CN103662963A - 一种具有阻尼功能的复合材料放卷对心调整装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有阻尼功能的复合材料放卷对心调整装置，旋转芯轴通过双轴承轴承座中一对深沟球轴承安装在放卷支架上；旋转芯轴上装有同轴的定心轴套、定心调整芯轴，二者具有相同的锥面，且间距可调，可使卷筒与旋转芯轴同轴固定；旋转芯轴的另一端装有摩擦筒，其上绕有阻尼带，阻尼带的一端与放卷支架固连，另一端连接调整挂钩钩头，调整挂钩的圆柱端通过调节弹簧和调节螺母连接在阻尼支架上，调整调节螺母可改变放卷的张力；旋转检测片固定于摩擦轮端面，接近传感器探测端正对其伸出端，通过检测其接收信号的变化判断复合材料是否发生断裂。本发明的优点为：适应不同规格的复合材料卷筒，放卷过程张力可调，且具有检测断裂功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有阻尼功能的复合材料放卷装置，具体来说，是一种可适应复合材料卷筒内径及长度的不同而进行对心调整、固定的放卷装置，同时还具备复合材料张力的调节与断裂检测功能。
背景技术
复合材料缠绕成型已成为复合材料的重要加工技术之一，其已被广泛的应用于国防建设高技术领域，并逐渐向民用工业延伸。维持复合材料在缠绕过程中的张力稳定，是决定缠绕设备性能的重要指标。缠绕设备的放卷装置使得复合材料可以连续不断的输送到后续加工装置中。放卷装置旋转芯轴与安装在其上的复合材料卷筒的同轴性以及能否调节放卷时的复合材料的张力都影响着缠绕过程中张力的稳定。不同厂家生产的复合材料卷筒的内径及长度往往存在差异，由于误差的影响，同一厂家生产的复合材料卷筒在上述规格参数上也不相同。因此，如果放卷装置不能适应复合材料卷筒的不同内径及长度，就需更换与之适应的放卷芯轴甚至是放卷装置。
当前的放卷装置通常只适用于特定规格的复合材料纱卷，或是根据原料的不同规格需要更换不同的定心轴套，适应性不强且定心效果较差使得放卷张力变动较大，不具张力调节功能或采用成本较高、控制复杂的力矩电机或电流变流体阻尼器进行张力控制，此外放卷装置通常不具有对复合材料的断裂进行检测的功能。
发明内容
为了适应复合材料卷筒内径及长度的变化，同时控制放卷时复合材料的张力，本发明提出一种具有阻尼功能的复合材料放卷对心调整装置，可以适应复合材料卷筒的内径及长度的不同，对复合材料卷筒进行对心调整及固定；在放卷时可以对放卷张力进行调节，具有简单、可靠等优点；同时该装置还具有检测复合材料的断裂检测功能。
一种具有阻尼功能的复合材料放卷对心调整装置，包括放卷支撑机构、定心调整机构与张力调节机构与断裂检测机构。
所述放卷支撑机构包括支架与旋转芯轴；旋转芯轴的后端与支架前侧轴承连接。
所述定心调整机构包括定心轴套与定心调整芯轴。其中，定心轴套为圆台型结构，固定套接在旋转芯轴后部。定心调整芯轴为由后部调整段与前部定心段构成的一体结构；调整段为柱状结构，调整段内部同轴设计贯穿后端面的调节通道；定心段与定心轴套形状相同，调整段前端与定心段上底面同轴相接。旋转芯轴前端插入调节通道内，使定芯轴套上底面与定心段上底面相对，且旋转芯轴前端与调节通道端面间存在间隙，使定心调整芯轴在旋转芯轴轴向上的位置可调。
所述张力调节机构包括摩擦筒、阻尼带、调节挂钩、调节螺母与调节弹簧。其中，摩擦筒固定安装在旋转芯轴后端；阻尼带绕过摩擦筒，位于摩擦筒周向上开设的带槽中。阻尼带一端通过螺钉与支架后侧上设计的阻尼带支架固连，另一端套接在调节挂钩的钩头上。调节挂钩的直柱段具有螺纹结构，直柱段穿过阻尼带支架上开设的通孔后与调节螺母螺纹连接；且调节挂钩的直柱段上还套有调节弹簧，调节弹簧位于调节螺母与阻尼带支架间。
所述断裂检测机构包括旋转检测片、接近传感器与传感器支架。其中，接近传感器通过传感器支架固定安装在支架后侧。旋转检测片通过螺钉固定在摩擦筒后端面上，使旋转检测片可随摩擦筒一同旋转。旋转检测片具有伸出的检测端，检测端与接近传感器的探测端相对。
通过上述结构的对心调整装置，在复合材料缠绕加工开始前，将复合材料卷筒套在旋转芯轴上，通过调整螺钉旋紧，使定心轴套和定心调整芯轴定心段的锥面与复合材料卷筒的两端面紧密接触，此时复合材料卷筒的轴线与旋转芯轴的轴线重合，复合材料卷筒可随旋转芯轴转动。在进行张力调整时，握住定心调整芯轴的定位段并将其旋转，根据旋转的阻力大小与放卷阻力要求，调整张力调节机构的调节螺母位置，调整完毕后即可将复合材料卷筒上复合材料输送到后续加工装置中，开始加工。在加工过程中，若接近传感器处于常闭或常开状态，则判断复合材料发生断裂，此时可及时停机采取相应的补救措施。
本发明的优点在于：
1、本发明复合材料放卷对心调整装置，可适应不同内径、长度的多种复合材料卷筒；
2、本发明复合材料放卷对心调整装置，复合材料卷筒与其支撑芯轴的同轴精度高，放卷过程中张力稳定；
3、本发明复合材料放卷对心调整装置，放卷时复合材料的初始张力可调，调节机构稳定性强、可靠性高，易于维护；
4、本发明复合材料放卷对心调整装置，放卷时可以及时检测放卷过程中复合材料是否发生断裂，检测装置紧凑、可靠。
附图说明
图1为本发明复合材料放卷对心调整装置整体结构示意图；
图2为本发明复合材料放卷对心调整装置整体结构剖视示意图；
图3为本发明复合材料放卷对心调整装置中张力调整机构与断裂检测机构结构示意图。
图中：
1-放卷支撑机构 2-定心调整机构 3-张力调节机构 4-断裂检测机构
5-复合材料卷筒 101-支架 102-双轴承轴承座 103-旋转芯轴
104-深沟球轴承 105-弹性挡圈 106-调整螺钉A 201-定心轴套
202-定心调整芯轴 203-调整螺钉B 204-手轮 202a-调整段
202b-定心段 301-摩擦筒 302-阻尼带 303-调节挂钩
304-调节螺母 305-调节弹簧 306-阻尼带支架 401-旋转检测片
402-接近传感器 403-传感器支架 404-检测端
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明是一种具有阻尼功能的复合材料放卷对心调整装置，包括放卷支撑机构1、定心调整机构2、张力调节机构3与断裂检测机构4，如图1所示。
如图2所示，所述放卷支撑机构1包括支架101、双轴承轴承座102、旋转芯轴103；其中，支架101作为本发明放卷对心调整装置整体支撑结构，实现放卷对心调整装置与复合材料缠绕设备间的固定。双轴承轴承座102的后端与支架101前侧开设的轴承座通孔配合固定。旋转芯轴103后端通过两个深沟球轴承104与双轴承轴承座102间轴承连接，构成由双轴承支撑的旋转芯轴，可以提高旋转芯轴103的旋转精度，减少晃动与轴向窜动。上述两个深沟球轴承104外圈均与双轴承轴承座102内壁周向上设计的台肩结构配合固定；且位于双轴承轴承座102前端的深沟球轴承104内圈与套接在旋转芯轴103上的弹性挡圈105固定；位于双轴承轴承座102后端的深沟球轴承104内圈与张力调整机构2中的摩擦筒301前端面固定，此时摩擦筒301的作用相当于一个轴承挡圈；通过上述连接方式，使两个深沟球轴承104与旋转芯轴103间形成两端单向固定的固定方式。所述摩擦筒301同时还与旋转芯轴103同轴设置，在摩擦筒301前端面上同轴开有旋转芯轴定位槽；旋转芯轴103后端插入定位槽中，使摩擦筒301可随旋转芯轴103一同转动；同时，可使旋转芯轴103后端面与定位槽端面间存在一定间隙，并通过沿旋转芯轴103轴线设置的调整螺钉A106将旋转芯轴103与摩擦筒201间固连，由此旋动调整螺钉A可对旋转芯轴103后端面与定位槽端面间的间隙大小进行调整，进而实现两个深沟球轴承104内圈间的距离调整，使旋转芯轴103旋转平稳。
所述定心调整机构2包括定心轴套201与定心调整芯轴202；其中，定心轴套201为圆台型结构，同轴套接在旋转芯轴103后部，通过旋转芯轴103后部周向上设计的轴肩进行定位；定心轴套201与旋转芯轴103间通过沿旋转芯轴103径向设置的螺钉固定连接。定心调整芯轴202为由后部调整段202a与前部定心段202b构成的一体结构；调整段202a为柱状结构，定心段202b为与定心轴套201形状相同的圆台型结构，调整段202a前端与定心段202b上底面同轴相接。调整段202a内部同轴设计贯穿后端面的调节通道；旋转芯轴103前端插入调节通道内，与定心调整芯轴202同轴，且定芯轴套201上底面与定心段202b上底面相对；同时，使旋转芯轴103前端与调节通道端面间存在间隙。定心调整芯轴202与旋转芯轴103前端面间通过沿旋转芯轴103轴线设置的调整螺钉B203固定定位。上述调整段202a与旋转芯轴103构成的整体轴结构作为复合材料卷筒4的安装段，可将复合材料卷筒4套在安装段上，根据复合材料卷筒4的长度，通过旋转调整螺钉B203可对定心轴套201与定心段202b的间距进行调整，实现对复合材料卷筒4的固定，且通过定心轴套201与定心段202b上的两个锥面作用，可使复合材料卷筒4与旋转芯轴103同轴。上述调整螺钉B203上装有手轮204，便于调整螺钉B203的旋转操作。
所述张力调节机构3包括摩擦筒301、阻尼带302、调节挂钩303、调节螺母304与调节弹簧305；其中，阻尼带301绕过摩擦筒301，位于摩擦筒301周向上开设的带槽中；阻尼带302一端通过螺钉与支架101后侧上设计的阻尼带支架306固连，另一端套接在调节挂钩303的钩头上；调节挂钩303的直柱段具有螺纹结构，直柱段穿过阻尼带支架306上开设的通孔后与调节螺母304螺纹连接；且调节挂钩303的直柱段上还套有调节弹簧305，调节弹簧305位于调节螺母304与阻尼带支架306间。由此，通过旋转调节螺母12即可对阻尼带302与摩擦筒301间的阻力进行调节，进而改变放卷过程中的摩擦阻力矩，即调整了复合材料在放卷时的张力。上述摩擦筒301上的带槽表面可做滚花处理，进而增加阻尼带302和摩擦筒301间的阻力；且在定心调整芯轴202的定心段202b底部侧壁周向上均匀设计有矩形凸起，方便复合材料张力调整时人手的握持。
所述断裂检测机构4包括旋转检测片401与涡流式接近传感器402，如图2、图3所示；其中，接近传感器402通过传感器支架403固定安装在支架101后侧。旋转检测片401通过螺钉固定在摩擦筒301后端面上，使旋转检测片401可随摩擦筒301一同旋转。旋转检测片401具有伸出的检测端404，检测端404与接近传感器402的检测端相对。由此，复合材料卷筒5每转一周，旋转检测片401的检测端与接近传感器402的检测端处于相对位置一次，使接近传感器402获得一个检测信号；若接近传感器402所获得的检测信号频率逐渐降低至处于常闭或常开状态，即可判断缠绕过程中复合材料发生断裂。
通过上述结构的对心调整装置，在复合材料缠绕加工开始前，将复合材料卷筒5套在旋转芯轴103上，在定心调整芯轴202的调整段202a穿入复合材料卷筒5后，套在旋转芯轴103上；随后，通过带有手轮204的调整螺钉B203将定心调整芯轴202与旋转芯轴103固连，并将调整螺钉B203旋紧，使定心轴套201和定心调整芯轴202定心段202b的锥面与复合材料卷筒5的两端面紧密接触，此时复合材料卷筒5的轴线与旋转芯轴103的轴线重合，复合材料卷筒5可随旋转芯轴103转动。在进行张力调整时，握住定心调整芯轴202的定位段202b并将其旋转，根据旋转的阻力大小与放卷阻力要求，调整张力调节机构3的调节螺母304位置，调整完毕后即可将复合材料卷筒5上复合材料输送到后续加工装置中，开始加工。在加工过程中，若接近传感器402处于常闭或常开状态，则判断复合材料发生断裂，此时可及时停机采取相应的补救措施。
Claims (6)
1.一种具有阻尼功能的复合材料放卷对心调整装置，其特征在于：包括放卷支撑机构、定心调整机构、张力调节机构与断裂检测机构；
所述放卷支撑机构包括支架与旋转芯轴；旋转芯轴的后端与支架前侧轴承连接；
所述定心调整机构包括定心轴套与定心调整芯轴；其中，定心轴套为圆台型结构，固定套接在旋转芯轴后部；定心调整芯轴为由后部调整段与前部定心段构成的一体结构；调整段为柱状结构，调整段内部同轴设计贯穿后端面的调节通道；定心段与定心轴套形状相同，调整段前端与定心段上底面同轴相接；旋转芯轴前端插入调节通道内，且定芯轴套上底面与定心段上底面相对；同时，旋转芯轴前端与调节通道端面间存在间隙，使定心调整芯轴在旋转芯轴轴向上的位置可调；
所述张力调节机构包括摩擦筒、阻尼带、调节挂钩、调节螺母与调节弹簧；其中，摩擦筒固定安装在旋转芯轴后端；阻尼带绕过摩擦筒，位于摩擦筒周向上开设的带槽中；阻尼带一端通过螺钉与支架后侧上设计的阻尼带支架固连，另一端套接在调节挂钩的钩头上；调节挂钩的直柱段具有螺纹结构，直柱段穿过阻尼带支架上开设的通孔后与调节螺母螺纹连接；且调节挂钩的直柱段上还套有调节弹簧，调节弹簧位于调节螺母与阻尼带支架间；
所述断裂检测机构包括旋转检测片与接近传感器；其中，接近传感器固定安装在支架后侧；旋转检测片通过螺钉固定在摩擦筒后端面上，旋转检测片具有伸出的检测端；当旋转检测片每转一周，检测端与接近传感器间具有一次处于相对位置状态。
2.如权利要求1所述一种具有阻尼功能的复合材料放卷对心调整装置，其特征在于：所述带槽表面进行滚花处理。
3.如权利要求1所述一种具有阻尼功能的复合材料放卷对心调整装置，其特征在于：所述定心调整芯轴的定心段底部侧壁周向上均匀设计有矩形凸起。
4.如权利要求1所述一种具有阻尼功能的复合材料放卷对心调整装置，其特征在于：所述调整螺钉上装有手轮，便于调整螺钉的旋转操作。
5.如权利要求1所述一种具有阻尼功能的复合材料放卷对心调整装置，其特征在于：所述旋转芯轴通过固定在支架上的双轴承轴承座内的两个深沟球轴承，实现与支架间的轴承连接。
6.如权利要求1或5所述一种具有阻尼功能的复合材料放卷对心调整装置，其特征在于：所述两个深沟球轴承外圈均与双轴承轴承座内壁固定；位于双轴承轴承座前端的深沟球轴承内圈与套接在旋转芯轴上的弹性挡圈固定；位于双轴承轴承座后端的深沟球轴承内圈与张力调整机构中的摩擦筒前端面固定；同时，还使摩擦筒与旋转轴心间采用下述方式定位：在摩擦筒前端面上同轴开有旋转芯轴定位槽；将旋转芯轴后端插入定位槽中，使摩擦筒可随旋转芯轴一同转动；且使旋转芯轴后端面与定位槽端面间存在一定间隙，并通过沿旋转芯轴向设置的螺钉将旋转芯轴与摩擦筒间固连。
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