RU2147952C1 - Device for stabilization of wire tension at reeling and unreeling - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: device uses the looper loop length transducer, actuating mechanism consisting of a reel and electric drive; a reversible thyristor inverter with a DC motor, or a reversible frequency converter with an AC motor is used as the electric drive. In addition, use is made of a function transducer of signal from the loop transducer to a bipolar analog signal, whose input is connected to the output of the loop length transducer, and the output - to the input of the reversible thyristor inverter, or to the input of the reversible frequency converter. EFFECT: simplified design, enhanced stability of wire tension at reeling and unreeling, reduced power intensity of the actuating mechanism. 1 dwg

Description

Техническое решение относится к обработке металлов давлением и, в частности, может быть использовано при производстве проволоки, кабеля или проводов в кабельной промышленности. The technical solution relates to the processing of metals by pressure and, in particular, can be used in the manufacture of wire, cable or wires in the cable industry.

Основными узлами устройства для стабилизации натяжения проволоки при намотке или размотке являются датчик состояния натяжения проволоки и исполнительный механизм [1]. The main nodes of the device for stabilizing the tension of the wire during winding or unwinding are the state sensor of the wire tension and the actuator [1].

Известно устройство для стабилизации натяжения, содержащее гидромуфту [2] . Недостаток этого устройства в применении гидравлики, что определено сложностью в эксплуатации и ненадежностью. A device for stabilizing tension containing a fluid coupling [2]. The disadvantage of this device is the use of hydraulics, which is determined by the difficulty in operation and unreliability.

Известно устройство для разматывания, содержащее в качестве исполнительного механизма вариатор [3]. Недостаток этого устройства в сложности и ненадежности этой механической конструкции. A device for unwinding, containing as an actuator a variator [3]. The disadvantage of this device is the complexity and unreliability of this mechanical design.

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. Known regulator of winding wire to a coil containing a coiler, an actuator consisting of an induction motor, induction sliding clutch, gearbox, V-belt transmission and brakes [4]. The disadvantage of this device is the complexity of the design, the difficulty of ensuring high-quality winding, since the regulation of winding on the changing diameter of the coil is carried out due to the slip clutch, which does not provide stability of rotation.

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. Known winding apparatus with an actuator, where an asynchronous motor with a phase rotor is used as an electric drive [5]. The disadvantage of this device is the complexity in the design, commissioning and operation of electrical equipment for the control system of an induction motor with a phase rotor.

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. Also known is a tracking mechanism consisting of rollers and a counterweight load [6]. The disadvantage of this mechanism is the unreliability of work and, in the case of winding a wire of a different diameter, the need to change the mass of the entire tracking mechanism.

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. The closest in technical essence and the achieved results to the proposed technical solution is a device for stabilizing the tension of the wire during winding [7]. The specified device for stabilizing the tension of the wire on the coil when the drawing and winding speeds are mismatched, acts on the electric drive by the loop sensor length sensor signal, thereby changing the speed of the coil to restore the static equilibrium of the drawing and winding speeds and maintaining the specified value of the wire tension.

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. The functional diagram of the device for stabilizing the wire tension during winding [7] includes a loop former length sensor, an actuator, a second-order differentiator connected to the input of the loop length sensor, while its output is connected to the path of the multiplier connected to the input of the actuator and multiplying the incoming signal by a constant value proportional to the mass of the load of the loop former per one branch.

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. The disadvantage of this device for stabilization is its complexity in design, due to the presence of a variety of functional devices, and its operation is only in the mode of winding wire onto a coil.

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. The objective of the proposed technical solution is to simplify the design, ensure stability of the tension of the wire both when it is wound on a coil, and when it is unwound from a coil, reducing the energy consumption of the actuator.

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.The task is achieved in that:
1. In the functional diagram of the device for stabilizing the tension of the wire during winding or unwinding, comprising a loop loop sensor, an actuator consisting of a coil and an electric drive contains a reversible current transducer with an electric motor as an electric drive and additionally use a functional signal converter from the loop sensor to a bipolar an analog signal connected by an input to the output of the loop length sensor, and by an output to the input of a reversing converter.

2. В функциональной схеме по п. 1 в качестве реверсивного преобразователя тока используют реверсивный тиристорный преобразователь постоянного тока. 2. In the functional circuit according to claim 1, a reversible thyristor DC / DC converter is used as a reverse current converter.

3. В функциональной схеме по п. 1 в качестве реверсивного преобразователя тока используют реверсивный частотный преобразователь переменного тока. 3. In the functional circuit according to claim 1, a reversible frequency converter of alternating current is used as a reverse current converter.

4. В функциональной схеме по п. 1 в качестве электродвигателя используют электродвигатель постоянного тока. 4. In the functional diagram according to claim 1, a direct current electric motor is used as an electric motor.

5. В функциональной схеме по п. 1 в качестве электродвигателя используют электродвигатель переменного тока. 5. In the functional diagram according to claim 1, an alternating current electric motor is used as an electric motor.

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.The drawing shows a functional diagram of a device for stabilizing the tension of the wire during winding or unwinding, where:
1 - coil;
2 - reversible current transducer with an electric motor;
3 - functional converter of the signal from the loop sensor into a bipolar analog signal;
4 - loop length sensor;
5 - looper;
6 - cargo;
U _in - bipolar analog control signal;
V _lv - linear drawing speed;
V _BP - linear speed of winding;
V _h.p. - linear traction speed;
V _L.R. - linear speed of unwinding.

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.A device for stabilizing the tension of the wire during winding or unwinding works as follows:
The direction of rotation and the linear speed of the coil 1 depends on which direction is turned on for operation of a reversible current transducer with an electric motor, which, in turn, depends on the polarity and magnitude of the analog control signal U _in , which is formed as a result of the conversion of the signal from the sensor by functional transducer 3 loop length 4 looper 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.U _I is formed as follows:
when the sensor 4 is in the middle of the entire length of the looper 5 U _in = 0;
when the sensor 4 is lower or higher than the middle of the entire length of the loop former 5 U _in > 0 (or U _in <0) or U _in <0 (or U _in > 0) respectively, i.e. U _I bipolar depending on the position of the sensor 4 relative to the middle of the length of the looper 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.Consider the operation of the device to stabilize the tension of the wire when winding on the coil 1. The result of the correspondence of the linear drawing speed V _century and windings V _ln is the middle position of the sensor 4 of the looper 5, at which U _in ~ 0. The initial movement of the wire and load 6 in FIG. 1 are indicated by a solid arrow. Suppose, for V _l.v. > V _bp the load 6 and the sensor 4 will move down the relative middle position, forming at the same time at the output of the functional transducer 3 U _in > 0, as a result of which the electric motor will increase V _ln to match with V _l.v. . Suppose, at V _BP > V _lv for example, when the diameter of the wound wire on the coil 1 increases, the load 6 and the sensor 4 will move upward relative to the middle position, forming at the output of the functional transducer 3 U _in <0, as a result of which the electric motor will reduce V _ln to match with V _l.v. , turning on the braking mode and recovering electricity to the mains.

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.Let us now consider the operation of the device to stabilize the tension of the wire during unwinding from coil 1. The result of the correspondence of the linear traction speed V _L. and unwinding V _l.r. also is the middle position of the sensor 4 of the looper 5, at which U _in ~ 0. The initial movement of the wire and load 6 in FIG. 1 are indicated by a dotted arrow. Suppose, at V _l.t. > V _L.R. the load 6 and the sensor 4 will move upward relative to the middle position, thus forming at the output of the functional transducer 3 U _in <0, as a result of which the electric motor will increase V _L.R. to match with V _l. . Suppose, for V _L.R. > V _hp for example, when the wire was unevenly wound on the coil 1 before unwinding, the load 6 and the sensor 4 will move down relative to the middle position, thus forming at the output of the functional transducer 3 U _in > 0, as a result of which the electric motor will reduce V _l.p. to match with V _l. , turning on the braking mode and recovering electricity to the mains.

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.The mass of the load 6, like the coil with the wire 1, is the load for the electric motor. When changing the value of the mass of the load will change the magnitude of the tension of the wire during its winding or unwinding. Bipolar values of U _in when the sensor 4 is in the upper and lower position of the length of the looper 5, and when U _in ~ 0, depend on the required linear speed and degree of tension of the wire during winding or unwinding, as well as on the required dynamics and operating conditions the operation of the actuator.

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. In this device, the design is simplified, the stability of the tension of the wire is increased not only when it is winded, but also when it is unwound, and the use of the braking modes of a reversible automated DC or AC electric drive thus reduces the energy consumption of the actuator.

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. Thus, the application of the proposed technical solution allows us to simplify the design of the device and increase the stability of the wire tension both when it is wound on the coil and when it is unwound from the coil, as well as to reduce the energy consumption of the actuator.

Источники информации
1. Перельмутер В. М. , Сидоренко В.А. Системы управления тиристорными электроприводами постоянного тока. М.: Энергоатомиздат, 1988, стр.225-241.Sources of information
1. Perelmuter V.M., Sidorenko V.A. Control systems for thyristor DC drives. M .: Energoatomizdat, 1988, pp. 225-241.

2. Описание изобретения к авт.св. СССР N 218794, М.кл. B 21 C 47/04, 1968. 2. Description of the invention to ed. USSR N 218794, M.C. B 21 C 47/04, 1968.

3. Описание изобретения к авт.св. СССР N 517347, М.кл. B 21 C 47/04, 1976. 3. Description of the invention to ed. USSR N 517347, M.cl. B 21 C 47/04, 1976.

4. Описание изобретения к авт.св. СССР N 837447, М.кл. B 21 C 47/04, 1981. 4. Description of the invention to ed. USSR N 837447, M.cl. B 21 C 47/04, 1981.

5. Описание изобретения к авт.св. СССР N 900920, М.кл. B 21 C 47/00, 1982. 5. Description of the invention to ed. USSR N 900920, M.C. B 21 C 47/00, 1982.

6. Описание изобретения к авт.св. СССР N 1011294, М.кл. B 21 C 47/04, 1983. 6. Description of the invention to ed. USSR N 1011294, M.C. B 21 C 47/04, 1983.

7. Описание изобретения к авт.св. СССР N 490524, М.кл. B 21 C 47/00, 1975. 7. Description of the invention to ed. USSR N 490524, M.C. B 21 C 47/00, 1975.

Claims (5)

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. 1. A device for stabilizing the tension of the wire during winding or unwinding, containing a loop length sensor looper, an actuator consisting of a coil and an electric drive, characterized in that as an electric drive it contains a reversing current transducer with an electric motor and is additionally equipped with a functional signal converter from the loop sensor into a bipolar analog signal, connected by an input to the output of the loop length sensor, and by an output to the input of a reversing current transducer. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве реверсивного преобразователя тока использован реверсивный тиристорный преобразователь постоянного тока. 2. The device according to claim 1, characterized in that the reverse thyristor DC converter is used as a reverse current converter. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве реверсивного преобразователя тока использован реверсивный частотный преобразователь переменного тока. 3. The device according to claim 1, characterized in that a reversible frequency converter of alternating current is used as a reverse current converter. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве электродвигателя использован электродвигатель постоянного тока. 4. The device according to claim 1, characterized in that a direct current electric motor is used as an electric motor. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве электродвигателя использован электродвигатель переменного тока. 5. The device according to claim 1, characterized in that the AC motor is used as the electric motor.