

Изобретение относится к технологическому оборудованию для изготовления 0- образных витых магнитопроводов и может быть использовано, в электротехнической промышленности.

Целью изобретения является повышение точности настройки на силу натяжения ленты магнитопровода путем регулирования момента торможения муфты, а также повышения производительности труда.

Указанная цель достигается тем. что устройство для намотки магнитопровода. содержащее станину, на которой расположены электродвигатель с редуктором, механизм поджима, задняя бабка, приемная и отдающая бобина, электромагнитную муфту, кинематически соединенную с отдающей бобиной и блоком натяжения, устройство согласно изобретению снабжено распределителем, муфта содержит диск, жестко соединенный с валом

00

со ел

р

Ю

ел

СО

для отдающей бобины, тормозную колодку, узел настройки положения тормозной колодки, вал с неподвижным блоком шестерен, оал с шестернями, имеющими возможность перемещения, муфту свободного хода смотки ленты, рычаг с узлом настройки его положения, несущего пару винт-гайка, передачу начальной настройки положения гайки, отсчетную передачу ширины ленты, выполненную в виде зубчато- реечной передачи, отсчетную передачу толщины ленты, при этом тормозная колодка, один конец которой имеет возможность контактирования с диском, кинематически связана с узлом настройки положения тормозной колодки, кинематически связанным с отсчетной передачей ширины ленты и выполнена с возможностью радиального перемещения относительно диска, другой конец тормозной колодки кинематически связан с одним из концов рычага, несущего гайку, а винт кинематически соединен с передачей начальной настройки гайки, другой конец . рычага снабжен толкателем и кинематически связан с ним, при этом диск с валом через муфту свободного хода смотки ленты соединен с валом подвижных шестерен, кинематически связанных с валом неподвижного блока шестерен, а распределитель через толкатели связан с валом подвижных шестерен и отсчетной передачей толщины ленты.

Передача начальной настройки осевой гайки содержит, например, безлюфтовую зубчатую передачу, датчик начального положения отдающей бобины, причем муфта свободного хода кинематически связана с безлюфтовой зубчатой передачей и опорным винтом, а датчик начального положения отдающей бобины кинематически связан с безлюфтовой зубчатой передачей,

Отсчетная передача толщины ленты, например, содержит датчик передаточного отношения, выполненной в виде гидроцилиндра, гидромеханического датчика толщины, содержащего ролик,, корпус, заполненный жидкостью, внутри которого расположена пружина, поршень со штоком, поплавковый контакт и группу контактов, электрически связанных с распределителем,

Толкатель может быть выполнен, например, в виде гидроцилиндра, корпус которого состоит из отдельных камер, внутри которых на общем штоке установлены поршни различных диаметров для соответствия номенклатуре применяемых толщин лент.

Повышение точности настройки на силу натяжения ленты происходит за счет повышения точности регулирования момента торможения муфты, которое обеспечивается точной настройкой тормозной колодки на радиус относительно оси диска, в зависимости от ширины ленты, на силу прижима тормозной колодки в зависимости от толщины

ленты, диаметра сматываемой бобины. Информация о ширине ленты преобразуется в расстояние (в радиус), на которое переместится тормозная колодка относительно оси диска посредством отсчетной передачи ши0 рины ленты. Информация о толщине ленты преобразуется посредством отсчетной передачи толщины ленты в усилие, прилагаемое к рычагу. Рычаг имеет подвижную ось, выполненную как тайку, и кинематическую

5 связь с тормозной колодкой. Усилие на рычаге преобразуется (в зависимости от положения подвижной оси рычага - меняющей плечи рычага при изменении диаметра отдающей бобины) в силу прижима тормозной

0 колодки к диску. Исходное положение по- движиой оси рычага, находящейся в зацеплении с опорным винтом (причем эта передача винт-гайка безлюфтовые) определяется передачей начальной настройки осе5 вой гайки.

В процессе намотки магнитопровода происходит уменьшено диаметра отдающей бобины, Это изменение происходит послойно, каждый слой равен толщине ленты, еле-.

.0- довательно, изменение диаметра отдающей бобины на величину, равную двум толщинам ленты, происходит за один оборот диска с валом, поэтому диск с валом посредством муфты свободного хода смот5 ки ленты соединен с валом подвижных шестерен, кинематически связанных с валом неподвижного блока шестерен и датчиком передаточного отношения, который производит зацепление подвижных шестерен в

0 зависимости от толщин лент. Неподвижный блок шестерен кинематически соединен с опорным винтом, Таким образом, при изменении диаметра отдающей бобины (послойно, слой равен двум толщинам ленты) за

5 один оборот диска с валом производится изменение положения осевой.гайки с рычагом (в зависимости от настроенной передачи между подви.жными шестернями и блоком неподвижных шестерен на толщину

0 ленты), т.е. плечи рычага (их длины), меняясь, преобразуют усилие на .оычаге в силу прижима тормозной колодки к диску. Эта сила прижима по мере уменьшения диаметра отдающей бобины будет уменьшаться.

5 Это уменьшение будет плавным, равномерным. Точность регулировки момента торможения муфты повышается путем точной настройки тормозной колодки в зависимости от фактической ширины ленты, усилия прижима тормозной колодки по фактической толщине ленты и диаметру отдающей бобины.

Момент торможения М муфты рассчитывается следующим образом.

где Р - сила прижима тормозного диска (колодки);

D, (R) - диаметр (радиус) действия силы трения, эквивалентный действию всех элементарных сил трения на площади контакта фрикционной пары;

/z- коэффициент трения фрикционной пары.

Величина силы натяжения Т ленты маг- нитопровода:

т 2 М М

dcMГсм

где dcM, (гсм) - диаметр (радиус) отдающей бобины.

В преложенном техническом решении момент торможения М муфты рассчитывается следующим образом:

вначале определяется сила прижима Р тормозной колодки: J li где 1, И - длины плеч рычага;

Р - усилие на штоке силового гидроцилиндра для конкретной толщины ленты.

Обозначим отношение длин плеч рычаР Р }-.

га

у- k, тогда

Р Р к.

При изменении диаметра отдающей бобины при повороте диска с валом за время t, происходит изменение силы Р, т.к. величина меняется, но Р constant, тогда изменение момента торможения М муфты по времени t

проинтегрировав, получаем

Л11

/ dk

М -и R Р In

Радиус действия R силы Р (прижима тормозной колодки) рассчитывается из условия максимальной ширины ленты bmax, максимальной толщины ленты 5тэх, максимального диаметра (dcMmax). радиус (гсмтах)

0

5

0

сматываемой (отдающей) бобины следующим образом:

Т - 2 м

dcMmax

Но Т можно выразить

Ьтах

п - коэф. условия натяжения, обычно п - 0.5

предел прочности разрыва материала ле,нты

Т -- П о дтак bmax

Гсм р // R

г n t°l 5гпах Ьтах

смтах

Р Ц R П(/ 5тах Ьтах Гсмтах

П OJ Umax Ьтах Гсмтах

r - - ---

,/

Р/

5

0

5

0

5

0

Р Р (fj JrCMmax

(jrVcMmax ДЗННОв ОТНОШеНИв При Гсм т

Гсмтах.

Усилие на штоке силового илдроцилим дра Р через толщины лент (при равной ширине ленты) могут быть определены

если д - 0,01 мм, а Р Р o.oi, то для

5 0,02 мм .о2 .01

6 0,03 мм .оз ЗР o,oi и т.д.

При заданном давлении в гидросистеме р усилия Р могут быть рассчитаны через площади F - поршней

Pto. .02 р F2 .)Рзит.д.

При заданном начальном (исходном) диаметре йен. (радиусе) гсм отдающей бобины, рассчитанной силе натяжения Т ленты по формуле Т « Ь, а также Р. Р, выбранном ц - коэффициенте трения фрикционной пары, отношение длин плеч рычага

-р k можно определить

Тг,

/г RP k

ц R Р

зная k, конструктивно находятся длины плеч I. И рычага

КПри изменении гсм за один оборот (диска с валом) на толщину б ленты происходит изменение k, т.е. k уменьшается до

k) это значит, что плечо I

рПР

уменьшаетрл на какую-то величину II. а плечо И увеличивается на эту величину Н. (Осе- оэя гайка, находящаяся в зацеплении с опорным винтом, перемещается вследствие вращения опорного винта. Осевая гайка установлена на рычаге).

Учитывая вышесказанное, можно написать

«5

I -Н It +Н

(и + н) 1-н kd -li + kH-l-H kd H + H H( + 1) l-k(3 h

H :

I -kdli

k(5 + 1 .

H - величина перемещения гайки. Эта величина зависит от передаточного отношения I между диском с валом и опорным винтом, а также от шага винта (tw) Н 11Ш

I

ka + 1

, ,l-k(5li4 1 1 v kd + 1 тш

tut - выбирается из условия прочности опорного винта.

Рассчитанное передаточное отношение I для конкретной толщины ленты. Для других толщин д лент определение I производится аналогично.

Передаточное отношение i можно выразить через п, сг, площадь сечения ленты F ленты д Ь, Р. Р, которые рассчитаны на конкретной толщины д ленты, гсм, которому соответствует отношение k, а также длины плеч I, h

т 2М dew

М

Гсм

Рлвмш (

R/tfjГсм-jj

При совершении одного полного поворота отдающей бобины dcM уменьшается на 2 И или гсм на (5, а плечи It рычага i изменились на величину Н (это было пояснено ранее), тогда:

ленты

( 5) -

обозначим

П О Рленты .., Р R I

WV , V, WV(h + Н) - I - Н

Н -г г

Гсм - б V WVh + WVH l-H WVH + H l-WVh H(WV + 1) I - WVh, отсюда Н

H

I -WVh WV + 1

Ho H ituj тогда

l-

n a F,,

(Гсм -6) I т

ленты

(rCM 3) + 1

5

0

5

0

5

0

5

l-

n a Ffl

n a F,

()И

(rCM - 6) -f- 1

V

J

Вышеизложенная методика расчета таких параметров устройства для намотки магнитопровода как М, Т, I в зависимости от площади Рл сечения ленты (определяемой как д хЬ) позволяет найти наилучший вариант из мноокества возможных методов оптимизации (с применением ЭЁШ) для обеспечения максимально возможного коэффициента заполнения.

На фиг.1 дана кинематическая схема устройства; на фиг.2 - расчетно-кинематиче- ская схема; на фиг.З - гидромеханический датчик; на фиг.4 - толкатели.

Устройство содержит станину 1, на которой расположены электродвигатель 2 с редуктором 3, механизм поджима ленты 4, задняя бабка 5, приемная бобина 6, закрепленная на шпинделе 7, кинематически связанным с редуктором 3, причем приемная бобина 6 поджата пинолью задней бабки 5. К приемной бобине 6 снизу поджат ролик штока пневмоцилиндра механизма поджима ленты 4. На станине 1 также расположена отдающая бобина 8 и распределитель 9. Отдающая бобина 8 установлена на валу 10, к которому жестко закреплен диск. Относительно оси диска с валом 10 расположена тормозная колодка 11 и узел настройки положения тормозной колодки, состоящий из гайки 12, ходового винта 13 и направляющей 14. Тормозная колодка 11 кинематиче- ски связана с гайкой 12, находящейся в зацеплении с ходовым винтом 13 и кинематически связана с направляющей 14. Диск с валом 10 посредством муфты свободного хода 15 смотки ленты соединен с валом с шестернями 16, имеющими возможность перемещения, кинематически связанных с валом, имеющим неподвижный блок шестерен 17. Количество подвижных шестерен со- тветствует номенклатуре применяемых толщин лент, а количество зубьев каждой из этих шестерен рассчитано в зависимости от соответствующей толщины ленты. Устройство содержит рычаг 18 с узлом настройки его положения - несущую пару винт 19 - гайка 20, передачу начальной настройки положения гайки 20, содержащую безлюфто- вую зубчатую передачу 21, датчик начального положения отдающей бобины 22, причем безлюфтовая зубчатая передача 21 посредством муфты свободного хода 23 кинематически связана с опорным винтом 19, а датчик начального положения отдающей бобины 22 кинематически связан с без- люфтовой зубчатой передачей 21. Один конец тормозной колодки 11 имеет возможность контактирования с диском, который жестко закреплен к валу 10, а узел настройки положения тормозной колодки кинематически, посредством ходового винта 13, связан.с отсчетной передачей ширины ленты, выполненной в виде безлюфтовой зубчатой передачи, состоящей из отсчетной рейки 24 и зубчатых колес 25. другой конец тормозной колодки 11 связан с одним из концов рычага 18. Другой конец рычага 18 снабжен толкателем 26, выполненного в виде гидроцилимдра, корпус которого состоит из отдельных камер, внутри которых на общем штоке установлены поршни различных диаметров для соответствия номенклатуре применяемых толщин лент. Распределитель ,9 посредством толкателей 27 кинематически связан с валом подвижных шестерен 16 и отсчетной передачей толщины ленты. От- счетная передача толщины ленты содержит датчик передаточного отношения, выполненный в виде гидроцилиндра 28, гидромеханического датчика толщины, содержащего ролик 29, корпус 30, запол- ненный жидкостью, внутри которого расположена пружина 31, поршень со штоком 32. поплавковый контакт 33 и группу контактов 34, электрически связанных с распределителем 9.

Устройство содержит еще насос 35 с приводом и бак 36 с жидкостью.

Гидромеханический датчик толщины и его расчет.

На фиг.З изображен гидромеханический датчик толщины.

D - внутренний диаметр корпуса,

R 2- R радиус корпуса, Dn - диаметр

поршня. Rn -у1 Rn - радиус поршня, h глубина погружения поршня, равная толщине ленты, V-объем вытесняемой при погружении поршня на толщину ленты, Н - высота подъема жидкости при погружении,

d - диаметр поплавкового контакта, г -Q ,

г - радиус поплавкового контакта.

Объем V вытесняемой жидкости при погружении поршня на толщину ленты, равной:

V я (Rn2 - г2) h

Объем V вытесняемой жидкости при погружении поршня на толщину ленты, равной h и находящийся в корпусе внутренний радиус которого R обуславливает подъем уровня жидкости на высоту Н , тогда справедливо соотношение

V я (R2 - Rn2 +

отсюда. Н

7t(Rti - г2) h

(tf-Rn+r2) я(Р5ир2- Ч-г2)

, ( R2 - R2, + г2

H - R2 - Rn + r2

Пример расчета R 40,1

Ho,02«

(40.12-22)-0.02 40.12-402 -f-22

0608.01 -4)-0.02 26MM 1608,01 -1600+4 ° MM Rn-40 r-2

1)h - 6 0,02

н„«, -П608.01 -4)-0.03 Q M° 03 1608.01 -1600-f 4

2)h - d - 0.03

MM

Шаг подъема - Но.оз - 11о.оз 3,9-2,6 1,3 мм,

т.е. оысота подъема жидкости при по- (ружении на толщины лент 0,02-0,03 соответственно Ho.oz 2.G мм,.Но.оз - 3,9 мм. Плавающий контакт, поднимаясь .на эти Н, замкнет электрическую цепь, настроенную на толщины лент 0,02-0,03.

Выпод. Гидромеханический дачтик позволяет довольно точно производить настройку на толщины лент, при этом конструкция гидромеханического датчика очень проста и надежна.

Устройство работает следующим образом. Отдающую бобину 8 устанавливают на диск с взлом 10, а затем ленту с отдающей бобины 8 заводят в прорезь приемной бобины 6, предварительно пройдя через: отсчет- ную передачу ширины ленты (в результате чего отсчет.ная рейка 24, перемещаясь, займет положение, соответствующее ширине ленты, а зубчатая передача 25, имеющая кинематическую связке ходовым винтом 13, передает движение - т.е. вращение ходовому винту 13, который переместит гайку 12с тормозной колодки 11 на расстояние (радиус) относительно оси диска с валом 10, ролик 29 гидромеханического датчика (в результате чего поршень со штоком 32, перемещаясь в корпусе 30 и погружаясь в жидкость на толщину ленты, произведет оытеснение жидкости на величину погруженного объема поршня со штоком 32, а поплавковый контакт 33, перемещаясь пропорционально толщине ленты, произведет подключение контакта из группы контактов 34 для включения соответствующего толщине ленты блока распределителя 36). Датчик начального положения отдающей бобины 22, занимая положение, соответствующее начальному (исходному) диаметру отдающей бобины 8, приводит в движение без- люфтовую зубчатую передачу 21 (имеющую кинематическую связь с опорным винтом 19), которая, передавая движение опорному цингу 19, т.е. вращая его, переместит осевую гайку 20 и рычаг 18 относительно опорного винта 19. Положение осевой гайки 20 относительно опорного винта 19 определяет длины плеч рычага 18: от осевой гайки 20 до тормозной колодки 11, от осевой гайки 20 до штока толкателя 26.

При включении насоса 35 (а затем и при работе его), жидкость из бака 36 поступит на распределитель 9, который в соответствии с сигналом от гидромеханического датчика толщины, направит жидкость в соответствующую камеру толкателя 26, поршень которого в результате давления жидкости передастусилие(пропорциональное толщине ленты) через шток рычагу 18, где это усилие будет преобразовано в соответствии длин плеч рычага 18 и передано в виде усилия прижима тормозной колодки 11 к диску

с валом 10. Распределитель 9 в соответствии с сигналом гидромеханического датчика толщины направит жидкость на соответствующий гидроцилиндр 28, поршень со штоком которого переместят толкатель 27 и

0 подвижную шестерню (установленную на валу подвижных шестерен 16), при этом произойдет зацепление с шестерней вала неподвижного блока шестерен 17, т.е. настройка на передаточное отношение, со5 ответствующее толщине ленты. По мере навивки магнитопровода происходит уменьшение диаметра отдающей бобины 8. Это уменьшение происходит послойно, за один полный оборот диска с валом 10, диа0 метр отдающей бобины уменьшается на две . толщины ленты, при этом вращение диска с валом 10 через муфту свободного хода смотки ленты 15 передается валу подвижных шестерен 16, одна из шестерен которого

5 находится в зацеплении с шестерней вала неподвижного блока шестерен 17 (в соответствии с передаточным отношением, определяемым толщиной ленты), т.е. вал неподвижного блока шестерен 17 вращает0 ся. Вращение вала неподвижного блока шестерен. 17 передается опорному винту 19, находящемуся в зацеплении с осевой гайкой 20, на которой установлен рычаг 18. Вращение опорного винта 19 обуславливает

5 перемещение осевой гайки 20 на такую величину и таким образом.что плечи рычага 18 .изменяются (изменяются и их длины ) так, что сила прижима тормозной колодки 1 к диску с валом 10уменьшится в соответствии

0 с изменением диаметра отдающей бобины 8, что обеспечивает постоянную силу натяжения ленты. Таким образом, при изменении диаметра отдающей бобины 8 (послойно, слой равен двум толщинам лен5 ты) за один оборот диска с валом 10 производится изменение положения осевой гайки 12 (в зависимости от передаточного отношения, определяемого толщиной ленты), т.е. плечи рычага 18 (их длины), меняясь, преоб0 разуют усилие на рычаге 18 в силу прижима тормозной колодки 11 к диску с валом 10. Эта сила прижима по мере уменьшения диаметра отдающей бобины 8 будет уменьшаться, причем плавно и равномерно.

5 Точность регулировки момента торможения муфты повышается путем точной настройки тормозной колодки 11 на расстояние (радиус) относительно оси диска с валом 10 по фактической ширине ленты, усилия прижима тормозной колодки 11 к диску с валом 10

по фактической толщине ленты и диаметру отдающей бобины 8. Это позволяет преци- зионмо поддерживать постоянство силы натяжения ленты, т.к. регулировка момента торможения муфты производится при уменьшении диаметра отдающей бобины 8 с точностью до толщины ленты.

Повышение точности настройки на необходимую силу натяжения, точности регулирования момента торможения муфты позволяет значительно повысить коэффициент заполнения магнитопровода, имеющих малое сечение. Например, при толщине лент 0,02 мм вместо коэффициента заполнения 0,6 можно добиться 0,8 и выше, что улучшает качество магнитопровода.

Повышение производительности труда по сравнению с прототипом обеспечивается автоматизацией процесса настройки на первоначальную силу натяжения в записи- мости от сечения ленты и передаточного отношения, что позволяет сократить время настройки в 10 и более раз, исключить ошибки, обусловленные невнимательностью или усталостью рабочего.

Формула изобретения

1. Устройство для намотки магнитопровода, содержащее станину,, на которой расположены электродвигатель с редуктором, механизм поджима, задняя бабка, прием- пая и отдающая бобина, электромагнитную муфту, кинематически соединенную с отдающей бобиной и блоком натяжения, о т л и- чающееся тем, что, с целью повышения точности настройки на силу натяжения лен- ты магнитопровода путем регулирования момента торможения муфты, а также повышения производительности труда, устройство снабжено распределителем, муфта содержит диск, жестко соединенный с вз- лом бобины, тормозную колодку, узел настройки положения тормозной колодки, вал с неподоижным блоком шестерен, вал с шестернями, имеющими возможность перемещения, муфту свободного хода смотки ленты, рычаг с узлом настройки его положения, несущего пару винт-гайка, передачу на- чальной настройки положения гайки, отсчетную передачу ширины ленты, выпол

ненную в виде зубчато-реечной передачи, отсчетную передачу толщины ленты, при этом тормозная колодка, один конец которой имеет возможность контактирования с диском, кинематически связана с узлом настройки положения тормозной колодки, ки- нематичйски связанным с отсчетной передачей ширины ленты, и выполнена с возможностью радиального перемещения относительно диска, другой конец с тормозной колодки кинематически связан с одним из концов рычага, несущего гайку, а винт кинематически соединен с передачей начальной настройки гайки, другой конец рычага снабжен толкателем и кинематически связан с ним, при этом диск с валом через муфту свободного хода смотки ленты соединен с валом подвижных шестерен, кинематически связанных с валом неподвижного блока шестерен, а распределитель через толкатели связан с валом подвижных шестерен и отсчетной передачей толщины ленты.

2.Устройство по п, 1. о т д и ч а ю щ е е- с я тем, что передача начальной настройки осевой гайки содержит безлюфтовую зубчатую передачу, датчик начального положения отдающей бобины, причем муфта свободного хода кинематически связана с безлюфто- вой зубчатой передачей и опорным винтом, а датчик начального положения отдающей бобины кинематически связан с безлюфто- вой зубчатой передачей.

3.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что отсчетиая передача толщины ленты содержит датчик передаточного отношения, выполненный в виде гидроцилиндра, гидромеханического датчика толщины, содержащего ролик, корпус, заполненный жидкостью, внутри которого расположена пружина, поршень со штоком, поплавковый контакт и группу контактов, электрически связанных с распределителем.

4. Устройство по пп.1 и 3, отличающее с я тем, что толкатель выполнен в виде гидроцилиндра, корпус которого состоит из отдельных камер, внутри которых на общем штоке установлены поршни различных диаметров, для соответствия номенклатуре применяемых толщин лент.

13 + V/

Использование: как технологическое оборудование для изготовления витых маг- нитопроводов в электротехнической промышленности. Сущность изобретения: устройство содержит каркас, на котором расположены электродвигатель, редуктор, задняя бабка, приемная и отдающая бобины, муфта. Причем муфта содержит диск, жестко соединенный с валом, тормозную колодку, узел настройки тормозной колодки, вал с неподвижным блоком шестерен, вал с подвижными шестернями, муфту свободного хода смотки ленты, узел настройки положения рычага, передачу начальной настройки положения осевой гайки, отсчетную передачу ширины ленты, причем тормозная колодка, один конец которой расположен в непосредственной близости от диска, кинематически связана с узлом настройки положения тормозной колодки, кинематически связанным с отсчетной передачей ширины ленты, и выполнена с возможностью перемещения относительно радиуса диска, другой конец тормозной колодки кинематически связан с одним из плеч рычага, который содержит подвижную ось, другое плечо рычага кинематически связано с толкателем, при этом диск с валом посредством муфты свободного хода смотки ленты соединен с валом подвижных шестерен, кинематически связанных с валом подвижного блока шестерен. В устройство также введен распределитель, связанный с валом подвижных шестерен и отсчетной передачей толщины ленты. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

vA

a/

34 ie

I

ТШ

Ј

VJ

Фиг.З

Фие.Ь