Станок намоточный
Владельцы патента RU 2615478:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Техномаш" (RU)
Изобретение относится к области станкостроения, в частности к намоточным станкам с ЧПУ, и может быть использовано для изготовления изделий из полимерных композиционных материалов. Станок намоточный содержит станину. На станине смонтированы намоточная головка, передняя и задняя бабки и механизм регулирования натяжения жгута. Бабки предназначены для установки, закрепления и приведения во вращение оправки. Оправка предназначена для намотки на нее жгута со шпулярника при формировании изделия. Механизм регулирования натяжения жгута выполнен в виде вилки. Вилка установлена центральной частью на оси с возможностью поворота. На концах вилки установлены валы. Через валы пропущен жгут. Механизм регулирования оснащен задатчиком усилия натяжения в виде пневмоцилиндра. Шток пневмоцилиндра связан с вилкой. Полость штока имеет возможность соединения с компрессором и датчиком усилия натяжения жгута. Датчик усилия натяжения связан с блоком управления работой привода вращения шпулярника. Обеспечивается качественная намотка изделий широкого спектра назначений. 3 ил.
Изобретение относится к области станкостроения, в частности к намоточным станкам с ЧПУ, и может быть использовано для изготовления сопел, топливных труб высокого давления, в том числе для криогенных магистралей, из полимерных композиционных материалов.
Известен станок намоточный, содержащий приводную и опорную бабки, расположенные на станине, каретку, имеющую возможность перемещения по направляющим, проложенным вдоль оси станка.
На каретке установлен лентопротяжный тракт, включающий в себя бобину с лентой. На валу бобины установлен тормоз, создающий предварительное натяжение ленты, постоянство предварительного натяжения которой обеспечивается устройством, отслеживающим изменения диаметра рулона ленты. Рабочее натяжение ленты при намотке ее на оправку обеспечивается натяжным устройством.
В состав лентопротяжного тракта также входит устройство слежения и корректировки положения кромки ленты, выполненное в виде замкнутой цепи, натянутой на две звездочки, одна из которых является приводной. На каждом звене цепи в обоймах на осях в подшипниках расположены свободно вращающиеся шинованные ролики, а под одной из ветвей цепи, контактирующей с наматываемой лентой, установлена пластина, взаимодействующая с элементами цепи и исключающая прогиб цепи от натяжения ленты
При работе станка лента с бобины при заправке проводится через весь лентопротяжный тракт и закрепляется на оправке. При вращении оправки и перемещении каретки с лентопротяжным трактом с заданным шагом вдоль оси станка полосы ленты ложатся с таким же шагом на оправку, формируя изделие. Устройство слежения и корректировки положения кромки ленты, по сигналу об ее отклонении от заданного положения, производит сдвиг ленты в сторону, противоположную уклону оправки, выравнивая положение ленты на оправке, то есть происходит дискретная корректировка положения ленты на оправке при отслеживании положения ее кромки (см. патент РФ №2488541, кл. В65Н 18/08, 2013 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа известного намоточного станка необходимо отметить, что он имеет невысокую точность регулирования величины натяжения материала (жгута), так как натяжное устройство не отслеживает реального натяжения ленты материала в течение всего цикла намотки.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение качества намотки изделий за счет повышения точности регулирования натяжения жгута с учетом изменения скорости протяжки жгута в широком диапазоне (в том числе компенсации рывков и провисов материала), расширения регулируемого диапазона натяжения, компенсации изменения момента инерции шпулярника в процессе намотки при изменении его массы и диаметра.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в станке намоточном, содержащем станину, на которой смонтированы намоточная головка, передняя и задняя бабки, предназначенные для установки, закрепления и приведения во вращение оправки, предназначенной для намотки на нее жгута со шпулярника при формировании изделия, а также механизм регулирования натяжения жгута, новым является то, что механизм регулирования натяжения жгута выполнен в виде вилки, установленной центральной частью на оси с возможностью поворота, на концах вилки установлены валы, через которые пропущен жгут, механизм регулирования оснащен задатчиком усилия натяжения, выполненным в виде пневмоцилиндра, шток которого связан с вилкой, а полость штока имеет возможность соединения с компрессором, и датчиком усилия натяжения жгута, связанного с блоком управления, предназначенным для управления работой привода вращения шпулярника.
Сущность заявленного изобретения поясняется графическими материалами, на которых:
- на фиг. 1 - станок намоточный, общий вид;
- на фиг. 2 - функциональная схема регулятора натяжения;
- на фиг. 3 - механизм регулирования натяжения жгута.
Станок намоточный содержит регулятор натяжения 1 наматываемого жгута, установленный на намоточной головке 2 станка. Головка 2 может быть выполнена в виде вертлюга и смонтирована на каретке 3, имеющей возможность перемещения посредством привода в поперечном (относительно продольной оси станка) направлении (по оси X) и посредством привода продольного (вдоль продольной оси станка по оси Z) перемещения по направляющей 4 станины 5 станка.
Станок содержит установленную на станине 5 переднюю 6 и заднюю 7 шпиндельные бабки с зажимными приспособлениями 8. Шпиндель 9 передней бабки оснащен приводом 10 его вращения. Шпиндельные бабки предназначены для закрепления и приведения во вращение оправки 11. Оправка 11 предназначена для намотки на нее со шпулярника 12 жгута 13 при формировании изделия. Шпулярник 12 может быть размещен как на головке 2, так и автономно около станины.
Станок оснащен механизмом регулирования натяжения жгута. Данный механизм выполнен в виде компенсатора 14, представляющего собой установленную средней частью на оси с возможностью поворота в пределах упоров (позициями не обозначены) равноплечую вилку. На концах вилки закреплены валы. Вилка соединена со штоком пневмоцилиндра 15, являющегося задатчиком усилия натяжения. Соединительный элемент штока с вилкой имеет возможность перемещения по вилке. Полость пневмоцилиндра соединена с компрессором (не показан), размещенным около станины станка.
Для отслеживания положения компенсатора 14 (текущего усилия натяжения) предназначен датчик положения компенсатора, выполненный в виде кулачка 16, соединенного с вилкой 14 и связанного с индуктивным датчиком 17 линейного перемещения. Шпулярник 12 оснащен регулируемым электрическим приводом 18 его вращения. Управление работой двигателя осуществляется от блока управления 19. Связанным с датчиком 17.
Станок работает следующим образом.
Для работы станка на шпулярник 12, радиусом шпули r устанавливают рулон жгута радиусом RO. В зажимные приспособления 8 шпиндельных бабок 6 и 7 устанавливают оправку 11 и фиксируют ее. Сматывают с рулона конец жгута, пропускают его через валы компенсатора 14 и пропускают в головку 2. Шток пневмоцилиндра 15 соединен с компенсатором 14 и воздействует на него с силой F*. Усилие натяжения жгута обозначено символом N. Расстояние от оси поворота компенсатора 14 до места соединения с ним штока пневмоцилиндра обозначено символом h. Включают в работу головку 2, приводят во вращение оправку 11, включают привод 18 вращения шпулярника 12. Осуществляют намотку на оправку жгута 13, формируя изделие. Процесс намотки материала на оправку является широко известным и нет необходимости подробно приводить его в данной заявке.
Для обеспечения качественной намотки в процессе поддержания изделия необходимо в течение всего цикла намотки поддерживать заданное усилие натяжения N жгута 13. Заданное усилие натяжения поддерживается механизмом регулирования натяжения жгута. Это осуществляется следующим образом.
В процессе работы станка шток пневмоцилиндра с заданной силой F*, задаваемой компрессором, пытается провернуть вилку компенсатора 14 против движения жгута 13 через ее валы. Крайние положения компенсатора ограничены с двух сторон упорами (позицией не обозначены). Силу F* рассчитывают по формуле:
F*=Sц*Р2*Крыч, где Sц - площадь пневмоцилиндра 15, P2 - давление, поданное в пневмоцилиндр 15 (определяет натяжение жгута), Крыч - коэффициент передачи регулируемого рычага-штока, через который пневмоцилиндр давит на компенсатор.
Регулирование размера плеча h вилки позволяет расширить диапазон регулирования натяжения. Положение вилки (которое характеризует реальное натяжение жгута) постоянно отслеживается датчиком 16, информация с которого преобразуется в линейные значения датчиком 17 и передается на блок управления 19, который управляет работой привода 18, изменяя скорость вращения шпулярника 12, таким образом, чтобы поддерживать заданное натяжение жгута в течение всего цикла его намотки на оправку.
Укладка ленты по расчетной программе осуществляется по нескольким независимым управляемым координатам, скорости и величины перемещений рабочих элементов станка по которым строго увязаны между собой. В процессе намотки вращение оправки возвратно-поступательные движения каретки и поворот головки со жгутом осуществляются по заданному циклу, поэтому намотка изделия без участия системы программного управления невозможна.
Использование данного станка обеспечивает качественную намотку изделий широкого спектра назначений.
Станок намоточный, содержащий станину, на которой смонтированы намоточная головка, передняя и задняя бабки, предназначенные для установки, закрепления и приведения во вращение оправки, предназначенной для намотки на нее жгута со шпулярника при формировании изделия, а также механизм регулирования натяжения жгута, отличающийся тем, что механизм регулирования натяжения жгута выполнен в виде вилки, установленной центральной частью на оси с возможностью поворота, на концах вилки установлены валы, через которые пропущен жгут, механизм регулирования оснащен задатчиком усилия натяжения, выполненным в виде пневмоцилиндра, шток которого связан с вилкой, а полость штока имеет возможность соединения с компрессором, и датчиком усилия натяжения жгута, связанного с блоком управления, предназначенным для управления работой привода вращения шпулярника.
