CN101633241A - 一种原位固化纤维铺放机含胶量控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种原位固化纤维铺放机含胶量控制装置，包括树脂补充控制机构、挤胶机构、张力控制系统和流量控制机构，所述挤胶机构上方设置有树脂补充控制机构；所述挤胶机构前端设置有张力控制系统，张力控制系统用于调节控制装置的系统张力；树脂补充控制机构底部设置有流量控制机构，流量控制机构用于控制淋到玻璃纤维上树脂的流量；流量控制机构将树脂淋到玻璃纤维上，挤胶机构把玻璃纤维上的树脂均匀挤压到玻璃纤维内。本发明结构简单，使用方便，成本低，通过对树脂补充槽温度、流量控制槽流量和挤胶机构间隙、纤维张力的实时控制，来实现对玻璃纤维及碳纤维含胶量的精确控制。
Description
技术领域：
本发明专利涉及复合材料制造领域，专门用于原位光固化或电子束固化纤维增强复合材料的含胶量控制装置。
背景技术：
纤维铺放机是树脂基复合材料自动化成形制造技术之一，是碳纤维、玻璃纤维等复合材料零部件制造中的重大装备，其中含胶量控制对于复合材料零部件的性能有重大影响。现有的含胶量控制有机械挤压、刮胶板刮胶和溶剂法等传控制方法，这些传统含胶量控制方法对含胶量控制起到一定的作用，但是其对纤维的损伤较大，含胶量控制精度不高，控制范围小。以上这些不足影响了复合材料性能的提高，阻碍了复合材料制品的推广应用。
发明内容：
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种光固化与电子束固化纤维铺放树脂含胶量控制装置，该装置采用温度传感器和调节器来检测和控制胶液的温度，并通过控制挤胶辊间隙的大小和胶液的流量来达到对含胶量的大小及其均匀行的控制。
本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：
一种原位固化纤维铺放机含胶量控制装置，包括树脂补充控制机构、挤胶机构、张力控制系统和流量控制机构11，其特征在于：所述挤胶机构上方设置有树脂补充控制机构；所述挤胶机构前端设置有张力控制系统，张力控制系统用于调节控制装置的系统张力；树脂补充控制机构底部设置有流量控制机构11，流量控制机构11用于控制淋到玻璃纤维上树脂的流量；流量控制机构11将树脂淋到玻璃纤维上，挤胶机构把玻璃纤维上的树脂均匀挤压到玻璃纤维内。
树脂补充控制机构包括温度调节器4、第一温度传感器5、树脂补充槽6、流量控制阀7、第一加热保温片22、第二温度传感器8、流量控制树脂槽9和第二加热保温片10；树脂补充槽6设置在流量控制树脂槽9上方并与流量控制树脂槽9连通；树脂补充槽6内部固定有第一温度传感器5，树脂补充槽6底部粘贴有第一加热保温片22；流量控制树脂槽9内部固定有第二温度传感器8，流量控制树脂槽9底部粘贴有第二加热保温片10；第一温度传感器5、第二温度传感器8、第一加热保温片22和第二加热保温片10都分别与温度调节器4连接，温度调节器4根据第一温度传感器5和第二温度传感器8调节第一加热保温片22和第二加热保温片10的温度；流量控制阀7安装在树脂补充槽6和流量控制树脂槽9之间，用于控制树脂流到流量控制树脂槽9的流量。
所述流量控制机构11是由齿轮17、齿条18和挡板19组成，齿轮17与齿条18成啮合关系，挡板19与齿条18固结在一起；当转动齿轮17时，齿条18带动挡板19运动。
所述挤胶机构是由定辊14、动辊13和间隙调节机构12组成，其动辊13与间隙调节机构12连接一起，用于调节动辊13和定辊14之间的间隙。
所述张力控制系统包括磁粉耦合器1、张力传感器3和张力调节器15，磁粉耦合器1与纤维束辊2连接在一起，用于控制纤维束辊2的旋转扭矩，磁粉耦合器1与张力传感器3和张力调节器15组成闭环控制系统，用于控制纤维的张力。
本发明专利的优点是：
1、本发明专利采用温度流量可控树脂槽系统来控制树脂的温度和流量，并能够对生产过程中的温度和流量进行及时的调整，达到精确控制树脂的流量和粘度，保证复合材料树脂含胶量的稳定性和精确性。
2、本发明专利在温度流量可控树脂槽下方加一挤胶机构，能够根据纤维束的宽度和厚度的需要调整两辊之间的间隙，使树脂能够充分渗透进纤维中，保证复合材料树脂含胶量的浸润性和均匀性。
3、本发明专利在挤胶机构前方加一张力控制系统，能够保证纤维在铺放过程中恒张力的要求，从而保证复合材料树脂含量的稳定性和良好的力学性能。
附图说明：
图1为本发明专利纤维铺放机树脂含胶量控制装置的结构示意图；
图2为本发明专利流量控制机构的结构示意图；
图2为本发明专利纤维铺放机树脂含胶量控制流量控制机构工作原理图；
其中：1磁粉耦合器；2纤维束辊；3张力传感器；4温度调节器；5第一温度传感器；6树脂补充槽；7流量控制阀；8第二温度传感器；9流量控制树脂槽9；10第二加热保温片10；11流量控制机构11；12间隙调节机构；13动辊13；14定辊14；15张力调节器15；16树脂槽箱体；17齿轮17；18齿条18；19挡板19；20铺放头；21芯模；22第一加热保温片。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参照图1、2所示，一种原位固化纤维铺放机含胶量控制装置，包括树脂补充控制机构、挤胶机构、张力控制系统和流量控制机构11，其特征在于：所述挤胶机构上方设置有树脂补充控制机构；所述挤胶机构前端设置有张力控制系统，张力控制系统用于调节控制装置的系统张力；树脂补充控制机构底部设置有流量控制机构11，流量控制机构11用于控制淋到玻璃纤维上树脂的流量；流量控制机构11将树脂淋到玻璃纤维上，挤胶机构把玻璃纤维上的树脂均匀挤压到玻璃纤维内。
树脂补充控制机构包括温度调节器4、第一温度传感器5、树脂补充槽6、流量控制阀7、第一加热保温片22、第二温度传感器8、流量控制树脂槽9和第二加热保温片10；树脂补充槽6设置在流量控制树脂槽9上方并与流量控制树脂槽9连通；树脂补充槽6内部固定有第一温度传感器5，树脂补充槽6底部粘贴有第一加热保温片22；流量控制树脂槽9内部固定有第二温度传感器8，流量控制树脂槽9底部粘贴有第二加热保温片10；第一温度传感器5、第二温度传感器8、第一加热保温片22和第二加热保温片10都分别与温度调节器4连接，温度调节器4根据第一温度传感器5和第二温度传感器8调节第一加热保温片22和第二加热保温片10的温度；流量控制阀7安装在树脂补充槽6和流量控制树脂槽9之间，用于控制树脂流到流量控制树脂槽9的流量。
所述流量控制机构11是由齿轮17、齿条18和挡板19组成，齿轮17与齿条18成啮合关系，挡板19与齿条18固结在一起；当转动齿轮17时，齿条18带动挡板19运动。
所述挤胶机构是由定辊14、动辊13和间隙调节机构12组成，其动辊13与间隙调节机构12连接一起，用于调节动辊13和定辊14之间的间隙。
所述张力控制系统包括磁粉耦合器1、张力传感器3和张力调节器15，磁粉耦合器1与纤维束辊2连接在一起，用于控制纤维束辊2的旋转扭矩，磁粉耦合器1与张力传感器3和张力调节器15组成闭环控制系统，用于控制纤维的张力。
其中温度流量可控树脂槽置系统放在挤胶机构的上方，温度流量可控树脂槽系统是由树脂补充槽6和流量控制树脂槽9组成，其中树脂补充槽6是由温度传感器5，树脂补充槽6、流量控制阀7、加热片和温度调节器4组成，用于对树脂进行加热和对流出量可控流量控制树脂槽9进行补给作用，流量控制树脂槽9是由温度传感器8、流量控制树脂槽9、加热片10、温度调节器4和流量控制阀7组成，通过树脂补充槽6对流量控制树脂槽9的持续补给树脂，来保证流量控制树脂槽9的恒高度，以确保树脂流出的恒压力，然后通过控制流量控制机构11就可以控制树脂流量的大小，可达到对复合材料含胶量的精确控制，温度及流量的大小要视树脂含胶量多少来定；其流量控制机构11是由树脂槽箱体16，齿轮17和齿条18、挡板19组成，齿轮17与齿条18成啮合关系，挡板19与齿条18固结在一起，树脂槽箱体底部开有细长狭缝，当转动齿轮17时，齿条18带动挡板19运动，使狭缝宽度变化，转动齿轮17可以控制开口的大小，从而可以控制树脂的流量；其挤胶机构是由定辊14、动辊13和间隙调节机构12组成，其动辊13与间隙调节机构12连接一起，用于调节动辊13和定辊14之间的间隙，在生产过程中可随时对挤胶机构的间隙进行调整，其间隙的大小要视纤维的粗细、含胶量的大小、树脂的浸润性及均匀性而定；其张力控制机构是由张力控制系统磁粉耦合器1、张力传感器3和张力调节器15组成，该张力系统可以保证纤维浸胶过程中恒张力的要求。
上述所说的纤维由纤维束辊2引出，沿着张力传感器3的上部进入挤胶机构的动辊13和定辊14之间，树脂由流量控制树脂槽9流到挤胶机构的纤维上，通过控制树脂温度、流量和挤胶辊间隙，可精确控制复合材料含胶量的大小及均匀性。
参见图3，采用基于机器手的纤维铺放机进行铺放玻璃纤维/光固化树脂体系。前半部分表示纤维铺放机复合材料制造含胶量控制装置，后半部分表示基于机器手的纤维铺放机系统。流量控制树脂槽9始终充满光固化树脂以维持流出口压力恒定，并在温度控制系统下保持光固化树脂温度的稳定，使光固化树脂的粘度稳定在一个恒定值。玻璃纤维纤维由纤维束辊2引出，经过张力传感器3，由张力调节器15控制磁粉离合器1来实时调节整个系统张力的大小，保证玻璃纤维张力在整个铺放过程中可调性和稳定性，张力的大小可以通过前期的实验来确定；玻璃纤维再经过挤胶机构动辊13和定辊14之间的间隙，树脂由流量控制树脂槽9淋到玻璃纤维上，并在挤胶机构的间隙挤压下，把树脂挤到玻璃纤维内，使树脂均匀的渗透在玻璃纤维内，从而保证纤维浸润的均匀性；然后，玻璃纤维经过导向辊和纤维输送辊送到铺放机的铺放头20，铺放头20按照预定轨迹将玻璃纤维铺放到芯模21上，最终完成纤维铺放过程。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
Claims (5)
1、一种原位固化纤维铺放机含胶量控制装置，包括树脂补充控制机构、挤胶机构、张力控制系统和流量控制机构(11)，其特征在于：所述挤胶机构上方设置有树脂补充控制机构；所述挤胶机构前端设置有张力控制系统，张力控制系统用于调节控制装置的系统张力；树脂补充控制机构底部设置有流量控制机构(11)，流量控制机构(11)用于控制淋到玻璃纤维上树脂的流量；流量控制机构(11)将树脂淋到玻璃纤维上，挤胶机构把玻璃纤维上的树脂均匀挤压到玻璃纤维内。
2、根据权利要求1所述一种原位固化纤维铺放机含胶量控制装置，其特征在于：树脂补充控制机构包括温度调节器(4)、第一温度传感器(5)、树脂补充槽(6)、流量控制阀(7)、第一加热保温片22、第二温度传感器(8)、流量控制树脂槽(9)和第二加热保温片(10)；树脂补充槽(6)设置在流量控制树脂槽(9)上方并与流量控制树脂槽(9)连通；树脂补充槽(6)内部固定有第一温度传感器(5)，树脂补充槽(6)底部粘贴有第一加热保温片22；流量控制树脂槽(9)内部固定有第二温度传感器(8)，流量控制树脂槽(9)底部粘贴有第二加热保温片(10)；第一温度传感器(5)、第二温度传感器(8)、第一加热保温片22和第二加热保温片(10)都分别与温度调节器(4)连接，温度调节器(4)根据第一温度传感器(5)和第二温度传感器(8)调节第一加热保温片22和第二加热保温片(10)的温度；流量控制阀(7)安装在树脂补充槽(6)和流量控制树脂槽(9)之间，用于控制树脂流到流量控制树脂槽(9)的流量；流量控制树脂槽(9)始终充满光固化树脂以维持流出口压力恒定。
3、根据权利要求1所述一种原位固化纤维铺放机含胶量控制装置，其特征在于：所述流量控制机构(11)是由齿轮(17)、齿条(18)和挡板(19)组成，齿轮(17)与齿条(18)成啮合关系，挡板(19)与齿条(18)固结在一起；当转动齿轮(17)时，齿条(18)带动挡板(19)运动。
4、根据权利要求1所述一种原位固化纤维铺放机含胶量控制装置，其特征在于：所述挤胶机构是由定辊(14)、动辊(13)和间隙调节机构(12)组成，其动辊(13)与间隙调节机构(12)连接一起，用于调节动辊(13)和定辊(14)之间的间隙。
5、根据权利要求1所述一种原位固化纤维铺放机含胶量控制装置，其特征在于：所述张力控制系统包括磁粉耦合器(1)、张力传感器(3)和张力调节器(15)，磁粉耦合器(1)与纤维束辊2连接在一起，用于控制纤维束辊2的旋转扭矩，磁粉耦合器(1)与张力传感器(3)和张力调节器(15)组成闭环控制系统，用于控制纤维的张力。
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