устройство для стабилизации натяжения проволоки при намотке или размотке

Формула изобретения

1. Устройство для стабилизации натяжения проволоки при намотке или размотке, содержащее датчик длины петли петлеобразователя, исполнительный механизм, состоящий из катушки и электропривода, отличающееся тем, что в качестве электропривода оно содержит реверсивный преобразователь тока с электродвигателем и дополнительно снабжено функциональным преобразователем сигнала с датчика петли в двухполярный аналоговый сигнал, подсоединенным входом к выходу датчика длины петли, а выходом - к входу реверсивного преобразователя тока.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве реверсивного преобразователя тока использован реверсивный тиристорный преобразователь постоянного тока.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве реверсивного преобразователя тока использован реверсивный частотный преобразователь переменного тока.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве электродвигателя использован электродвигатель постоянного тока.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве электродвигателя использован электродвигатель переменного тока.

Описание изобретения к патенту

Техническое решение относится к обработке металлов давлением и, в частности, может быть использовано при производстве проволоки, кабеля или проводов в кабельной промышленности.

Основными узлами устройства для стабилизации натяжения проволоки при намотке или размотке являются датчик состояния натяжения проволоки и исполнительный механизм [1].

Известно устройство для стабилизации натяжения, содержащее гидромуфту [2] . Недостаток этого устройства в применении гидравлики, что определено сложностью в эксплуатации и ненадежностью.

Известно устройство для разматывания, содержащее в качестве исполнительного механизма вариатор [3]. Недостаток этого устройства в сложности и ненадежности этой механической конструкции.

Известен регулятор намотки проволоки на катушку, содержащий виткоукладчик, исполнительный механизм, состоящий из асинхронного двигателя, индукторной муфты скольжения, коробки скоростей, клиноременной передачи и тормоза [4] . Недостаток этого устройства в сложности конструкции, в трудности обеспечения качественной намотки, так как регулирование намотки на изменяющийся диаметр катушки производят за счет муфты скольжения, которая не обеспечивает стабильности вращения.

Известен намоточный аппарат с исполнительным механизмом, где в качестве электропривода используют асинхронный двигатель с фазным ротором [5]. Недостатком этого устройства является сложность в конструкции, наладке и эксплуатации электрооборудования системы управления асинхронного двигателя с фазным ротором.

Известен также механизм слежения, состоящий из роликов и груза-противовеса [6] . Недостаток этого механизма в ненадежности работы и, в случае наматывания проволоки другого диаметра, в необходимости менять массу всего механизма слежения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому техническому решению является устройство для стабилизации натяжения проволоки при намотке [7]. Указанное устройство для стабилизации натяжения проволоки на катушке при рассогласовании скоростей волочения и намотки воздействует сигналом датчика длины петли петлеобразователя на электропривод, изменяя тем самым скорость катушки для восстановления статического равновесия скоростей волочения и намотки и поддержания заданного значения натяжения проволоки.

Функциональная схема устройства для стабилизации натяжения проволоки при намотке [7] включает в себя датчик длины петлеобразователя, исполнительный механизм, дифференциатор второго порядка, подключенный на вход датчика длины петли, при этом его выход соединен со ходом множительного устройства, подключенного на вход исполнительного механизма и умножающего поступающий сигнал на постоянную величину, пропорциональную массе груза петлеобразователя, приходящейся на одну ветвь.

Недостатком указанного устройства для стабилизации является его сложность в конструкции, обусловленная наличием разнообразных функциональных устройств, и его работа только в режиме намотки проволоки на катушку.

Задачей предлагаемого технического решения является упрощение конструкции, обеспечение стабильности натяжения проволоки как при ее намотке на катушку, так и при ее размотке с катушки, снижение энергоемкости исполнительного механизма.

Поставленная задача достигается тем, что:

1. В функциональной схеме устройства для стабилизации натяжения проволоки при намотке или размотке, содержащей датчик длины петли петлеобразователя, исполнительный механизм, состоящий из катушки и электропривода, в качестве электропривода содержат реверсивный преобразователь тока с электродвигателем и дополнительно используют функциональный преобразователь сигнала с датчика петли в двухполярный аналоговый сигнал, подсоединенный входом к выходу датчика длины петли, а выходом - к входу реверсивного преобразователя.

2. В функциональной схеме по п. 1 в качестве реверсивного преобразователя тока используют реверсивный тиристорный преобразователь постоянного тока.

3. В функциональной схеме по п. 1 в качестве реверсивного преобразователя тока используют реверсивный частотный преобразователь переменного тока.

4. В функциональной схеме по п. 1 в качестве электродвигателя используют электродвигатель постоянного тока.

5. В функциональной схеме по п. 1 в качестве электродвигателя используют электродвигатель переменного тока.

На чертеже приведена функциональная схема построения устройства для стабилизации натяжения проволоки при намотке или размотке, где:

1 - катушка;

2 - реверсивный преобразователь тока с электродвигателем;

3 - функциональный преобразователь сигнала с датчика петли в двухполярный аналоговый сигнал;

4 - датчик длины петли;

5 - петлеобразователь;

6 - груз;

U_вх - двухполярный аналоговый сигнал управления;

V_л.в. - линейная скорость волочения;

V_л.н. - линейная скорость намотки;

V_л.т. - линейная скорость тяги;

V_л.р. - линейная скорость размотки.

Устройство для стабилизации натяжения проволоки при намотке или размотке работает следующим образом:

Направление вращения и линейная скорость катушки 1 зависит от того, какое направление включено для работы у реверсивного преобразователя тока с электродвигателем, которое, в свою очередь, зависит от полярности и величины аналогового сигнала управления U_вх, формирующегося в результате преобразования функциональным преобразователем 3 сигнала с датчика длины петли 4 петлеобразователя 5.

U_вх формируется следующим образом:

при нахождении датчика 4 на середине всей длины петлеобразователя 5 U_вх = 0;

при нахождении датчика 4 ниже или выше середины всей длины петлеобразователя 5 U_вх > 0 (либо U_вх < 0) или U_вх < 0 (либо U_вх > 0) соответственно, т.е. U_вх разнополярно в зависимости от положения датчика 4 относительно середины длины петлеобразователя 5.

Рассмотрим работу устройства для стабилизации натяжения проволоки при намотке на катушку 1. Результатом соответствия линейной скорости волочения V_в.л. и намотки V_л.н. является серединное положение датчика 4 петлеобразователя 5, при котором U_вх ~ 0. Начальные движения проволоки и груза 6 на фиг. 1 обозначены сплошной стрелкой. Допустим, при V_л.в. > V_л.н. груз 6 и датчик 4 будут перемещаться вниз относительного серединного положения, формируя при этом на выходе функционального преобразователя 3 U_вх > 0, в результате чего электродвигатель будет увеличивать V_л.н. до соответствия с V_л.в.. Допустим, при V_л.н. > V_л.в., например, когда увеличивается диаметр намотанной проволоки на катушке 1, груз 6 и датчик 4 будут перемещаться вверх относительно серединного положения, формируя при этом на выходе функционального преобразователя 3 U_вх < 0, в результате чего электродвигатель будет уменьшать V_л.н. до соответствия с V_л.в., включаясь в тормозной режим и рекуперируя электроэнергию в питающую сеть.

Рассмотрим теперь работу устройства для стабилизации натяжения проволоки при размотки с катушки 1. Результатом соответствия линейной скорости тяги V_л.т. и размотки V_л.р. также является серединное положение датчика 4 петлеобразователя 5, при котором U_вх ~ 0. Начальные движения проволоки и груза 6 на фиг. 1 обозначены пунктирной стрелкой. Допустим, при V_л.т. > V_л.р. груз 6 и датчик 4 будут перемещаться вверх относительного серединного положения, формируя при этом на выходе функционального преобразователя 3 U_вх < 0, в результате чего электродвигатель будет увеличивать V_л.р. до соответствия с V_л.т.. Допустим, при V_л.р. > V_л.т., например, когда проволока была неравномерно намотана на катушку 1 до размотки, груз 6 и датчик 4 будут перемещаться вниз относительно серединного положения, формируя при этом на выходе функционального преобразователя 3 U_вх > 0, в результате чего электродвигатель будет уменьшать V_л.р. до соответствия с V_л.т., включаясь в тормозной режим и рекуперируя электроэнергию в питающую сеть.

Масса груза 6, как и катушка с проволокой 1, является нагрузкой для электродвигателя. При изменении величины массы груза будет изменяться величина натяжения проволоки при ее намотке или размотке. Разнополярные величины U_вх при нахождении датчика 4 в крайнем верхнем и в крайнем нижнем положении длины петлеобразователя 5, равно и когда U_вх ~ 0, зависят от требуемой линейной скорости и степени натяжения проволоки при намотке или размотке, а также от требуемой динамики и эксплуатационных режимов работы исполнительного механизма.

В данном устройстве упрощена конструкция, осуществляется повышение стабильности натяжения проволоки не только при ее намотке, но и при ее размотке, а использование при этом тормозных режимов реверсивного автоматизированного электропривода постоянного или переменного тока обеспечивает снижение энергоемкости исполнительного механизма.

Т. о., применение предлагаемого технического решения позволяет упростить конструкцию устройства и повысить при этом стабильность натяжения проволоки как при ее намотке на катушку, так и при ее размотке с катушки, а также снизить энергоемкость исполнительного механизма.

Источники информации

1. Перельмутер В. М. , Сидоренко В.А. Системы управления тиристорными электроприводами постоянного тока. М.: Энергоатомиздат, 1988, стр.225-241.

2. Описание изобретения к авт.св. СССР N 218794, М.кл. B 21 C 47/04, 1968.

3. Описание изобретения к авт.св. СССР N 517347, М.кл. B 21 C 47/04, 1976.

4. Описание изобретения к авт.св. СССР N 837447, М.кл. B 21 C 47/04, 1981.

5. Описание изобретения к авт.св. СССР N 900920, М.кл. B 21 C 47/00, 1982.

6. Описание изобретения к авт.св. СССР N 1011294, М.кл. B 21 C 47/04, 1983.

7. Описание изобретения к авт.св. СССР N 490524, М.кл. B 21 C 47/00, 1975.