CN105502092A - 单轮式数控无芯纱团张力装置 - Google Patents

单轮式数控无芯纱团张力装置 Download PDF

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周洪峰
苏国荣
张俊健
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Abstract

本发明提供一种单轮式数控无芯纱团张力装置，包括出口导丝轮，出口导丝梳，摩擦轮，预加张力器，螺旋分纱梳，螺旋导丝轮，安装板，磁粉制动器；预加张力器包括支板、多根导柱，支板设于安装板一侧板面，多根导柱垂直且呈一条直线地设于支板上；摩擦轮设于安装板中部，预加张力器的多根导柱所在的直线与摩擦轮的圆柱表面相切；螺旋分纱梳和螺旋导丝轮均位于摩擦轮的左下方，螺旋分纱梳位于摩擦轮与螺旋导丝轮之间；出口导丝轮和出口导丝梳均位于摩擦轮右上方，且出口导丝梳位于出口导丝轮和所述摩擦轮之间；磁粉制动器的转轴连接摩擦轮的中心轴。本发明提供的单轮式数控无芯纱团张力装置对纱线损伤小、控制精确。

Description

单轮式数控无芯纱团张力装置
技术领域
本发明涉及复合材料缠绕领域，具体涉及一种单轮式数控无芯纱团张力装置。
背景技术
缠绕成型工艺是将浸过树脂胶液的连续纤维(或布带、预浸纱)按照一定规律缠绕到芯模上，然后经固化、脱模，获得制品。
缠绕常用的纱线材质为玻璃纤维，玻璃纤维出厂时为圆柱形或圆锥形纱团状态。纱团包括有芯纱团和无芯纱团两种，有芯纱团带有中空的圆柱形芯筒，需要缠绕时将芯筒套在固定的芯杆上，缠绕时纱线被不断张拉，此过程中纱团围绕芯杆旋转，纱线的张力通过芯杆和芯筒的摩擦力提供。而无芯纱团中间没有芯筒，中心被纱线充满，其张拉过程从中心最上部开始，因而纱线无法像有芯纱团从外部张拉开始一样处于紧绷(张紧)的状态，即纱线处于松软状态，故需对纱线提供初始张力，才能正常缠绕。
传统的建立初始张力的方法为：设置多根水平平行放置的长杆，玻璃纤维纱线以连续一上一下的方式从中间穿过，经过与长杆的多次摩擦而产生张力。为了建立较大的张力，一般设置多根长杆，且对纱线的损伤较大。另外，因只是简单地与多根长杆摩擦，对张力的控制不精确，不利于纤维的缠绕。
故本领域需要一种对纱线损伤小、控制精确的纱团张力控制装置。
发明内容
为克服现有技术中无芯纱团张力装置的不足，本发明提供一种对纱线损伤小、控制精确的单轮式数控无芯纱团张力装置。具体方案如下：
一种单轮式数控无芯纱团张力装置，包括出口导丝轮、出口导丝梳、摩擦轮、预加张力器、螺旋分纱梳、螺旋导丝轮、安装板、磁粉制动器；
所述预加张力器包括支板、多根导柱，所述支板设于所述安装板一侧板面，多根所述导柱垂直且呈一条直线地设于所述支板上；
所述摩擦轮为圆柱形的滚轮，所述出口导丝梳与所述螺旋分纱梳为梳状结构；
所述摩擦轮设于所述安装板中部，所述预加张力器的多根导柱所在的直线与所述摩擦轮的圆柱表面相切；所述螺旋分纱梳和所述螺旋导丝轮均位于所述摩擦轮的左下方，所述螺旋分纱梳位于所述摩擦轮与所述螺旋导丝轮之间；所述出口导丝轮和所述出口导丝梳均位于所述摩擦轮右上方，且所述出口导丝梳位于所述出口导丝轮和所述摩擦轮之间；
所述磁粉制动器的转轴连接所述摩擦轮的中心轴，且所述磁粉制动器位于所述安装板另一侧板面。
根据本发明的一个优选实施例，所述出口导丝轮的圆柱面的两端边缘处均带有环形凸起。
根据本发明的一个优选实施例，所述安装板为正方形板。
根据本发明的一个优选实施例，所述出口导丝轮、摩擦轮、螺旋导丝轮和导柱表面均镀有硬铬层。
根据本发明的一个优选实施例，所预加张力器还包括导纱弹簧，两个所述导纱弹簧分别垂直设于所述预加张力器两端。
本发明提供的技术方案具有如下有益效果：
1、传统缠绕方法中为了建立较大的张力，一般设置多根长杆，对纱线的损伤较大，而本技术方案采用预加张力器，多根导柱设置于一条直线上，其表面摩擦力可使纱线运动时不致太光滑，利于建立张力，同时又不致太粗糙，因而对纱的损伤小。
2、传统的缠绕方法只是简单的与多根长杆摩擦，对张力的控制不精确，不利于纤维的缠绕，而本技术方案中纱线首先经过预加张力器，通过多根导柱建立初始张力，再经过摩擦轮，进一步建立张力，再经过螺旋导丝梳和螺旋导丝轮，最后经过出口导丝梳、出口导丝轮，经过多次摩擦和缠绕，可以精确控制纱线张力，使缠绕效果更好，良好地满足生产需求。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明提供的单轮式数控无芯纱团张力装置的主视图；
图2是图1中单轮式数控无芯纱团张力装置的左视图；
图中：1、出口导丝轮，2、出口导丝梳，3、摩擦轮，4、预加张力器，5、螺旋分纱梳，6、螺旋导丝轮，7、安装板，8、磁粉制动器，9、导纱弹簧，01、纱线。
具体实施方式
下面结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
请参阅图1和图2，一种单轮式数控无芯纱团张力装置，包括出口导丝轮1、出口导丝梳2、摩擦轮3、预加张力器4、螺旋分纱梳5、螺旋导丝轮6、安装板7、磁粉制动器8。
所述预加张力器4包括支板、多根导柱，所述支板设于所述安装板7一侧板面，多根所述导柱垂直且呈一条直线地设于所述支板上。
所述摩擦轮3为圆柱形的滚轮，所述出口导丝梳2与所述螺旋分纱梳5为梳状结构。
所述摩擦轮3设于所述安装板7中部，所述预加张力器4的多根导柱所在的直线与所述摩擦轮3的圆柱表面相切；所述螺旋分纱梳5和所述螺旋导丝轮6均位于所述摩擦轮3的左下方，所述螺旋分纱梳5位于所述摩擦轮3与所述螺旋导丝轮6之间；所述出口导丝轮1和所述出口导丝梳2均位于所述摩擦轮3右上方，且所述出口导丝梳2位于所述出口导丝轮1和所述摩擦轮3之间。
所述磁粉制动器8的转轴连接所述摩擦轮3的中心轴，且所述磁粉制动器8位于所述安装板7另一侧板面。
进一步地，所述出口导丝轮1的圆柱面的两端边缘处均带有环形凸起，以防止纱线01滑落。
进一步地，所述安装板7为正方形板，以节省空间，方便安装。
进一步地，所述出口导丝轮1、摩擦轮3、螺旋导丝轮6和导柱表面均镀有硬铬层，可使纱线01不被损伤，同时满足纱线01张力建立的需要，给予纱线01一定摩擦力。
进一步地，所预加张力器4还包括导纱弹簧9，两个所述导纱弹簧9分别垂直设于所述预加张力器4两端。所述导纱弹簧9具有如下作用：a、导纱，使纱线01更容易进入所述预加张力器4，防止因摆动而滑出导柱，b、若纱线01不小心断了，沿着所述导纱弹簧9的簧丝绕一下即可将所述纱线01穿入所述导纱弹簧9，c、可使纱线01从所述预加张力器4中间进入，d、纱团随着缠绕过程的进行剩下的纱线01的半径会逐渐变小，设置所述导丝弹簧9可使纱线01进入的方向不发生大的变化，纱线01不致混乱或脱落。
本技术方案的原理如下：
请参阅附图1，如图中箭头所示，纱线01从无芯纱团处出发，到达所述预加张力器4下端的导丝弹簧9中，交错经过多根导柱，最后从所述预加张力器4上端的导丝弹簧9中伸出，此步骤可建立初始的张力；纱线01继续上升，向左上方围绕所述摩擦轮3，然后经过所述螺旋导纱梳5，所述螺旋导纱梳5为带有多根梳齿的结构，纱线01根据张力需要选择从其中某两根梳齿的间隙经过，然后纱线01绕过所述螺旋导纱轮6，接着从其右上方引出；纱线01到达所述出口导纱梳2处，所述出口导纱梳2的梳齿朝向左上方，纱线01最后经过所述出口导丝轮1，完成最终的张力建立，到达需要缠绕的工件。
所述导柱的数量可以根据纱线01张力的需要选择。
所述磁粉制动器8随所述摩擦轮3的转动而转动，当纱线01的张力过小时，所述磁粉制动器8即被控制降低转动速度，即可使纱线01的张力增大，满足生产需要。
通过控制与摩擦轮3连接的磁粉制动器8，调节纱线01上的输出张力的大小。
所述磁粉控制器8控制在摩擦轮3上产生的张力有限，只是包角(与所述摩擦轮3接触部分的圆弧部分的两端和所述摩擦轮3的圆心间的夹角)部分与摩擦轮3接触，在不同的导纱梳间隔间通过，如：纱线01通过第一个梳齿和第二个梳齿轮，或通过第二个梳齿和第三个梳齿，以上这两种情况建立张力的情况相同。故根据需要控制缠绕圈数即可控制张力。
因所述摩擦轮3和纱线01(碳纤维、玻璃纤维、或者芳纶纤维等)相互间的摩擦系数一定，而纱线01与所述摩擦轮3的包角一定，所以纱线01单圈缠绕产生的张力固定。
所述摩擦轮3与所述纱线01之间的摩擦为静摩擦，静摩擦使所述纱线01和所述摩擦轮3之间没有相对运动，对纱线01的损伤小。
所述螺旋分纱梳5的材质为不锈钢。
初始张力建立时，预加张力较小，若太大则会损伤纱线01，此处使纱线01上的张力保持稳定，以利于纱线01传输至其后时建立张力。若在预加张力器4处的张力不稳定，忽大忽小，则纱线01传输至后面时张力便不稳定，波动会很大，无法建立良好的张力控制系统。均匀交错设置的多跟导柱的结构有利于初始张力的建立。
控制纱线01的速度，使其不在所述磁粉控制器8上打滑，所述磁粉控制器8处的阻力来自于轴承，因而阻力是固定的，但随着纱线01缠绕的圈数变化，因纱线01与所述摩擦轮3接触的面积随纱线01缠绕的圈数增加而增加，故缠绕圈数增加纱线01运动的阻力会变大。举例如下：若轴承传递至磁粉控制器8的阻力为5N，纱线01缠绕一圈形成的力不能达到5N，则需要增加缠绕圈数，磁粉制动器8输入电流，则其输出与该电流对应的扭矩，形成阻力，磁粉制动器8传递至摩擦轮3的阻力与纱线01上的张力形成平衡。
磁粉制动器8上输入的电流，扭矩为已知参数，从扭矩即可得知纱线01上的张力，若纱线01与摩擦轮3间的摩擦为滑动摩擦，即纱线01在摩擦轮3上打滑，则纱线01上的张力不能控制，无法测出纱线01上的张力。
当纱线01的材质变换时，需相应调整所述螺旋导丝轮6的轴线与所述安装板7的角度，角度为5°至10°。
所述螺旋分纱梳5的间隔与所述螺旋导丝轮6的间隔相对，所述纱线01在梳齿的凹槽中部滑动，不接触所述螺旋分纱梳5的梳齿。
所述导柱为实体杆件。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种单轮式数控无芯纱团张力装置，其特征在于，包括出口导丝轮(1)、出口导丝梳(2)、摩擦轮(3)、预加张力器(4)、螺旋分纱梳(5)、螺旋导丝轮(6)、安装板(7)、磁粉制动器(8)；
所述预加张力器(4)包括支板、多根导柱，所述支板设于所述安装板(7)一侧板面，多根所述导柱垂直且呈一条直线地设于所述支板上；
所述摩擦轮(3)为圆柱形的滚轮，所述出口导丝梳(2)与所述螺旋分纱梳(5)为梳状结构；
所述摩擦轮(3)设于所述安装板(7)中部，所述预加张力器(4)的多根导柱所在的直线与所述摩擦轮(3)的圆柱表面相切；所述螺旋分纱梳(5)和所述螺旋导丝轮(6)均位于所述摩擦轮(3)的左下方，所述螺旋分纱梳(5)位于所述摩擦轮(3)与所述螺旋导丝轮(6)之间；所述出口导丝轮(1)和所述出口导丝梳(2)均位于所述摩擦轮(3)右上方，且所述出口导丝梳(2)位于所述出口导丝轮(1)和所述摩擦轮(3)之间；
所述磁粉制动器(8)的转轴连接所述摩擦轮(3)的中心轴，且所述磁粉制动器(8)位于所述安装板(7)另一侧板面。
2.根据权利要求1所述的单轮式数控无芯纱团张力装置，其特征在于，所述出口导丝轮(1)的圆柱面的两端边缘处均带有环形凸起。
3.根据权利要求1所述的单轮式数控无芯纱团张力装置，其特征在于，所述安装板(7)为正方形板。
4.根据权利要求1所述的单轮式数控无芯纱团张力装置，其特征在于，所述出口导丝轮(1)、摩擦轮(3)、螺旋导丝轮(6)和导柱表面均镀有硬铬层。
5.根据权利要求1所述的单轮式数控无芯纱团张力装置，其特征在于，所述预加张力器(4)还包括导纱弹簧(9)，两个所述导纱弹簧(9)分别垂直设于所述预加张力器(4)两端。
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