CN108729193B - 一种复合材料铺丝导向和旋转裁切一体化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合材料铺丝导向和旋转裁切一体化装置。该装置包括导向装置、旋转裁切装置、对滚滚轮组件和对滚驱动装置，其中，导向装置设在支撑主体的上部，包括通过可拆卸连接方式安装的上导向板和下导向板，两者之间预留有使多条纤维丝束穿过的多个导向槽；旋转裁切装置包括旋转裁刀以及在动力传递方向上连接的旋转驱动轮和传动轴，传动轴可转动的横向安装在上导向板中，传动轴的两端通过轴承安装在支撑主体上，其中一端伸出上导向板的外部用于与动力源连接，多个旋转裁刀安装在传动轴上，与多个导向槽的位置一一对应，且刀口朝向导向槽；多个对滚滚轮组件一一对应的设在导向槽的正下方；对滚驱动装置设在支撑主体的下部。

Description

一种复合材料铺丝导向和旋转裁切一体化装置

技术领域

本发明涉及复合材料构件自动铺放成型技术领域，特别是涉及一种复合材料铺丝导向和旋转裁切一体化装置。

背景技术

复合材料由于其轻质、高强度、高模量、抗疲劳性能好、减震性优良、耐腐蚀性能优越、可设计性和工艺性好等特点，现已广泛应用于航空、航天、船舶、风力发电等领域。复合材料制造技术也逐渐向自动化、专业化、整体化、低成本方向发展。

复合材料纤维丝束导向装置和裁切装置是复合材料铺丝机中核心部件铺丝头部件的关键装置，其与铺丝头中复合材料纤维丝束重送装置及滚压装置等相互配合，共同保证铺丝机对纤维丝束铺放的顺利实现。现有的复合材料丝束导向装置和裁切装置通常都是采用两套独立的系统实现，不仅使得驱动元件的数量翻倍，更增加了装置的总质量和体积；在控制方面，每一束纤维丝束的压紧系统和裁切系统还需要相互协同，保证丝束准确的切断和铺放，在复杂性方面也有所增加。一旦控制失调，压紧和裁切没有按照设定功能进行配合，就会出现纤维丝束堆料或裁不断的故障。

复合材料纤维丝束自动铺放设备多数情况下都是进行多丝束同步铺放，由于铺丝设备的导向装置处于较封闭的状态，不利于丝束的换料；此外在长时间铺放状态下，由于纤维丝束的粘性，以及丝束表面与导向装置接触，在导向装置及重送装置表面会粘结纤维丝束脱落的毛团，在封闭的结构中导向装置及裁切装置表面粘结的纤维丝束毛团不易清理，影响纤维丝束的通过性和复合材料构件的铺放质量。此外现有技术所采用的纤维丝束裁切装置在进行丝束裁切时需要丝束处于非运动状态下进行，降低了铺丝的效率。

因此，发明人提供了一种复合材料铺丝导向和旋转裁切一体化装置。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种复合材料铺丝导向和旋转裁切一体化装置，在实现纤维丝束连续铺放过程中的导向和裁切功能的同时，便于铺放设备的维护性操作，此外，能够在铺丝头处于连续运动不停机的状态下完成丝束的裁断动作，极大的提高了铺丝的效率。

本发明的实施例提出了一种复合材料铺丝导向和旋转裁切一体化装置，该装置包括：

导向装置，设在支撑主体的上部，包括通过可拆卸连接方式安装的上导向板和下导向板，所述上导向板和所述下导向板之间形成多个导向槽，用于使多条纤维丝束从各个所述导向槽中导向穿过；

旋转裁切装置，包括旋转裁刀以及在动力传递方向上连接的旋转驱动轮和传动轴，所述传动轴可转动的横向安装在所述上导向板中，所述传动轴的两端通过轴承安装在所述支撑主体上，其中一端伸出所述上导向板的外部用于与动力源连接，多个所述旋转裁刀安装在所述传动轴上，与所述多个导向槽的位置一一对应，且刀口朝向导向槽；

对滚滚轮组件，多个所述对滚滚轮组件一一对应的设在所述导向槽的正下方，用于可转动的支撑纤维丝束；

对滚驱动装置，设在所述支撑主体的下部，用于驱动所述对滚滚轮组件竖直方向运动。

进一步地，所述支撑主体包括分别设在两侧的左安装立板和右安装立板，所述下导向板通过定位面可拆卸的安装在所述左安装立板和所述右安装立板之间，所述上导向板通过连接紧固件可拆卸的安装在所述左安装立板和所述右安装立板的上部，并且与所述下导向板形成盖合结构。

进一步地，所述在所述上导向板与所述左安装立板及所述右安装立板的连接部位均开有豁口，所述连接紧固件能在所述上导向板的豁口和两侧的安装立板的豁口之间转动。

进一步地，所述左安装立板及所述右安装立板上均分别装有转轴，所述转轴与所述连接紧固件相垂直，且所述转轴上设有用于与所述连接紧固件连接的螺纹孔。

进一步地，所述上导向板与所述下导向板之间通过分别设在两侧的菱形定位销和圆柱形定位销定位连接。

进一步地，所述下导向板的上表面加工有等间距排列的多个凹槽，所述上导向板的下表面加工有等间距排列的多个凸台，所述凸台与所述凹槽一一对应设置，且两者之间预留有封闭间隙，形成了纤维丝束穿过的所述导向槽。

进一步地，所述下导向板的凹槽表面和所述上导向板的凸台表面均有防粘涂层。

进一步地，所述对滚滚轮组件包括对滚滚轮、安装座和连接座，所述连接座安装在所述对滚驱动装置的直线运动驱动杆上，所述对滚滚轮通过所述安装座装在所述连接座上，并能穿过所述下导向板上开设的矩形孔。

进一步地，每个所述连接座均包括两个间隔设置的安装耳板和贯穿在两个安装耳板之间的滚轮转轴，每个所述对滚滚轮均可转动的安装在相应的所述滚轮转轴上。

进一步地，所述旋转裁刀通过固定螺钉安装在所述驱动轴上，且所述旋转裁刀的刀刃宽度与所述导向槽的宽度相当。

综上，本发明的纤维丝束导向装置的上导向板和下导向板之间采用可拆卸连接方式安装，上下导向板之间的导向槽结构能够实现复合材料纤维丝束的导向，有效避免了丝束在传输过程中进入上导向板和下导向板接触面的缝隙内，其导向可靠性高。同时，可拆卸的连接方式便于拆装，提高了丝束导向装置的可维护性，便于清洁其内部的复合材料纤维丝束毛团等异物。此外，还结合了旋转裁切装置，实现了丝束连续运动过程中的裁切，避免了其他裁切方式需要额外的丝束传输暂停时间才能完成丝束裁断的问题，提高了铺丝的工作效率；且旋转裁切方式的丝束裁断稳定性高，避免了因丝束裁不断而造成的意外停机。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所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他的附图。

图1是本发明实施例的一种复合材料铺丝导向和旋转裁切一体化装置的总体结构示意图。

图2是本发明实施例的一种复合材料铺丝导向和旋转裁切一体化装置的导向定位示意图。

图3是本发明实施例的图1或图2中的对滚滚轮组件和旋切装置的结构示意图。

图4是本发明实施例的图1或图2中的导向和旋转裁切装置的结构示意图。

图5是本发明实施例的图1或图2中的导向槽的结构示意图。

图中：

1-左安装立板；2-对滚驱动装置安装螺钉；3-下导向板安装螺钉；4-旋转驱动轮；5-上导向板；6-导向板固定螺钉；7-垫片；8-下导向板；9-纤维丝束；10-连接座；11-固定销；12-对滚驱动装置；13- 右安装立板；14-安装耳板；15- 对滚滚轮固定螺钉；16- 对滚滚轮；17-旋转裁刀；18-旋转裁刀固定螺钉；19-传动轴；20-安装座；21-轴承；22-转轴；23-定位套；24-菱形定位销；25-圆柱形定位销；26-凹槽；27-凸台。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1是本发明实施例的一种复合材料铺丝导向和旋转裁切一体化装置，结合图1、图2和图3所示，该装置至少包括了导向装置、旋转裁切装置、对滚滚轮组件、对滚驱动装置12和支撑主体（包括左安装立板1和右安装立板13）。其中，导向装置设在支撑主体的上部，该导向装置包括了通过可拆卸连接方式安装的上导向板5和下导向板8，该上导向板5和下导向板8之间预留有多个导向槽，用于使多条纤维丝束9从各个导向槽中导向穿过。旋转裁切装置包括旋转裁刀17以及在动力传递方向上连接的旋转驱动轮4和传动轴19，该传动轴19可转动的横向安装在上导向板5中，传动轴19的两端通过轴承21安装在支撑主体（左安装立板1和右安装立板13）上，传动轴19的其中一端伸出上导向板5的外部用于与动力源连接，多个旋转裁刀17安装在传动轴19上，且与多个导向槽的位置一一对应，且刀口朝向导向槽。多个对滚滚轮组件一一对应的设在导向槽的正下方，对纤维丝束9进行旋转裁切时，用于支撑纤维丝束9。在支撑主体的下部还设有对滚驱动装置12，用于驱动对滚滚轮组件做竖直方向运动。

需要说明的是，旋转驱动轮4安装于传动轴19的一端，通过同步带与外接动力源相连，外接动力源可以是伺服电机但不限于伺服电机，能够通过旋转驱动轮4带动传动轴19转动。

作为一种可选实施例，支撑主体包括分别设在两侧的左安装立板1和右安装立板13，下导向板8通过定位面（具体可以设计成凸台形式）可拆卸的安装在该左安装立板1和右安装立板13之间，然后，还可以利用下导向板安装螺钉3将其固定于左安装立板1和右安装立板13上。上导向板5通过作为连接紧固件的导向板固定螺钉6（或者是可插拔的定位销等）以及垫片7可拆卸地安装在左安装立板1和右安装立板13的上部，并且与下导向板8形成盖合结构。在上导向板5与左安装立板1及右安装立板13的连接部位均开有豁口，作为连接紧固件的导向板固定螺钉6能在上导向板5的豁口和两侧的安装立板（左安装立板1与右安装立板13）的豁口之间绕转轴22转动。

参见图2所示，在左安装立板1及右安装立板13上还均分别装有转轴22，转轴22与所述连接紧固件相垂直，且两个转轴22上均设有用于与连接紧固件（导向板固定螺钉6）连接的螺纹孔。方便上导向板5的拆卸以及内部维护，工装状态时，导向板固定螺钉6拧入转轴22的螺纹孔内，转轴22位于安装板1和安装板13的安装孔内，在需要进行维护时，松开导向板固定螺钉6并通过两侧的豁口向左右两侧拨动，使导向板固定螺钉6带动转轴22在安装板1、安装板13的转轴孔内转动，使上导向板5处于松弛状态，并能够与安装板1和安装板13组成的支撑主体相分离。通过搬移上导向板5，使位于上导向板5的菱形定位销24、圆柱定位销25脱离位于下导向板8上的定位套23，将上导向板5和下导向板8分离，使纤维丝束的导向装置和裁切机构处于开放状态。然后能够对上导向板5、下导向板8、旋转裁刀17、对滚滚轮组件等零部件进行清理和清洗。

参见图2和图5所示，下导向板8的上表面加工有等间距排列的多个凹槽26，上导向板5的下表面加工有等间距排列的多个凸台27，该凸台27与凹槽26一一对应设置，且两者之间预留有封闭间隙，形成了纤维丝束9穿过的导向槽。此种设计的导向槽的优点在于在丝束传输过程中避免了丝束跑偏而导致丝束在铺放时产生丝束搭接重叠的问题，同时避免了纤维丝束9在传输过程中进入上导向板5和下导向板8接触面的缝隙内；在下导向板8的凹槽26表面和上导向板5的凸台27表面均有聚四氟乙烯的防粘涂层，能够有效的减少纤维丝束9传输过程中与导向定位凹槽26及凸台27的粘附。

上导向板5与下导向板8之间通过分别设在两侧的菱形定位销24和圆柱形定位销25进行定位连接。其中，可以将菱形定位销24和圆柱形定位销25安装于上导向板5的定位销安装孔内，将相应的定位套23安装于下导向板8的安装孔内，使上导向板5通过菱形定位销24和圆柱定位销25与下导向板8上的相应定位套实现定位连接。

参见图3和图4所示，作为其他可选实施例，对滚滚轮组件包括了对滚滚轮16、安装座20和连接座10，连接座10通过固定销11安装在对滚驱动装置12的直线运动驱动杆上，对滚滚轮16通过安装座20装在连接座10的上端，由于下导向板8上还开设有矩形孔，每个导向凹槽26对应一个矩形孔，每个矩形孔的中心与导向凹槽26的中心位于同一平面内，对滚驱动装置12驱动的对滚滚轮16通过此孔，与驱动轴19构成旋转裁切装，对滚滚轮16能穿过下导向板8上开设的矩形孔，在需要对纤维丝束9进行裁切时对其起到支撑作用。其中，安装座20与连接座10之间可以通过螺纹连接方式进行安装连接，对滚驱动装置12利用对滚驱动装置安装螺钉2固定于左安装立板1和右安装立板13之间，并与安装板1、安装板13、下导向板8形成一个稳定的框架结构。

优选地，每个连接座10均包括两个间隔设置的安装耳板14和通过对滚滚轮固定螺钉15贯穿并安装在两个安装耳板14之间的滚轮转轴，每个对滚滚轮16均可转动的安装在相应的滚轮转轴上，对滚滚轮16的表面材料为邵氏硬度30-50的硅胶材料，在进行旋转裁切时对旋转裁刀17形成有效的保护。

进一步地，旋转裁刀17通过相应的旋转裁刀固定螺钉18安装在传动轴19上，且旋转裁刀17的刀刃宽度与导向槽的宽度相当。在传动轴19的外圆表面还裹覆一层邵氏硬度约30-50的硅胶材料，该硬度的硅胶材料能够用于保护旋转裁刀17的刀刃。

采用本发明的复合材料铺丝导向和旋转裁切一体化装置，复合材料纤维丝束铺放过程中的旋转裁切的工作流程为：纤维丝束9在导向槽间运行时，中间通过安装于上导向板5上的旋转裁切装置和位于下导向板8内的对滚滚轮16之间的导向凹槽缝隙，此时旋转裁切装置处于非运行的等待状态，对滚驱动装置也处于非运行的等待状态，纤维丝束9与对滚滚轮16、旋转裁刀17均不发生接触。当某束纤维丝束需要裁断时，对滚驱动装置12工作，推动相对应的对滚滚轮16向上直线运动，将纤维丝束9压紧在对滚滚轮16和旋转裁刀17之间，与此同时外接的动力源通过旋转裁切的旋转驱动轮4带动传动轴19转动，从而使旋转裁刀17以传动轴19轴线为中心绕其旋转，当旋转裁刀17转到刀刃正对纤维丝束9时，使对滚滚轮16、纤维丝束9、旋转裁刀17相互间接触，旋转裁刀17顺势将纤维丝束9裁断，同时继续旋转一定角度回到旋转裁刀17的等待位置，完成旋转裁切动作后，对滚驱动装置12带动对滚滚轮16向下运动，回到工作等待位置，此时对滚滚轮16、纤维丝束9、旋转裁刀17又处于分离状态，准备执行下一次旋转裁切运动，此时复合材料纤维丝束再次恢复到正常铺放时的工作状态。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于方法的实施例而言，相关之处可参见设备实施例的部分说明。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。

Claims (6)

1.一种复合材料铺丝导向和旋转裁切一体化装置，其特征在于，包括：

导向装置，设在支撑主体的上部，包括通过可拆卸连接方式安装的上导向板和下导向板，所述上导向板和所述下导向板之间形成多个导向槽，用于使多条纤维丝束从各个所述导向槽中导向穿过；

旋转裁切装置，包括旋转裁刀以及在动力传递方向上连接的旋转驱动轮和传动轴，所述传动轴可转动的横向安装在所述上导向板中，所述传动轴的两端通过轴承安装在所述支撑主体上，其中一端伸出所述上导向板的外部用于与动力源连接，多个所述旋转裁刀安装在所述传动轴上，与所述多个导向槽的位置一一对应，且刀口朝向导向槽；

对滚滚轮组件，多个所述对滚滚轮组件一一对应的设在所述导向槽的正下方，用于可转动的支撑纤维丝束；

对滚驱动装置，设在所述支撑主体的下部，用于驱动所述对滚滚轮组件竖直方向运动；

所述支撑主体包括分别设在两侧的左安装立板和右安装立板，所述下导向板通过定位面可拆卸的安装在所述左安装立板和所述右安装立板之间，所述上导向板通过连接紧固件可拆卸的安装在所述左安装立板和所述右安装立板的上端面，并且与所述下导向板形成盖合结构；

在所述上导向板与所述左安装立板及所述右安装立板的连接部位均开有豁口，所述连接紧固件能在所述上导向板的豁口和两侧的安装立板的豁口之间转动；

所述左安装立板及所述右安装立板上均分别装有转轴，所述转轴与所述连接紧固件相垂直，且所述转轴上设有用于与所述连接紧固件连接的螺纹孔；

所述对滚滚轮组件包括对滚滚轮、安装座和连接座，所述连接座安装在所述对滚驱动装置的直线运动驱动杆上，所述对滚滚轮通过所述安装座装在所述连接座上，并能穿过所述下导向板上开设的矩形孔。

2.根据权利要求1所述的复合材料铺丝导向和旋转裁切一体化装置，其特征在于，所述上导向板与所述下导向板之间通过分别设在两侧的菱形定位销和圆柱形定位销定位连接。

3.根据权利要求1所述的复合材料铺丝导向和旋转裁切一体化装置，其特征在于，所述下导向板的上表面加工有等间距排列的多个凹槽，所述上导向板的下表面加工有等间距排列的多个凸台，所述凸台与所述凹槽一一对应设置，且两者之间预留有封闭间隙，形成了纤维丝束穿过的所述导向槽。

4.根据权利要求3所述的复合材料铺丝导向和旋转裁切一体化装置，其特征在于，所述下导向板的凹槽表面和所述上导向板的凸台表面均有防粘涂层。

5.根据权利要求1所述的复合材料铺丝导向和旋转裁切一体化装置，其特征在于，每个所述连接座均包括两个间隔设置的安装耳板和贯穿在两个安装耳板之间的滚轮转轴，每个所述对滚滚轮均可转动的安装在相应的所述滚轮转轴上。

6.根据权利要求1所述的复合材料铺丝导向和旋转裁切一体化装置，其特征在于，所述旋转裁刀通过固定螺钉安装在所述驱动轴上，且所述旋转裁刀的刀刃宽度与所述导向槽的宽度相当。

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