устройство для намотки материала в рулон

Формула изобретения

Устройство для намотки материала в рулон, содержащее два параллельных накатных барабана для вращения рулона, один из которых является ведущим, а другой - ведомым, подающие валики, установленные перед накатными барабанами по ходу движения материала и кинематически связанные с их приводом, и датчик измерения длины материала, связанный с одним из валиков, отличающееся тем, что устройство снабжено двуплечим рычагом с датчиком измерения диаметра рулона на одном из плеч и с дополнительным датчиком измерения длины материала на другом плече, а накатные барабаны смонтированы на раме, поворотной в вертикальной плоскости посредством реверсивного шагового двигателя, скоммутированного с одним из выходов вычислительного блока, вход которого связан с датчиками измерения длины материала и диаметра рулона, а второй выход - с электромагнитной муфтой скольжения, размещенной в кинематической цепи привода подающих валиков и накатных барабанов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению для легкой и текстильной промышленности и может быть использовано в мерильно-накатных и промерочно-браковочных машинах.

Известно устройство [1] , в котором плотность полотна регулируется за счет изменения натяжения материала на входе в систему. К недостаткам этого устройства следует отнести то обстоятельство, что управление плотностью намотки осуществляется без учета изменяющегося веса рулона в процессе его намотки.

Известно устройство для тангенциальной намотки материала в рулон [2], содержащее два параллельных горизонтально расположенных ролика для вращения рулона, один из которых является ведущим, а другой - ведомым, стержень для рулона, укладываемый на ролики с возможностью подъема при увеличении диаметра рулона и размещенный цапфами в двух подшипниковых опорах штоков гидроцилиндров средства компенсации веса рулона, включающего систему управления и привод подвижных опор, изменяющих положение рулона при изменении его веса. Это позволяет в процессе намотки рулона поддерживать нагрузку на ролики постоянной, что повышает качество выполнения процесса сматывания материала в рулон.

Недостаток известного технического решения заключается в том, что не учитывается влияние на плотность намотки напряженно-деформированного состояния слоев материала на участке между линиями контакта рулона с роликами системы намотки, которое зависит от распределения на них давления рулона.

Известно устройство для намотки материала в рулон [3], содержащее два параллельных накатных горизонтальных барабана для вращения рулона, один из которых является ведущим, а другой - ведомым, подающие валики, установленные перед накатными барабанами по ходу движения материала и кинематически связанные с их приводом, и датчик измерения длины материала, связанный с одним из валиков.

К недостаткам этого устройства следует отнести отсутствие системы управления положением накатных барабанов и плотностью намотки рулона.

Цель изобретения - повышение качества намотки материала вследствие обеспечения необходимой деформации материала в зоне его контакта с намоточными барабанами посредством перераспределения давления на них изменяющегося веса рулона в процессе его намотки.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено двуплечим рычагом с датчиком измерения диаметра рулона на одном из плеч и с дополнительным датчиком измерения длины материала на другом плече, причем накатные барабаны установлены на раме с возможностью ее поворота в вертикальной плоскости относительно собственной оси вращения посредством реверсивного шагового двигателя, скоммутированного с одним из выходов вычислительного блока, вход которого связан с датчиками измерения длины материала и диаметра рулона, а второй выход - с электромагнитной муфтой скольжения, размещенной в кинематической цепи привода подающих валиков и накатных барабанов.

На фиг. 1 приведена кинематическая схема устройства; на фиг. 2 - схема контактного взаимодействия барабанов с рулоном в процессе намотки.

Устройство содержит два обрезиненных барабана 1 и 2, установленных параллельно и горизонтально для вращения рулона, скалку 3 для намотки материала в рулон, подающие валики 4 и 5, электромагнитную муфту скольжения 6, датчик диаметра рулона 7, два датчика измерения длины наматываемого материала 8 и 9, шаговый электродвигатель 10, электродвигатель 11 привода барабанов и вычислительный блок 12.

Ведущий барабан 1 имеет привод от электродвигателя 11 через червячный редуктор 13 и клиноременнную передачу 14. Ведомый барабан 2 связан с ведущим 1 через цепную передачу 15. Скорости вращения барабанов 1 и 2 равны, а сами барабаны смонтированы с возможностью одновременного поворота в вертикальной плоскости на раме 16, являющейся выходным звеном средства перераспределения давления рулона на барабаны.

Рама 16 имеет симметричную относительно барабанов ось вращения 17, которая через червячный редуктор 18 связана с реверсивным шаговым электродвигателем 10. Ось 17 расположена соосно с валом 19 клиноременной передачи 14 для обеспечения возможности поворота рамы 16.

Система подающих валиков 4 и 5 установлена на входе устройства и имеет привод от вала 19 через клиноременную передачу 20 и электромагнитную муфту скольжения 6, регулирующую величину подачи материала для намотки.

На ведущем валике 4 установлен преобразователь перемещения в виде щелевого диска-обтюратора 21, измеряющего посредством фотоэлектронного датчика 8 количество материала, подаваемого в намоточное устройство.

Фотоэлектронный датчик 9 измерения длины наматываемого материала смонтирован вместе с мерным роликом 22 и щелевым диско-обтюратором 23 на одном из плеч рычага 24, на другом плече которого установлен щелевой сегмент-обтюратор 25 для измерения диаметра рулона. Для считывания информации о величине диаметра рулона устройство содержит датчик 7.

Входы вычислительного блока 12 скоммутированы с датчиками 7, 8 и 9, а выходы с исполнительными элементами: электромагнитной муфтой 6 и шаговым электродвигателем 10.

Устройство работает следующим образом.

Материал, двигаясь по технологическому тракту мерильно-накатной или промерочно-браковочной машины (на фиг. 1 не показано), подается валиками 4 и 5 в устройство и заправляется на скалку 3 с образованием петли, которая в процессе намотки поддерживается постоянной для устранения влияния технологического натяжения материала на плотность рулона. Наличие петли обеспечивается за счет постоянного сравнения длин подаваемого и наматываемого материала, считываемых с помощью датчиков систем измерения длины 8 и 9, разность показаний которых определяет величину управляющего напряжения на входе электромагнитной муфты скольжения 6. При этом изменяется сила сцепления между полумуфтами, а следовательно, и скорость валика 4, подающего материал в системе намотки.

В процессе намотки через заданный интервал посредством датчика 7 измеряется текущий диаметр рулона, а датчиком 9 - длина намотанного материала. Вычислительный блок 12 по результатам измерений с учетом заданной толщины материала определяет плотность намотки как число слоев материала, приходящихся на текущий диаметр, и формирует регулирующее воздействие по следующему алгоритму:

1. Рассчитывается число слоев материала n, приходящихся на текущий измеряемый диаметр D,



где

D_c - диаметр скалки;

h - толщина материала.

2. Рассчитывается длина намотанного материала



3. Сравнивается расчетная L_р и измеренная L_и длины материала. При этом, если:

а) L_р = L_и, то обеспечивается нормальная (заданная) плотность рулона,

б) L_р > L_и, то плотность рулона низкая (рыхлый рулон), то есть на данный диаметр приходится недостаточное количество слоев ткани,

в) L_р < L_и, то плотность рулона выше заданной (тугой рулон), то есть на данный диаметр приходится избыточное количество слоев ткани.

Исходя из значения и знака разности длин ( L = L_р - L_и) формируется величина и направление регулирующего воздействия на поворот рамы 16, которая посредством шагового электродвигателя поворачивается по часовой стрелке или против, перераспределяя давление рулона на барабаны (см. фиг. 2).

В исходном положении (см. фиг. 2, а) угол поворота рамы 16 равен нулю, то есть барабаны расположены в горизонтальной плоскости на одном уровне. Так как линейные скорости барабанов одинаковы, то скорости рулона в точках B и C равны (V₁ = V₂). Однако число слоев материала в рулоне, контактирующих с ведущим барабаном 1, на один слой больше, чем с ведомым 2. Поэтому линейная скорость рулона в точке Е будет равна окружной скорости барабанов (V_E = V₁ = V₂), то есть в точке E будет происходить проскальзывание рулона, если сила трения между рулоном и ведомым барабаном 2 больше силы трения между слоями материала в точке E (F₂ > Q). Обычно это условие соблюдается, так как коэффициент трения между слоями материала несколько меньше, чем между материалом и поверхностью барабанов (f_E < f₂), а давление рулона на барабаны примерно одинаково (N₁ N₂). Поэтому рулон постоянно дополнительно подматывается (проскальзывая в точке E) и вследствие деформации материала может сформироваться с плотностью, выше заданной.

При L_р < L_и рама 16 поворачивается против часовой стрелки (фиг. 2, б) на угол , перераспределяя силы давления рулона на барабаны N₁ и N₂ таким образом, чтобы сила трения F₂ стала меньше силы Q (F₂ < Q). Исходя из схемы (см. фиг. 2, б)



F₂ = f₂N₂ < Q = N₁f_E,

т. е. условие соблюдается. Поэтому на участке EC будет создаваться избыток материала, который, накапливаясь по мере намотки рулона, будет способствовать уменьшению его плотности до тех пор, пока не появится сигнал рассогласования противоположного регулирующего воздействия.

Автоматическое перераспределение давления рулона на барабаны позволяет изменить деформацию материала до необходимого значения и получить рулон с заданной плотностью.