Намотувальна машина для термопластичних ниток, яка діє з роз’єднаними рухами

1. Намотувальна машина (1), яка, по суті, складається зі станини (2), що містить щонайменше два шпинделі (6, 7), прикріплені до барабана (5); причому згадані шпинделі, з одного боку, виконані з можливістю встановлення на них щонайменше одного кулича, і, з іншого боку, з можливістю обертання навколо першої осі, по суті, перпендикулярній діаметру кулича; і щонайменше один позиціонуючий і направляючий пристрій (8), який позиціонує і направляє щонайменше одну нитку на обертових шпинделях (6, 7); при цьому згаданий барабан (5) встановлено з можливістю обертання відносно станини (2) вздовж третьої осі обертання, по суті, паралельній першій осі; яка відрізняє ться тим, що шпинделі (6, 7) встановлені з можливістю лінійного переміщення вздовж першої осі обертання; причому шпинделі (6, 7) приводяться в обертання засобами кінематичного ланцюга, що містить електродвигун, який входить до складу згаданих шпинделів. 2. Намотувальна машина (1) за п. 1, яка відрізняється тим, що станина (2) взаємодіє з барабаном (5) за допомогою індексуючого пристрою, що регулює положення згаданого барабана (5) відносно до згаданої станини (2). 3. Намотувальна машина (1) за одним з пп. 1 або 2, яка відрізняється тим, що позиціонуючий і направляючий пристрій (8) складається, по суті, з щонайменше однієї спіралі, встановленої рухомо з можливістю обертання навколо другої осі, по суті, паралельній згаданій першій осі. 2 (19) 1 3 84008 4 ціле з лінійним виконавчим механізмом, і згаданий виконавчий механізм забезпечує зворотнопоступальний рух згаданих шпинделів (6, 7). 11. Намотувальна машина (1) за будь-яким із пп. 1-10, яка відрізняється тим, що містить регулюю чий і керуючий пристрій, який, зокрема, регулює швидкість і/або положення між рухом первинного ходу позиціонуючого і направляючого пристрою (8) і рухом вторинного ходу щонайменше одного зі шпинделів (6, 7). Даний винахід відноситься до пристрою, що забезпечує волочіння і намотування термопластичних ниток, зокрема - скляних ниток. Виготовлення скляних армуючих ниток є результатом складного виробничого процесу, який передбачає отримання ниток із розплавленого скла, яке протікає через канали фільєри. Ці потоки виводять у вигляді безперервних ниток, і потім ці нитки збирають разом у вигляді випущених ниток, причому вказані нитки збирають у вигляді намотаних упаковок. У контексті даного винаходу: намотані упаковки мають вигляд бобін або, точніше, вигляд «куличів», і ці куличі призначаються, зокрема, для армування. Формування у вигляді кулича роблять за допомогою намотувальних машин, які, як зрозуміло з їх назви, виконують намотування при дуже високій швидкості (близько 10-50 м/сек) скляних ниток, заздалегідь відсортованих за розміром. Ці намотувальні машини виконують витягування й намотування цих ниток; і робочі параметри цих намотувальних машин, а також параметри фільєри визначають габаритні характеристики нитки, зокрема - лінійну щільність у «тексах» («текс» - вага в грамах 1000 м волокон або ниток). Тому для забезпечення постійної лінійної щільності нитки протягом усієї фази виготовлення кулича, незважаючи на збільшення його діаметра, швидкість намотувального елемента намотувальної машини регулюється таким чином, щоб забезпечити постійну лінійну швидкість намотування нитки, незважаючи на зміни її кутової швидкості; причому це регулювання швидкості робиться через зниження швидкості обертання шпинделя, що утримує кулич, - залежно від збільшення діаметра кулича. Ще один важливий параметр, від якого залежить отримання кулича оптимальної якості: його здатність легко розмотуватися, не утворюючи петлі або вузли, які порушують нитку, обмежуючи тертя. Ця здатність розмотування визначається характером конструкційної закономірності (що визначає збільшення кулича), створюваної намотувальною машиною під час формування кулича. Ця конструкційна закономірність включає в себе безліч параметрів, причому одним із найважливіших є коефіцієнт перехрещення, що зазвичай позначається КП, і лінійна щільність нитки. Для надання куличу заданого коефіцієнта перехрещення намотувальні машини відомого рівня техніки формують кінематику або хід нитки, який об'єднує два р ухи. Перший рух, який надає нитці первинний хід; і другий рух, який надає вторинний хід нитці; при цьому перший і другий рухи, як правило, докладаються одним елементом об'єднаного руху, більш відомим під назвою «перехрещувального пристрою». З практичною метою визначення коефіцієнта перехрещення (КП) приводиться нижче: (КП) = швидкість обертання шпинделя, на якому знаходиться кулич і який обертає кулич/швидкість обертання перехрещувального пристрою. Ці відомі намотувальні машини, по суті, складаються зі станини, зазвичай розташованої під фільєрою, при цьому на станині встановлюють перехрещувальний пристрій і, щонайменше, один обертовий шпиндель; при цьому шпиндель виготовлений з можливістю, з одного боку, формува ти кулич, а, з іншого, бути опорою для нього. Як правило, перехрещувальний пристрій являє собою елемент у вигляді спіралі, яка обертається навколо осі, щоб розміщати нитку на обертовому шпинделі; причому наданий спіраллю рух, є по суті коливальним рухом або биттям тільки на частині довжини кулича; і цей рух створює первинний хід. Для забезпечення повного намотування необхідно, щоб спіраль або інший еквівалентний пристрій, наприклад, лінійно переміщуваний у пазі бігунок, зміг охоплювати своїм рухом усю довжину кулича, або її частину. З цією метою у відомих намотувальних машинах спіраль зроблена з можливістю переміщення у відносно повільному зворотно-поступальному переміщенні на валі, виготовленому разом зі станиною і паралельному осі шпинделя; причому це друге зворотнопоступальне переміщення створює вторинний хід нитки і тим самим дозволяє їй покривати всю довжину кулича або її частин у. Потрібно зазначити, що для того, щоб описати повну довжину кулича, нитка зсовується, формуючи при цьому по суті нерухоме загострення, що знаходиться після фільєри, у вигляді конуса, отвір якого включає в себе по суті всю довжину кулича. Для куличів звичайних габаритів і звичайної ваги ці намотувальні машини з об'єднаними первинним і повторним ходами на одній і тій же осі є повністю задовільними. Але для відповідності вимогам щодо збільшення продуктивності фільєр (зазвичай у кг/добу) в результаті чого збільшується розмір і вага куличів, причому застосування цієї кінематики для регулювання правильного намотування намотаної упаковки (і що важливіше за все, наступного оптимального розмотування) буде неможливим. У зв'язку зі зростанням продуктивності фільєр було доцільно сконструювати і розробити фільєри з великою кількістю отворів (зазвичай декілька тисяч отворів). Використання цих фільєр зумовлює необхідність розділити їх на декілька полотен ни 5 84008 ток і об'єднати декілька полотен (щонайменше два) на одній і тій же осі шпинделя намотувальної машини, виконуючи у такий спосіб витягування і намотування декількох куличів одночасно. Формування декількох куличів на одній і тій же осі шпинделя з декількох перехрещувальних пристроїв об'єднаного руху накладає на нитки, що надходять від одного полотна і повторно об'єднуються в одній нитці, обмеження, які звужують можливості існуючих нині намотувальних машин. Як обмеження можна зазначити, що використання звичайного перехрещувального пристрою (який має об'єднананий рух, а точніше: високу швидкість обертання і лінійний поступальний рух на меншій швидкості) приводить до значних змін шляху нитки між точкою виходу з фільєри і точкою прикладення нитки на кулич; причому ці зміни дають «нерівну довжину» ниток. Внаслідок цієї різниці довжини є ризик утворення на нитках петель, що порушують розмотування і, крім того, ця різниця може несприятливо позначитися на виробничих процесах, що виконуються до намотувальної машини. Тому даний винахід направлений на усунення цих недоліків за допомогою створення намотувального пристрою або намотувальної машини, яка зводить до мінімуму різницю в довжині і натягуванні незалежно від продуктивності намотувальної машини. З цією метою створена намотувальна машина, яка складається, по суті, зі станини, яка має: щонайменше, два шпинделя, прикріплених до барабана; причому згадані шпинделі, з одного боку, виконані з можливістю встановлення на них, щонайменше, одного кулича, і, з іншого боку, з можливістю обертання навколо першої осі, по суті, перпендикулярної діаметру кулича; і, щонайменше, один позиціонуючий і направляючий пристрій, який позиціонує і направляє, щонайменше, одну нитку на обертових шпинделях; при цьому згаданий барабан встановлено з можливістю обертання відносно станини вздовж третьої осі обертання, по суті, паралельної першій осі; і характеризується тим, що шпинделі встановлено з можливістю лінійного переміщення вздовж першої осі обертання; або тим, що станина взаємодіє з барабаном за допомогою індексуючого пристрою, який забезпечує можливість регулювання положення згаданого барабана відносно згаданої станини. Завдяки цим технічним рішенням і, зокрема, завдяки роз'єднанню рухів між первинним ходом пристрою для позиціонування і направляння нитки і вторинного ходу шпинделя забезпечується можливість отримання куличів, що мають оптимальну місткість для намотування і розмотування скляних ниток. Ця місткість для намотування і розмотування ниток є оптимальною, і забезпечується безперервним регулюванням положення і/або кутової швидкості барабана, на якому встановлені шпинделі; при цьому згадане регулювання можна здійснювати незалежно від роз'єднання або з'єднання один з одним рухів первинного ходу пристрою для позиціонування і направляння нитки і рухів вторинного ходу шпинделя. 6 Згідно з переважними варіантами здійснення винаходу, залежно від доцільності, можна виконати одне і/або інше з наступних технічних рішень: - позиціонуючий і направляючий пристрій, по суті, є, щонайменше, однією спіраллю, зробленою рухомою з можливістю обертання навколо другої осі; - позиціонуючий і направляючий пристрій по суті є, щонайменше, одним колесом зі, щонайменше, одним пазом; причому згаданий паз виготовлено з можливістю позиціонування і направляння, щонайменше, однієї нитки; причому згадане колесо виконане з можливістю обертання навколо другої осі, по суті паралельної першій осі; - позиціонуючий і направляючий пристрій, по суті, є, щонайменше, одним бігунком, зробленим із можливістю позиціонування і направляння, щонайменше, однієї нитки, і лінійного зміщення вздовж другої осі, по суті, паралельно першій осі; - індексуючий пристрій зроблено з можливістю безперервної зміни кутового положення барабана відносно до станини залежно від зміни зовнішнього діаметра кулича, щоб постійно регулювати шлях нитки між точкою її виходу з позиціонуючого і направляючого пристрою і точкою її контакту на периметрі кулича; - шпиндель приводиться в обертання за допомогою кінематичного ланцюга, що містить електродвигун, який входить до складу шпинделя; - намотувальна машина містить пристрій для приведення нитки в рух або пристрій волочіння нитки, який складається, по суті, зі, щонайменше, двох валків з приводом від електродвигуна; причому привідний пристрій прикріплено до станини згаданої намотувальної машини; - намотувальна машина містить прямий ежектор, який позиціонує нитки в кінці шпинделя, - намотувальна машина містить пристрій відведення нитки, який захоплює і зсуває нитки між першим положенням, у якому нитки задіяні з пристроєм для позиціонування і направляння ниток; і другим положенням, у якому нитки відводяться від згаданого позиціонуючого і направляючого пристрою; - шпиндель і його привідний електродвигун зроблені як одне ціле з лінійним виконавчим механізмом, причому згаданий виконавчий механізм забезпечує зворотно-поступальний рух згаданого шпинделя; - намотувальна машина містить регулюючий і керуючий пристрій, який, зокрема, регулює швидкість і/або положення між рухом первинного ходу позиціонуючого і направляючого пристрою і рухом вторинного ходу, щонайменше, одного із шпинделів. Інші відмітні ознаки і переваги даного винаходу будуть очевидними з приведеного нижче опису одного з його варіантів здійснення, що приводиться як необмежувальний приклад з посиланням на додані креслення, на яких: Фіг. 1a і 1b - схематичні вигляди спереду і збоку, відповідно, намотувальної машини згідно з даним винаходом; Фіг. 2 - вигляд спереду намотувальної машини в стані готовності до роботи; 7 84008 Фіг. 3а і 3b - вигляди спереду намотувальної машини в стані пуску; Фіг. 4 - вигляди спереду намотувальної машини в стані намотування. У переважному варіанті здійснення намотувальної машини 1 згідно з даним винаходом, показаної на Фіг. 1a і 1b, вона містить металеву станину 2, зроблену механічним складанням і зварюванням металевих елементів, виготовлених зазделегідь або придбаних у готовому вигляді. Ця станина 2 містить, по суті, прямокутну основу 3 на опорах, розташування яких точно вивірене, щоб відповідати розміру вилки вилочного навантажувача або аналогічного вантажно-розвантажувального пристрою, для забезпечення зручного встановлення цієї намотувальної машини в положення волочіння волокон. На цій основі складена частково закрита кожухом конструкція 4, призначена для вміщення всіх компонентів, необхідних для роботи намотувальної машини 1. Причому не для обмеження винаходу ця закрита конструкція у вигляді шафи має пристрої регулювання і керування, необхідні для різного регулювання різних елементів, що описуються нижче, і має гідравлічні, електричні системи та мережі, і комунікації стиснутого повітря, і комунікації для інших рідин, необхідних для роботи згаданих елементів. Барабан 5, що виступає в поперечному напрямі, взаємодіє із закритою конструкцією 4. Цей барабан 5 встановлено з можливістю його обертання навколо осі обертання (третьої осі обертання), і закріплено в одній із стінок закритої конструкції за допомогою багатьох напрямних елементів (наприклад, підшипникового кільця, підшипникового бігунка). Передбачається привід цього барабана 5 від електродвигуна, і тому його виконано з можливістю описувати і послідовно займати безліч кутови х положень відносно станини 2 під час намотування куличів. Цей барабан 5 формує опорний вузол шпинделя. Згідно з Фіг. 1a і 1b, барабан 5 має два шпинделя 6 і 7 у діаметрально протилежних положеннях (як варіант, барабан може мати, щонайменше, три або чотири шпинделя, або навіть більше, залежно від загального розміру і продуктивності фільєри, розташованій перед ним). У намотувальній машині барабан 5 забезпечує можливість приведення заздалегідь розвантаженого шпинделя, що має, принаймні, одну пусту порожнисту трубку (в контексті даного винаходу порожнистою трубкою є пластмасова або картонна опора, яка приймає намотану упаковку ниток або кулич), у положення намотування, та інший шпиндель з його повними порожнистими трубками - у розвантажувальне положення внаслідок поворотів на 180° (якщо барабан має два шпинделя, як це припускається у прикладах). За допомогою електроприводу барабана 5 і регулювання його кутового положення і/або його кутової швидкості, наприклад, шляхом регулювання кількості оборотів двигуна-редуктора, який приводить у дію барабан, коли цей двигун-редуктор перебуває в зачепленні, наприклад, із барабаном 5 у ділянці його привідного вала за рахунок з'єд 8 нання зубчатого типу, забезпечується можливість позиціонування активного шпинделя, по суті, поблизу нитки; причому згаданий активний шпиндель переміщується назад або з його початкового кутового положення під час збільшення кулича, щоб зберігати регульовану геометрію. Кожний із шпинделів 6, 7, виготовлений разом з барабаном 5, формує обертовий вузол, призначений для намотування нитки на порожнисту трубку, зазделегідь встановлену на змінний шпиндель або на кінець шпинделя. Це намотування відбувається вздовж першої осі обертання барабана 5 відносно до конструкції станини 2. Крім обертального руху, що створюється виконаним у шпинделі роторним електродвигуном навколо цієї першої осі, шпиндель виготовлений з можливістю здійснення зворотно-поступального ходу паралельно першій осі обертання. Цей зворотно-поступальний рух створюється виконавчим механізмом лінійного переміщення, який має електропривід, (наприклад, кульковим ходовим гвинтом), зробленим як одне ціле, з одного боку, з барабаном або станиною, і, з іншого боку, з корпусом шпинделя. Ще один елемент, суттєвий для створення кулича, показано на Фіг. 1a і 1b. Це пристрій 8 для позиціонування і направляння нитки на шпинделі 6 або 7. У зазначеному прикладі це спіраль. Ця спіраль приводиться в дію обертанням привідного елемента навколо вала, співвісного з другою віссю, по суті, паралельною зазначеним вище. Швидкість обертання привідного елемента спіралі регулюється залежно від конструкційної закономірності кулича, і тому ці пристрої регулювання і керування входять до складу станини 2. Якщо на одному і тому ж шпинделі 6 або 7 створюються одночасно багато куличів, то кількість спіралей 8 буде вибрана відповідним чином, і несучий вал спіралі буде містити послідовність спіралей, кількість яких буде дорівнювати кількості потрібних куличів. Обертальний рух спіралі зумовлює коливання або биття нитки, причому амплітуду і частоту цих рухів можна задати залежно від значень потрібного коефіцієнта перехрещення. Частота визначається як функція швидкості обертання, а амплітуда - як функція геометрії спіралі. Інші пристрої, які на кресленнях не показані, можуть передбачатися як заміна спіралі. Це може бути колесо, яке має, щонайменше, один паз, зроблений із можливістю позиціонування і направляння не менш ніж однієї нитки; причому згадане колесо обертається навколо другої осі, по суті, паралельної першій осі. Також можна передбачити бігунок, зроблений із можливістю позиціонування і направляння, щонайменше, однієї нитки, і зміщуваний лінійно вздовж другої осі, по суті, паралельної першій осі. Незалежно від конкретного варіанту здійснення пристрою 8 для позиціонування і направляння нитки, він виконує так званий рух первинного ходу і функціонує - з точки зору регулювання швидкості і, у належних випадках, положення - з зворотнопоступальним рухом шпинделя 6 або 7, який є так званим рухом вторинного ходу. 9 84008 Згідно з одним із варіантів здійснення даного винаходу первинний і вторинний ходи намотувальної машини 1 роз'єднані. Можна вивести ряд конструкційних закономірностей і коефіцієнтів перехрещення для виготовлення масивних куличів (25-50 кг і більше), які мають дуже точну будову, зручну для розмотування. Згідно зі ще одним варіантом здійснення даного винаходу забезпечується можливість отримання певної геометрії шляхом об'єднання - одночасно і/або послідовно — незв'язаних або пов'язаних рухів первинного і вторинного ходів, з регулюванням кутового положення і/або швидкості барабана, що утримує шпиндель. Також забезпечується можливість за допомогою намотувальної машини згідно з даним винаходом формувати куличі, що отримуються з одного руху вторинного ходу протягом усієї тривалості намотування. Інші допоміжні вузли, необхідні для роботи намотувальної машини 1, зроблені в станині 2. Наприклад, пристрій 9 волочіння нитки розміщено в ділянці основи 3 станини 2. Пристрій 9 волочіння нитки є вузлом приведення нитки в рух, і цей вузол використовується під час пуску; при цьому пуск є перехідною фазою перед фазою намотування. Для цього волочіння нитки виконується послідовністю електропривідних валків, що мають гладкі поверхні або рельєфні поверхні (нитки постачаються відповідно до робочих умов, сумісних із зачепленням ниток у кінці шпинделя під час пуску фази намотування). Намотування передбачає, щонайменше, один обертовий ежектор 10 і, щонайменше, один прямий ежектор 11, які виступають у поперечному напрямі відносно закритої конструкції 2 і розташовані на одній лінії з барабаном 5. Роторний ежектор 10, або відвідний пристрій, являє собою важіль, шарнірний на одному зі своїх кінців на закритій конструкції станини 2; а його вільний кінець захоплює і зміщає нитки між першим положенням, у якому нитки контактують із пристроєм для позиціонування і направляння нитки 8 (наприклад, спіраль), і другим положенням, у якому нитки відводяться відносно згаданого позиціонуючого і направляючого пристрою 8. Кутовий рух обертового ежектора 10 виконується під час зміни шпинделя 6 або 7 (поворот барабана 5 на кут 180°). Прямий ежектор 11, як свідчить його назва, являє собою по суті прямолінійний важіль. Він, так само як обертовий ежектор 10, виступає в поперечному напрямі відносно бічної стінки закритої конструкції станини 2, і може займати два положення: неробоче положення, у якому він відведений від ходу нитки; і робоче положення, у якому він утримує нитку над кінцем шпинделя 6 або 7 під час пуску. Це робоче положення також чинне під час операції перенесення (обертання барабана, і перехід від шпинделя з намотаними куличами до шпинделя з пустими порожнистими трубками). Поряд з пристроєм для позиціонування і направляння нитки 8 (наприклад - спіралі) розташо 10 вано елемент (який не видно на кресленнях) для чищення згаданого позиціонуючого пристрою рідиною, яка розбризкується під тиском. На Фіг.2, 3а, 3b, 4 показані різні можливі стани намотувальної машини. Згідно з Фіг.2 намотувальна машина 1 знаходиться в режимі готовності дороботи. Нитки спускають знизу фільєри, і вони падають вертикально в контейнер для браку. Ці нитки виходять з намотувальної машини на одній лінії зі шпинделями 6 або 7. Згідно з Фіг.3a і 3b намотувальна машина 1 знаходиться в стані пуску. Кожний зі шпинделів 6 або 7 має пусті порожнисті трубки (здебільшого, дві або три розташовані поруч одна з одною трубки). Оператор захоплює нитки, що надходять знизу фільєри, і направляє їх до пристрою 9 волочіння нитки. Привідні валки пристрою волочіння нитки захоплюють нитки і тягнуть їх доти, поки вони не будуть близько відповідати умовам для пуску (Фіг.3a). Прямий ежектор 11 перебуває в робочому положенні, щоб задіяти нитки в крюках і подібних пристроях, зроблених на кінці і по периферії кінця шпинделя 6 або 7. Запускається електродвигун для обертання шпинделя 6 або 7, що має порожнисті трубки; і починає діяти пристрій регулювання і керування для первинного і вторинного ходів, та для позиціонування барабана (виконання конструкційної закономірності). На цьому етапі прямий ежектор 11 повертається в неробоче положення, і нитки розташовуються безпосередньо на порожнистих тр убках (див. Фіг.3b). На Фіг.4 показаний стан намотування. Шпиндель набрав свою первинну швидкість намотування. Прямий ежектор 11 перебуває у відведеному положенні (неробоче положення), і обертовий ежектор 10 виконує кутовий рух, щоб привести нитки в контакт з пристроєм 8 для позиціонування і направляння ниток (наприклад, спіраллю) таким чином, щоб він міг виконувати свій первинний хід. У процесі намотування (у міру того, як збільшується товщина ниток у ділянці куличів) барабан 5 виконує кутове коректування обертанням та індексуванням свого кутового положення навколо своєї осі, щоб переміщувати «активний» шпиндель - саме тут відбувається виконуване пристроєм намотування - від периметра пристрою для позиціонування і направляння нитки, щоб зберігати задану геометрію. Під час виконання намотування як руху первинного ходу і вторинного ходу, так і регулювання положення і/або кутовою швидкістю барабана, виконуються під керуванням пристрою регулювання і керування, щоб відповідати конструкційній закономірності. Це здійснюється за допомогою цифрової технології, яка забезпечує можливість фіксування положення і/або швидкості всіх виконавчих механізмів. 11 84008 12 13 84008 14 15 Комп’ютерна в ерстка Д. Шев ерун 84008 Підписне 16 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601