Устройство для стабилизации натяжения нитей при перемотке

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ON

РЕСПУБЛИК

f А 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Р%

° °

° °

М\

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3880241/28-12 (22) 02.04.85 (46) 30.12.86. Бюл. Р 48 (71) Ивановский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института по автоматизированному злектроприводу в промышленности и на транспорте и Вязниковское объединение "Текмашдеталь" (72) Н.Е.Костылева, В.М.Королев, Н.В.Копылов н Г.С.Родионов (53) 62.229 ° 61 (088,8) (56/ Патент США У 4166590, кл, В 65 Н 23/20, 1979. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ

НАТЯЖЕНИЯ НИТЕЙ ПРИ llKPEMOTKE, содержащее наматываемую паковку с приводом, нитенатяжитель, блок управле- ния нитенатяжителем, первый вход ко-. торого связан с задатчиком натяжения, блок управления приводом паковки с задатчиком ее линейной скорости, ..SU„„12799 4 А1 (59 4 В 65 H 59/ОО, D 02 Н 13/)4 делители напряжения, управляющий эле. мент одного из которых кинематически связан с датчиком диаметра паковки, о т л и ч:а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения стабилизации натяжения, оно имеет электрический фильтр и последовательно соеднненжюе сумматор, релейный элемент и интегратор, причем управляющий элемент второго делителя напряжения кинематически связан с датчиком диаметра паковки, а электрически — с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом задатчика линейной скорости паковки, выход интегратора связан с входами блока управления приводом паковки и второго делителя напряжения, выход релейного элемента соединен с входом первого делителя напряжения, управляющий элемент которого связан через электрический фильтр с вторым входом блока управления нитенатяжителем.

Изобретение относится к устройствам для регулирования натяжения, конкретнее к устройствам для стабилизации натяжения нитей при перемотке.

Цель изобретения — повышение стабилизации натяжения.

На фиг. 1 изображена структураня схема устройства; на фиг.2 — то же, замкнутого контура регулирования, Питающие паковки 1 установлены в несколько горизонтальных и вертикальных рядов в шпулярнике 2. Нити

3 с питающих паковок 1 переметывают на наматывающий ролик 4, в результате чего формируют наматываемую паковку 5, например сновальный валик.

Между питающими паковками и наматываемой паковкой 5 установлен нитенатяжитель 6, взаимодействующий с нитями 3. Нитенатяжитель 6 имеет натяжные ролики 7, которые выполнены с возможностью вращения за счет охвата поверхности роликов движущимися без проскальзывания относительно них нитями 3. Натяжные ролики 7 механически связаны с тормозом 8, кбторый может быть-раэлиЧной конструкции, например в качестве тормоза 8 может

1 быть использован электродвигатель постоянного тока в тормозном режиме.

Тормоз 8 подключен к выходу блока 9 управления нитенатяжителем 6, вход которого подключен к эадатчику 10.

Конструкция блока 9 управления нитенатяжителем 6 зависит от конструкции нитенатяжетиля 6 и тормоза 8, Этот блок может быть выполнен, например, в виде стабилизатора тока на основе тиристорного инвертора с обратной связью по току с датчика 11 тока тормоза 8. Наматывающий ролик 4 с паковкой 5 кинематически связан с электродвигателем 12 и датчиком 13 угловой скорости электродвигателя (например, тахогенератором), Электродвигатель 12 подключен к выходу блока 14 управления приводом, который может быть выполнен, например, в виде типовой двухконтурной системы подчиненного регулирования угловой скорости электродвигателя по—

-стоянного тока с обратны1ы связями по току с датчика 15 тока электродвигателя 12 и по угловой скорости с датчика корости 13. Датчик 16 диаметра паксвки 5 выполнен в виде ролика 7, oc}. вр-икания 18 которого

1279934 2 посредством зубчатой рейки 19 и зубчатой шестерни 20 механически связана с первым 21 и вторым 22 делителями напряжения. В качестве дат5 чика диаметра 16 могут быть использованы, например, на сновальной ма шине элементы конструкции укатывающего вала. Ролик 17 прижат к поверхности паковки 5 с помощью дополнительного средства (не показано), например с помощью пневмоприжима, и имеет возможность линейного леремещения в диаметральной плоскости паковки 5 по мере изменения ее диаметра (радиус R). Устройство содержит эадатчик линейной скорости 23 паковки 5 и последовательно включенные сумматор 24, релейный элемент

25 и интегратор 26, при этом входы сумматора 24 подключены к задатчику инейной скорости 23 и к управляюему элементу второго делителя наряжения 22. Выход релейного элемен25 та 25 подключен к входу первого делителя напряжения 21, управляющий элемент которого через электрический фильтр 27 связан с входом блока 9 управления нитенатяжителем 6, а выход интегратора 26 подключен к входу второго делителя 22 напряжения и к входу блока 14 управления приводом паковки 5. Сумматор 24, релейный элемент 25, интегратор 26 и электрический фильтр 27 могут быть реализоЗ5 ваны, например, на основе операционных усилителей.

Устройство работает следующим образом.

Для структурной схемы,. приведен4) ной на фиг.2 справедливы уравнения

S=V — х

11

U — U sign S; Ц вЂ” const„ (1) йу, --U1

dt, Т

1 где Т вЂ” постоянная времени интегра1 тора 26, U — величина напряжения релейноо

ro элемента 25, 5р Если коэффициент передачи делителей 21 и 22 напряжения прямо пропорционален радиусу паковки 5, то

Х1 = 1С1 К Я (2)

U2 =11 R U1, где К, — коэффициент пропорциональности

В рассматриваемом замкнутом контуре возникает скользящий режим, если обеспечены условия, при которых S

1279934

dS и — имеют разные знаки. Из систеdt ьы уравнений (1) с учетом (2) следует

dS <17» dx(dVp drag 5 — = — — — — — = — - -(k R — -+

dt dt dt dt dt

+ k ц — )

dR

2 Д (3)

Если текущий радиус R паковки 5 меня-10 ется значительно медленнее, чем V (например, при разгоне), что и имеет место при намот*е тонких нитей, то

dR

0 и тогда, с учетом (1)

dt 15

dS dV» dЯ» dV2 k! R..

-KR- — = — -- — -ц

dt dt dt dt Т," (4) Из(1) и (4) следует, что условия возникновения скользящего режима для ассматриваемой схемы сводятся к выолнению условия

Т, dV

U >

1 Я

k,R dt (5) 25

Ч»

Я щ а °

2 (6) Иэ (6) видно, что выходной сигнал

У интегратора 26 представляет собой частное от деления сигнала эадатчика 45 линейной скорости 23 на величину, пропорциональную радиусу паковки 5.

Выходной сигнал не зависит от возмущений, поскольку деление происходит в замкнутой системе с органиэацией 50 в ней скользящего режима. Если разрывную выходную величину U первого делителя 21 подать на вход электрического фильтра 27, то на выходе последнего при идеальном скользящем 55 режиме будет выполняться условие

11ш х» - Бэкб =1,Т1 — 9 (7)

dV д

Т вЂ” 0

Выполнение этого условия можно обеспечить путем выбора Оо, Т, К при известных радиусе наматывающего ролика 4 и максимальном радиусе R 3O паковки 5, а также путем ограничения скорости изменения V . Последнее можно обеспечить практически, например, путем установки пассивного фильтра на входе V сумматора 24 или путем использования задатчика интенсивности. При выполнении условия (5) S О, 7 "-х, и, следовательно, с учетом (2) dS где U — решение уравнения — =0

9»б 1Г

М-М,-М,-1д, йс (8) где М FR — момент, создаваемый сиP лой натяжения нитей F между нитенатяжителем

6 и наматываемой паковкой 5, К вЂ” радиус натяжных роли-.

P ков ?, — момент, создаваемый силой натяжения нитей

Fo между питающими паковками 1 и нитенатяжителем 6;

N» — момент, создаваемый тормозом 8, при исполь. эоваиии в качестве тор моза электродвигателя, при постоянном потоке возбуждения М . = М +

+ Км11

М о — момент, обусловленньФ механическими потерями в нитенатяжитепе 6;

K коэффициент пропорциональности между моментом и током I электродвигателя, I — суммарный момент инерции элементов нитенатяжителя 6, Я вЂ” угловая скорость ролиP ков 7 нитенатяжителя 6. в

N Fo Rp

Уравнение 8 можно представить виде

FR-FR-М-k I

dip о p To м ° ДГ (9) или

Мто ka I de

F — Fî- — — — I = -» — - э (10) Rp Rp R dt (см. (4) ) относительно U с учетом (2);

К вЂ” коэффвщиент передачи элек2 трического фильтра 27;

Т вЂ” постоянная времени элек2 трического фильтра 27.

Из (7) следует, что выходная величина х электрического фильтра 27 npoz порционапьна производной от сигнала заданного значения линейной скорости, задаваемой эадатчиком 23. Для пояснения работы устройства рассмотрим теперь известные основные соотношения для нитенатяжителя 6. Уравнение динамики для нитенатяжителя 6

1279934

20

50 где Ч вЂ” линейная скорость натяжных роликов 7, к от ор ая при от сут ст вин проскальзывания совпадает со скоростью движения (перематывания) нитей.

«dy, Из (10) при — = О вытекает уравнейс ние статики нитенатяжителя 6

Р Г ---+- — 1 О. 1т 1 м (11)

Rp Rp

Для перематывания нитей 3 при известных величинах Р< М у В е задатчиком 10 натяжения устанавлива-. ют такое значение тока электродвигателя 8, которое, в соответствии с уравнением (11), обеспечивает заданное натяжение У нитей 3. В дальнейшем это значение тока попдерживают постоянным с помощью блока 9 управления нитенатяжителем 6 и датчика тока 11 тормоза 8, Затем включают бйок 14 управления приводом и задатчиком 23 устанавливают заданное значение линейной скорости V --ñînst.

При этом на выходе интегратора 26, в соответствии с уравнением (6), устанавливается здданное значение угловой скорости Я а с помощью блока 14 управления приводом — соответствующая этому значению фактическая, угловая скорость электродвигателя 12 и паковки 5. Необходимую для этого статику и динамику регулирования угловой скорости формируют с помощью блока 14 управления приводом, датчика тока 15 электродвигате-. ля и датчика скорости 13. Таким образом, устанавливают соответствие между заданной и фактической линейной скоростью нитей 3. При V const согласно уравнению (7), выходной сигнал электрического фильтра 27 равен нулю. В начале намотки паковки

5 ролик 17 датчика диаметра 16 зани— мает (фиг.1} положение„ соответствующее радиусу наматывающего ролика

4. По мере наматывания паковки 5 ее радиус возрастает, что вызывает увеличение линейной скорости нитей 3.

Однако увеличение радиуса паковки

5 приводит к перемещению ролика 1?, связанной с его осью 18 зубчатой рейки 19, зубчатой шестерни 20 и управляющих элементов первого и второго делителей 21 и 22, При этом перемещение управляющего элемента второго делителя ?2 напряжения, согласно уравнению (6), приводит к уменьшению выходного сигнала интегратора 26, угловой сокрости электродвигателя 12 и паковки 5, т.е. к восстановлению заданного значения линей" ной скорости. Таким образом, стабилизация линейной скорости нитей 3 в процессе перематывания осуществляется автоматически. Перемещение управляющего элемента делителя 21 напря/ жения не приводит к изменению сигнала на выходе электрического фильтра 27, поскольку V =const и, следовательно

dV . вательно — .= О. При необходимости

dt

I изменения линейной скорости, например при переходе с заправочной на рабочую скорость, изменяют выходное напряжение задатчика 23 линейной скорости паковки 5 с темпом, каторый определен условиями (5) существования скользящего режима. При изменении линейной скорости нитей в системе,регулирования натяжения возникает динамическая ошибка, обусловленная правой частью уравнения (10).Однако одновременно при изменении линейной скорости нитей на выходе электрического фильтра 27 и, следовательно, на входе блока регулирования нитенатяжителем 9 появляется сигнал, величина которого определена уравнением (7). Сравнивая (7) и (10) и учитывая, dUg dVg что -- = --, очевидно, что динаdt мнческая ошибка натяжения автоматически компенсируется. Это происходит путем изменения (в данном случае уменьшения) тока якоря электродвиХ гателя 8 при условии — =k T котоRz 2 °

t рое при известных I Е- и выбранном раннее Т может быть легко выполнено путем установки коэффициента передачи к электрического фильтра 27:

K

R Т

1279934

Составитель Б.Быховский

Редактор А.Гулько Техред А.Кравчук Корректор В.Бутяга

Заказ 7015/20 Тираж 590 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35., Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4