RU2591125C1

RU2591125C1 - Reeler

Info

Publication number: RU2591125C1
Application number: RU2015114763/13A
Authority: RU
Inventors: Александр Владимирович Тренин; Александр Михайлович Осипов; Николай Степанович Норкин
Original assignee: Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения
Priority date: 2015-04-20
Filing date: 2015-04-20
Publication date: 2016-07-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to winding machines, and can be used in making articles using tape composite materials. Machine comprises mandrel, tensioner and release mechanism with tape roll on brake system shaft. Mandrel is arranged in drive and support center stocks. Release mechanism is made with additional free rotating roller. Additional roller is constantly in contact with surface of roll. Tape from roll passes under roller and hooked through it towards tensioning device.

EFFECT: higher uniformity of wound tape tension.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для изготовления изделий из композиционных материалов методом намотки.The invention relates to equipment for the manufacture of products from composite materials by winding.

Известен намоточный станок по патенту №2523840, МПК⁷ B65H 54/10 (2006.01), содержащий суппорты продольного и поперечного перемещений, приводную и опорную бабки, лентопротяжный тракт и прикаточное устройство.Known winding machine according to patent No. 2523840, IPC ⁷ B65H 54/10 (2006.01), containing calipers of longitudinal and transverse movements, drive and support headstock, tape drive and rolling device.

Сущность его касается выполнения прикаточного устройства в виде двух шарнирно сочлененных С-образных скоб. Однако конструкция натяжного устройства не раскрывается.Its essence relates to the implementation of the rolling device in the form of two articulated C-shaped staples. However, the design of the tensioner is not disclosed.

Известны отдельные устройства для регулирования натяжения гибкого материала по патенту RU №2255891 C2, МПК⁷ B65H 77/00 и заявке RU №2003119997 А, МПК⁷ B65H 77/00, содержащие входные и выходные импульсные датчики длины материала, датчики натяжения материала. Сущность данных предложений касается формирования управляющих сигналов на исполнительные механизмы путем сравнения поступающей информации от всех датчиков.Separate devices for adjusting the tension of flexible material are known according to patent RU No. 225891 C2, IPC ⁷ B65H 77/00 and Application RU No. 2003119997 A, IPC ⁷ B65H 77/00, containing input and output pulsed material length sensors, material tension sensors. The essence of these proposals relates to the formation of control signals to actuators by comparing incoming information from all sensors.

Известен регулятор натяжения гибкого элемента, сматываемого с барабана, по патенту RU №2162435 C1 МПК⁷ B65H 77/00. Регулятор содержит барабан с гибким элементом, коромысло на шарнирной опоре, ролики, два из которых неподвижны, а один установлен на одном плече коромысла и тормозную колодку, установленную на другом плече коромысла. Гибкий элемент охватывает последовательно первый неподвижный ролик, ролик на плече коромысла и второй неподвижный ролик.Known regulator of the tension of the flexible element, wound from the drum, according to patent RU No. 2142435 C1 IPC ⁷ B65H 77/00. The regulator contains a drum with a flexible element, a rocker on a hinged support, rollers, two of which are fixed, and one is mounted on one arm of the rocker arm and a brake pad mounted on the other arm of the rocker arm. The flexible element sequentially covers the first stationary roller, the roller on the rocker arm and the second stationary roller.

Тормозная колодка взаимодействует с ободом барабана в зависимости от величины натяжения гибкого элемента: при увеличении натяжения ролик коромысла несколько поднимается, поворачивая коромысло в сторону уменьшения усилия торможения и, наоборот, при уменьшении усилия натяжения гибкого элемента ролик опускается, поворачивая коромысло в сторону увеличения усилия торможения.The brake shoe interacts with the drum rim depending on the magnitude of the tension of the flexible element: with an increase in tension, the rocker roller rises somewhat, turning the rocker to decrease the braking force and, conversely, when the tension of the flexible element decreases, the roller lowers, turning the rocker to increase the braking force.

Данное устройство в большей степени является конструктивным воплощением сущности регулятора, в то время как два предыдущих касаются наличия управленческих связей между приборными датчиками и взаимодействия на уровне передачи сигналов, и оно применимо как регулятор натяжения гибкого элемента в виде выпускаемого троса в космической промышленности, в текстильной, бумажной отраслях в случаях, когда отсутствует возможность слипания слоев разматываемого материала с ранее намотанными.This device is more a constructive embodiment of the essence of the regulator, while the two previous ones relate to the presence of managerial connections between instrument sensors and interaction at the level of signal transmission, and it is applicable as a tension regulator of a flexible element in the form of a manufactured cable in the space industry, in the textile industry, paper industries in cases where there is no possibility of adhesion of layers of unwinding material with previously wound.

Известен также намоточный станок по патенту RU №2488541 C1, МПК B65H 18/08 (2006.1), содержащий приводную и опорную бабки, каретку, лентопротяжный тракт, натяжное устройство и корректирующее устройство.Also known is a winding machine according to patent RU No. 2488541 C1, IPC B65H 18/08 (2006.1), comprising a drive and a headstock, a carriage, a tape drive, a tension device and a corrective device.

В нем исключается сползание ленты в сторону уклона оправки за счет введения в конструкцию корректирующего устройства в виде замкнутой цепи, натянутой на двух звездочках, на каждом звене которой расположены свободновращающиеся шипованные ролики.It eliminates the slipping of the tape towards the side of the mandrel due to the introduction into the design of the corrective device in the form of a closed chain, stretched on two sprockets, on each link of which there are freely rotating studded rollers.

По составу и принципу действия он является наиболее близким к заявляемому предложению и принят в качестве прототипа.In composition and principle of action, it is closest to the claimed proposal and adopted as a prototype.

При разматывании рулона пропитанной ленты из композиционного материала имеет место частое слипание последующих слоев ее с предыдущими, и размотка ее связана с всплеском усилий, часто больших, и чем шире лента (до уровня ширины полотна ткани при намотке на цилиндрические оправки), тем больше вероятность наличия слипшихся участков.When unwinding a roll of impregnated tape made of composite material, frequent adhesion of its subsequent layers to previous ones takes place, and its unwinding is associated with a surge of forces, often greater, and the wider the tape (up to the width of the fabric web when wound on cylindrical mandrels), the greater the likelihood of sticking together sections.

Если обратиться к прототипу в части размотки ткани с бобины, то в нем наматываемая лента непосредственно с бобины отпускного механизма, притормаживаемой расчетным моментом, сходит на валки натяжного устройства, и каждый всплеск усилий при отрыве слипшейся ленты на бобине связан с увеличением усилия натяжения ленты до того момента, когда радиальная составляющая усилия отрыва прилипшей ленты достигнет критической величины отрыва.If we turn to the prototype in terms of unwinding the fabric from the bobbin, then the winding tape in it directly from the bobbin of the release mechanism, braked by the calculated moment, descends on the rolls of the tensioner, and each surge of effort when the adhesive tape is torn off on the bobbin is associated with an increase in the tension of the tape before the moment when the radial component of the tear-off force of the adhered tape reaches the critical tear-off value.

При отсутствии слипшихся участков ленты в рулоне сход ее осуществляется по касательной к поверхности рулона. В этом случае радиальная сила отрыва ленты и угол отрыва равны нулю: процесс намотки носит равномерный, стабильный характер.In the absence of sticking sections of the tape in the roll, its descent is carried out tangentially to the surface of the roll. In this case, the radial force of separation of the tape and the angle of separation are equal to zero: the winding process is uniform, stable in nature.

Но при наличии слипшихся участков зона схода ленты смещается от первоначального положения в сторону горизонтальной осевой линии, где происходит ее отрыв.But in the presence of sticking together sections, the zone of vanishing of the tape is shifted from the initial position towards the horizontal center line, where it is torn off.

И чем больше когезионная сила слипания, тем выше величина усилия отрыва и больше протяженность участка отрыва - участка накопления потенциальной энергии отрыва, на что, на практике, тормозная система отпускного механизма реагирует резким снижением тормозного момента М_т. После отрыва натяжение ленты падает до нуля и даже происходит провисание ленты, на что тормозная система реагирует, уже наоборот, резким повышением тормозного момента, и после выбора «слабины» ленты при продолжающемся непрерывном вращении оправки возникает резкий всплеск усилия натяжения.And the greater the cohesive force of adhesion, the higher the magnitude of the separation force and the greater the length of the separation region — the accumulation region of the potential separation energy, which, in practice, the brake system of the release mechanism responds with a sharp decrease in the braking torque M _t . After detachment, the tape tension drops to zero and the tape even sags, to which the brake system responds, on the contrary, by a sharp increase in braking torque, and after selecting the “slack” of the tape with a continuous continuous rotation of the mandrel, a sharp surge in the tension force occurs.

Затем процесс продолжается с установленным моментом торможения и соответствующим ему натяжением ленты с отдельными умеренными колебаниями его в сторону увеличения и уменьшения и отдельными значительными всплесками до следующего участка слипшейся ленты.Then the process continues with the set braking moment and the corresponding tension of the tape with individual moderate fluctuations in the direction of increase and decrease and separate significant bursts to the next section of the adhesive tape.

Задачей данного предлагаемого изобретения является повышение равномерности натяжения наматываемой ленты за счет уменьшения влияния на него усилий отрыва слипшихся участков.The objective of the present invention is to increase the uniformity of the tension of the wound tape by reducing the influence on it of the separation forces of the sticking together sections.

Существенным признаком намоточного станка, обеспечивающим достижение этой цели, является выполнение отпускного механизма его с дополнительным свободновращающимся валиком, постоянно контактирующим с поверхностью рулона с прохождением ленты под валик и перегибом через него в сторону натяжного устройства. Такое выполнение конструкции отпускного механизма намоточного станка позволит увеличить угол отрыва ленты от рулона, приблизив направление сил отрыва к радиальному и сократив протяженность зоны отрыва, и соответственно обеспечить более равномерное натяжение ленты.An essential feature of a winding machine ensuring this goal is the release mechanism with an additional freely rotating roller that is constantly in contact with the surface of the roll with the tape passing under the roller and bending through it toward the tensioner. This design of the release mechanism of the winding machine will increase the angle of separation of the tape from the roll, approximating the direction of separation forces to the radial and reducing the length of the separation zone, and therefore provide a more uniform tension of the tape.

Данное техническое решение станка и принцип его работы поясняются чертежами.This technical solution of the machine and the principle of its operation are illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлена общая схема предлагаемого намоточного станка; на фиг. 2 - схема схода отматываемой ленты с рулона; на фиг. 3 - сравнительные диаграммы усилий натяжения: а) - в предлагаемом устройстве; б) - в прототипе.In FIG. 1 presents a General diagram of the proposed winding machine; in FIG. 2 is a diagram of the descent of the unwinding tape from a roll; in FIG. 3 - comparative diagrams of the tensile forces: a) - in the proposed device; b) in the prototype.

Станок (фиг. 1) содержит оправку 1, установленную в приводной и опорной бабках, прикаточный обогреваемый вал 2, уплотняющий наматываемую ленту 3, натяжное устройство 4 и отпускной механизм 5 с рулоном 6 ленты на валу тормозной системы, управляемой от сенсора 8 натяжного устройства.The machine tool (Fig. 1) contains a mandrel 1 installed in the drive and support headstock, a heated pressurized shaft 2, a sealing winding tape 3, a tensioner 4 and a release mechanism 5 with a roll 6 of tape on the shaft of the brake system, controlled from the sensor 8 of the tensioner.

Отпускной механизм 5 выполнен с дополнительным свободно вращающимся валиком 7, постоянно контактирующим с поверхностью рулона 6 с прохождением ленты 3 под валик и перегибом через него в сторону натяжного устройства 4.The release mechanism 5 is made with an additional freely rotating roller 7, constantly in contact with the surface of the roll 6 with the passage of the tape 3 under the roller and bending through it towards the tensioner 4.

Принцип работы станка заключается в следующем. При включении станка лента 3 укладывается на вращающуюся с моментом М_кр оправку 1 и уплотняется прикаточным обогреваемым валом 2 с температурой t°С и поджимаемым к оправке усилием Р.The principle of operation of the machine is as follows. When the machine is turned on, the tape 3 is placed on the mandrel 1 rotating with a moment M _cr and sealed by a heated up roll shaft 2 with a temperature of t ° C and a force P pressed against the mandrel.

Крутящий момент М_кр оправки создает натяжение ленты Q, преодолевая сопротивление, создаваемое натяжным устройством 7 и тормозной момент М_т отпускного механизма 5.The torque M _cr mandrel creates the tension of the tape Q, overcoming the resistance created by the tensioning device 7 and the braking torque M _t release mechanism 5.

Сматываемая с рулона 6 лента 3, перегибаясь через дополнительный валик 7, проходит путь с огибанием валков натяжного устройства 4 до оправки 1. При отсутствии слипшихся участков в рулоне 6 лента легко отделяется от предыдущих слоев в точке О (фиг. 2) и легко перегибается через дополнительный валик. Но при их наличии отрыв ленты от рулона происходит в точке Η (фиг. 2) при некотором угле отрыва α, зависящем от когезионных связей в месте слипания сматываемой ленты. Причем происходит это при незначительном смещении точки отрыва от места контакта ролика с рулоном (фиг. 2), что улучшает условия отрыва и снижает всплески усилий натяжения - диаграмма на фиг. 3.The tape 3 rewound from roll 6, bending through an additional roller 7, passes the path with the bending of the rolls of the tensioner 4 to the mandrel 1. In the absence of sticky sections in the roll 6, the tape is easily separated from the previous layers at point O (Fig. 2) and is easily bent through additional roller. But if they are present, the tape is torn off the roll at the point Η (Fig. 2) at a certain tearing angle α, depending on the cohesive bonds at the place where the coiled tape is sticking together. Moreover, this happens with a slight shift of the separation point from the point of contact of the roller with the roll (Fig. 2), which improves the separation conditions and reduces bursts of tension forces - the diagram in FIG. 3.

Введение в конструкцию отпускного механизма станка дополнительного валика 7, постоянно контактирующего с рулоном 6, увеличивает угол отрыва сматываемого слоя ленты от предыдущих слоев, уменьшает протяженность зоны отрыва - зоны накопления потенциальной энергии отрыва - и соответственно уменьшает всплески усилий натяжения ленты при стабилизации процесса намотки после отрыва ее.Introduction to the design of the release mechanism of the machine an additional roller 7, constantly in contact with the roll 6, increases the separation angle of the rewind layer of the tape from previous layers, reduces the length of the separation zone - the zone of accumulation of potential separation energy - and accordingly reduces the bursts of the tension of the tape when stabilizing the winding process after separation her.

Сравнительные диаграммы усилий отрыва ленты, при равных условиях сматывания, предоставлены на фиг. 3. На этих диаграммах:Comparative diagrams of the pull-off force under equal winding conditions are provided in FIG. 3. In these diagrams:

а - участок, на котором происходит плавная размотка ленты без залипаний;a - the area on which the tape is unwound smoothly without sticking;

б - участок, на котором наблюдается залипание, происходит некоторое увеличение натяжения ленты, но в то же время, снижается момент на валу рулона ленты. При сокращении плеча действия силы, тормозной момент на валу рулона оказывает все меньшее влияние на натяжение, что вызывает нелинейность увеличения натяжения до достижения угла отрыва (α) ленты от рулона;b - the area where sticking is observed, there is a slight increase in tape tension, but at the same time, the moment on the tape roll shaft decreases. With a reduction in the shoulder of the action of force, the braking torque on the roll shaft exerts less and less influence on the tension, which causes a non-linear increase in tension until the separation angle (α) of the tape from the roll is reached;

в - участок отрыва ленты. Отрыв слоя происходит до снижения потенциальной энергии, накопленной в лентопротяжном тракте до равновесного состояния, при котором дальнейший отрыв невозможен; происходит резкое падение натяжения. Сенсор «теряет» ткань и выдает сигнал на резкое увеличение момента торможения на валу рулона. В это же время происходит резкое ускорение рулона, замедлившееся при повороте без отрыва слоя ленты;in - a section of a separation of a tape. The separation of the layer occurs until the potential energy accumulated in the tape drive decreases to an equilibrium state, in which further separation is impossible; a sharp drop in tension occurs. The sensor "loses" the fabric and gives a signal to a sharp increase in braking torque on the roll shaft. At the same time, there is a sharp acceleration of the roll, slowed down when turning without tearing off the tape layer;

г - участок, на котором происходит резкое увеличение натяжения ткани, которое гасится упругими свойствами ткани и упругостью элементов станка;g - the area on which there is a sharp increase in tissue tension, which is damped by the elastic properties of the fabric and the elasticity of the machine elements;

д - участок, на котором происходит стабилизация процесса смотки. Данное предлагаемое изобретение признано полезным и принято к реализации.d - the area on which the stabilization of the winding process. This invention is recognized as useful and accepted for implementation.

Claims

A winding machine comprising a mandrel installed in the drive and support headstock, a heated pressurized shaft, a sealing winding tape, a tensioning device and a release mechanism with a tape roll on the brake system shaft, characterized in that the release mechanism is made with an additional freely rotating roller that is constantly in contact with the surface of the roll with the passage of the tape under the roller and bending through it towards the tensioner.