Устройство для размотки длинномерного материала
Владельцы патента RU 2335447:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") (RU)
Изобретение относится к области размотки свернутого длинномерного материала, а именно к аппаратам, которые можно использовать, например, при изготовлении спиралей из проволоки, электрических катушек, жгутов и так далее. В устройстве предусмотрен регулируемый противовес с изменяемой массой, закрепленный на свободном конце тормозного элемента, а оба плеча компенсационного рычага выполнены в виде пружин изгиба различной жесткости. 1 ил.
Изобретение относится к области размотки свернутого длинномерного материала (далее в тексте материал), а именно к аппаратам (далее в тексте устройство), которые можно использовать, например, при изготовлении спиралей из проволоки, электрических катушек, жгутов и так далее.
Известно по А.с. №1736889, МПК 7 В65Н 59/04 от 31.08.90, опубл. в БИ №20 от 30.05.92 устройство для разматывания длинномерного материала, содержащее бухту материала, тормозной механизм и двуплечий рычаг.
Известно также по А.с. №1802806, МПК 7 В65Н 59/04 от 17.08.90, опубл. в БИ №10 от 15.03.93 устройство для размотки нити, содержащее питающую катушку, установленную на оси с возможностью вращения, средство торможения катушки и компенсационный рычаг.
Известное по патенту РФ №2260555, МПК 7 В65Н 59/04 от 29.12.2003, опубл. в БИ №26 от 20.09.2005 устройство для размотки длиномерного материала содержит питающую катушку, установленную на оси с возможностью вращения, средство торможения катушки, представляющее собой барабан и огибающий его тормозной элемент, один конец которого соединен с пружиной, компенсационный рычаг с закрепленным на одном из его плеч противовесом с изменяющейся массой.
Недостатком данного устройства, также как и двух вышеописанных известных устройств, является то, что они не позволяют начинать сматывание материала с большой скоростью (на рабочем режиме) из-за его обрыва в момент вывода катушки из состояния покоя. При внешнем силовом воздействии на материал величина его натяжения возрастает быстрее, чем изменяется величина скорости вращения катушки, то есть приобретается ее конечное ускорение. Вращение катушки изменяется тем медленнее, чем больше момент ее инерции. В результате величина натяжения сматываемого с катушки материала моментально достигает значений, превышающих допустимые, что и приводит к обрыву материала (обратная связь).
Задачей, решаемой данным изобретением, является достижение качественно новых основных технических характеристик продукции, а именно обеспечение возможности начала размотки материала с большой скоростью (на рабочем режиме) без обрыва в момент начала его подачи.
Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в обеспечении выполнения новой функции, не свойственной известным аналогичным устройствам, а именно в обеспечении в начальный момент работы необходимой скорости подачи материала на приемник независимо от скорости вращения катушки.
Указанный выше технический результат достигается тем, что в устройстве для размотки длинномерного материала, содержащем питающую катушку, установленную на оси с возможностью вращения, средство торможения катушки, представляющее собой барабан и огибающий его тормозной элемент, один конец которого соединен с пружиной, компенсационный рычаг с закрепленным на одном из его плеч противовесом с изменяющейся массой, дополнительно выполнен регулируемый противовес с изменяемой массой. Противовес закреплен на свободном конце тормозного элемента. А оба плеча компенсационного рычага выполнены в виде пружин изгиба различной жесткости.
Применение регулируемого противовеса, закрепленного на свободном конце фрикционного элемента, обеспечило возможность быстрой настройки величины натяжения с постоянным усилием на определенный диаметр разматываемого материала (проволоки). Выполнение обоих плеч компенсационного рычага в виде пружин изгиба различной жесткости позволило в начальный момент при невращающейся катушке обеспечить подачу материала на приемник за счет их изгиба. Повышенная чувствительность компенсационного рычага обеспечила плавность изменения внешнего силового воздействия на разматываемый материал в зависимости от величины скорости вращения катушки с материалом (обратная связь). Предложенная совокупность признаков обеспечила также силовое воздействие на материал с усилием, которое всегда меньше его разрывного усилия, а также уменьшила амплитуды качания компенсационного рычага, величина которой при этом достаточна для осуществления постоянного натяжения материала с необходимым усилием.
На чертеже показано устройство для размотки длинномерного материала.
Устройство содержит питающую катушку 1 с материалом 2 (проволока, нить и т.п.). Катушка 1 установлена на оси 3 с возможностью вращения при прикладывании усилия N к материалу 2. Средство торможения катушки 1 выполнено в виде фрикционной пары, один элемент которой представляет собой шкив 4, закрепленный на оси 3, а другой - гибкий элемент 5 (нить), охватывающий часть рабочей поверхности шкива 4. Для постоянного поджатия тормозного элемента 5 к шкиву 4 один из его концов закреплен на пружине 6. Регулируемый противовес 7 с изменяемой массой закреплен на свободном конце элемента 5. Противовес 7 выполнен с возможностью изменения своей массы путем набора различного количества гирь. Количество используемых гирь 7 может быть любым, так как их число зависит от их собственной массы и размера.
Компенсационный рычаг 8 установлен на опоре 9, выполненной в виде оси, которая смонтирована на стойке 10. Рычаг 8 выполнен двуплечим с длиной плеч А и Б. Для изготовления использован стержень из пружинного материала. Размер поперечного сечения стержня подобран таким, чтобы оба плеча рычага 8 являлись пружинами изгиба. Обе пружины изгиба, из-за различия их по длине, имеют различную жесткость. На одном из концов рычага 8 смонтирован ролик 11, а на другом его конце - противовес 12. Противовес 12 выполнен с возможностью изменения своей массы путем набора различного количества гирь. Количество используемых гирь может быть любым, так как их число зависит от их собственной массы и размера (диаметра) материала 2. В исходном состоянии противовес 12 лежит на опорной поверхности, например, стола.
Устройство работает следующим образом.
На ось 3 устанавливают катушку 1 с материалом 2. После установки катушки 1 конец материала пропускают через ролик 11 и закрепляют на приемнике (не показан). Под приемником следует понимать, например, другую катушку, вращающийся керн машины для навивки спирали или другие устройства.
Перед размоткой материала 2 осуществляют регулировку усилия поджатия тормозного элемента 5 к шкиву 4 путем подбора гирь 7 и 12 по массе и их количеству. Выбор числа используемых гирь 7 и 12 определяется величиной натяжения материала 2, которую необходимо обеспечить при осуществлении его размотки. Кроме этого, при необходимости может изменяться соотношение плеч А и Б рычага 8.
Для размотки материала 2 к нему прикладывается внешнее силовое воздействие (усилие) N, которое передается катушке 1. Величина натяжения материала 2 возрастает быстрее, чем катушкой 1 приобретается ее конечное ускорение. При этом катушка 1 находится в состоянии покоя. Одновременно с этим плечо рычага 8 с длиной А начинает изгибаться на величину В. Материал 2 начинает поступать в приемник. При поступлении материала 2 в приемник величина его натяжения нарастает плавно. Катушка 1 начинает поворачиваться, получив ускорение вращения, величина которого достаточна для ее поворота. В какой-то момент рычаг 8 начинает поворачиваться вокруг оси опоры 9. В результате его плечо с длиной Б начинает также изгибаться на величину Г. При дальнейшем повороте компенсационного рычага гири 12 поднимаются вверх с опорной поверхности, на которой они лежали. После чего величина натяжения сматываемого материала 2, заданная весом гирь 12, остается постоянной, а величина ускорения катушки 1 достигает конечного значения.
В момент получения ускорения вращения катушки 1 тормозной элемент 5 поворачивается вместе с барабаном 4. При этом левая ветвь тормозного элемента 5 увеличивается по длине, а гири 7 регулируемого противовеса поднимаются на величину уменьшения длины его правой ветви. Пружина растяжения 6, сжимаясь, моментально обеспечивает натяжение левой ветви тормозного элемента 5. Затем под действием веса гирь 7 и из-за того, что коэффициент трения движения меньше коэффициента покоя, тормозной элемент 5 проскальзывает, относительно вращающегося барабана 4 обратно возвращаясь в первоначальное положение. При этом величина поджатия тормозного элемента 5 к барабану 4 в течение всего времени перемотки материала задана неизменяющейся величиной веса гирь 7.
Витки материала 2 могут располагаться на катушке 1 таким образом, что при сматывании некоторые из них защемлены между его соседними витками. Выбранной величины усилия натяжения сматываемого материала 2 должно хватать на то, чтобы освободить (выдернуть) такие витки. В момент начала освобождения защемленного витка материала 2 рычаг 8 с роликом 11, преодолевая действие противовеса 12, мгновенно поворачивается вниз. Величина его поворота в этом случае определяется временем, необходимым на освобождение защемленного витка материала 2. И в этом случае величина натяжения материала 2 остается постоянной. После отклонения рычага 8 с роликом 11 в ту или иную сторону, при возвращении величины числа оборотов к величине, необходимой для осуществления подачи материала 2, он возвращается в первоначальное положение.
После окончания перемотки материала 2 рычаг 8 возвратится в исходное состояние. При этом противовес 12 войдет в соприкосновение с опорной поверхностью, а плечи рычага разогнутся.
Пример
На предложенном устройстве при перемотке материала использовалась проволока диаметром 0,05 мм из сплава ЭИ708А-ВИ ТУ 14-1-1597-75. Вес катушки с намотанной на нее проволокой 200 г. Усилие разрыва проволоки 350 г. При включении устройства проволока подавалась на керн (оправку), вращающийся со скоростью 2000 об/мин. Диаметр керна 0,4 мм. Устройство обеспечивало безаварийную подачу проволоки.
Использование настоящего изобретения обеспечивает выполнение новой функции, не свойственной известным аналогичным устройствам, а именно обеспечение в начальный момент работы необходимой скорости подачи материала на приемник независимо от скорости вращения катушки (обратная связь).
Устройство для размотки длинномерного материала, содержащее питающую катушку, установленную на оси с возможностью вращения, средство торможения катушки, представляющее собой барабан и огибающий его тормозной элемент, один конец которого соединен с пружиной, двуплечий компенсационный рычаг с закрепленным на одном из его плеч противовесом с изменяющейся массой, отличающееся тем, что оно дополнительно имеет регулируемый противовес с изменяемой массой, закрепленный на свободном конце тормозного элемента, а оба плеча компенсационного рычага выполнены в виде пружин изгиба различной жесткости, при этом пружина большей жесткости выполнена с возможностью начала изгиба после изгиба пружины с меньшей жесткостью при их одновременном нагружении и последующего совместного поворота пружин вокруг опоры.
