Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для управления намоточным станком

Изобретение относится к области электротехники, а именно к технологическому оборудованию для изготовления электрических катушек.

Известен станок для рядовой намотки (Патент Добров А.Б., Карпов Ю.П., Лебедев Ю.Н. №2233236, опубл. 27.07.2004 Бюл. №21, заявка 2003112741/12 от 29.04.2003), содержащий привод вращения, оправку, узел зажима оправки, состоящий из неподвижной пиноли, а также подвижной и подпружиненной пиноли, нитеукладчик, состоящий из подвижной каретки и ее привода, и два концевых переключателя, взаимодействующие с кареткой поочередно. Один концевой переключатель выполнен подвижным в направлении, параллельном оси оправки, и кинематически связан с подвижной пинолью, а привод каретки нитеукладчика выполнен в виде шагового электродвигателя, связанного с кареткой через ходовой винт.

Недостатком данного изобретения является большие массогабаритные показатели, а также низкие технологические возможности, обусловленные временем отклика.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для управления намоточным станком (Авторское свидетельство В.П. Гаврелюк, Н.Т. Кулешов СССР №792342, опубл. 30.12.80 бюл. №48, заявка 2692385/24-07 от 28.11.78), содержащее электродвигатель, датчик оборотов, программный счетчик числа витков с входом узла сброса в нулевое положение и счетным входом, регулятор оборотов с входами пуска и останова двигателя.

Недостатком является отсутствие контроля точности функционирования датчика витков, в качестве которого используется датчик оборотов, при сбоях или других неисправностях которого в действительное число витков бесконтрольно вносится погрешность, что снижает достоверность показаний счетчика, а также не учет оборотов на валу смоточной катушки при намотке тонким проводом что приводит к браку до 30%.

Изобретение направленно на устранение данного недостатка - не учета оборотов на валу смоточной катушки при намотке и повышения надежности устройства в работе.

Это достигается тем, что устройство для управления намоточным станком, содержащее электродвигатель, основной датчик оборотов намоточного шаблона, программный счетчик числа витков с входом узла сброса в нулевое положение и счетным входом, регулятор оборотов с входами пуска и останова двигателя, смоточную катушку, согласно изобретению устройство дополнительно содержит датчик оборотов установленного на валу смоточной катушки, при этом выходы основного и дополнительного датчика оборотов соединены с входами компаратора, а выход компаратора соединен с входом регулятора оборотов.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 представлена структурная схема устройства для управления намоточным станком. На фиг. 2 представлена структурная схема устройства для управления намоточным станком при векторном управлении с учетом оборотов на валу смоточной катушки при намотке.

Система управления намоточным станком состоит из электрической и механической части. Электрическая часть состоит из преобразователя частоты - 4, системы управления электропривода (регулятора тока - 3, регулятора оборотов 1 - 1 и регулятора оборотов 2 - 2, компаратор - 5). В механическую часть входит исполнительный механизм - 7, который выполняет основную роль. Асинхронный двигатель - 6 представляет собой электромеханическую часть систему управления электропривода, который преобразуют электрическую энергию в механическую. Структурная схема устройства для управления намоточным станком состоит из трех контуров с внутренним контуром момента (тока) - 8 и внешними контурами оборотов 1 - 9, дополнительного контура оборотов 2 - 10. Система имеет регулятор момента, скорости, положения датчики момента, скорости, положения. Синтез такой системы во всем диапазоне изменения скорости затруднен из-за сложности описания асинхронного двигателя. Поэтому синтез системы управления электрическим приводом осуществляется при определенных допущениях в математическом описании. Наиболее тяжелым режимом работы на малых скоростях, когда колебания момента, скорости, положения из-за электромагнитных переходных процессов имеют слабозатухающий характер. В этом случае настройку системы управления электрическим приводом следует производить при скорости равной нулю (ω=0) и пусковом моменте (М=МП) и начальном положении. Преимущественно используется принцип последовательной коррекции, реализованный в системах последовательного включения контуров регулирования, число которых должно быть равно числу регулируемых величин (системах подчиненного регулирования). На вход каждого регулятора W_pi(p)-W_р3(р) подается сигнал с предыдущего каскада, соответствующий задаваемому уровню регулируемой величины, и сигнал с выхода данного каскада, отвечающий фактическому уровню. Каждый предыдущий каскад является задающим органом для последующего. Контур регулирования строиться так, чтобы иметь только одну большую постоянную времени. В этом случае используются однотипные регуляторы. Регуляторы подобраны из условия, чтобы при включении их последовательно с соответствующим звеном системы W_pi(p)-W_р3(р) была скомпенсирована большая постоянная времени Т и взамен ее действовала существенно меньшая постоянная времени.

Система управления намоточным станком работает следующим образом, на вход регулятора тока 3 от регулятора оборотов 1 - 1 подается сигнал задания тока, а от контура тока 8 сигнал отрицательной обратной связи по току, соответствующий фактическому значению тока в обмотке асинхронного двигателя 6. В свою очередь на входе регулятора оборотов 1 - 1 суммируются сигналы заданной скорости контура оборотов 1 - 9, формируемый дополнительным контуром оборотов 2 - 10, и отрицательной обратной связи по скорости регулятора оборотов 2 - 2, снимаемый с исполнительного механизма - 7. Выходы основного 1 - 9 и дополнительного 2 - 10 контура оборотов установленного в исполнительном механизме 7 на валу смоточной катушки, соединены с входами компаратора 5, а выход компаратора 5 соединен с входом регулятора оборотов 1 - 1.

Введение в электроприводе станка датчика оборотов на валу смоточной катушки при намотке в системе управления намоточного станка позволяет снизить динамические нагрузки на рабочий участок провода, что ведет к уменьшении брака. По данным опытной эксплуатации удалось снизить процент брака с 40% до 28%.