CN108819195A - 一种适用于压力气瓶生产的多工位自动纤维缠绕机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及复合材料制造设备技术领域，具体指一种适用于压力气瓶生产的多工位自动纤维缠绕机；包括机架和缠绕小车，所述机架由顶梁、底座和两个立柱构成中空的框体结构，机架中部设有床头箱，床头箱上下端分别与顶梁和底座固定连接，所述床头箱的两侧对称设有滑轨和尾座，滑轨分别固定在顶梁和底座上，尾座竖直设置在滑轨上；所述缠绕小车设于机架背面，缠绕小车上设有可沿顶梁平移的横向进给机构；本发明结构合理，通过装卸机器人和数字化控制，结合动力分离输出控制，实现一侧芯模缠绕的同时另一侧芯模装卸以提高缠绕效率；丝嘴轴可转动以保证纤维束的流畅性避免产生褶皱，各功能部实现模块化管理，自动化程度高且为后续的检测维修带来便利。

Description

一种适用于压力气瓶生产的多工位自动纤维缠绕机
技术领域
本发明涉及复合材料制造设备技术领域，具体指一种适用于压力气瓶生产的多工位自动纤维缠绕机。
背景技术
近年来随着复合材料产业的发展，复材行业经历了由手工作业向机械化方向、由军工国防建设向民生领域、由恶劣生产环境向清洁材料的转变。现阶段复合材料的主要成型工艺有：接触低压成型、拉挤成型、模压成型、RTM成型、缠绕成型和铺放成型等。我国纤维缠绕设备的研发与市场的需求还存在着一定的差距，而且相对于国外而言，我国在对纤维缠绕机的研究主要集中在丝束轨迹规划、张力控制以及缠绕的精确度、稳定性方面，对连续多轴缠绕机的研究较少，因此设计出一种自动化程度高、生产连续性好的纤维缠绕机就具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构合理、配合装卸机器人和数控系统，实现自动缠绕和同步装卸，可有效提高缠绕效率的适用于压力气瓶生产的多工位自动纤维缠绕机。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明所述的一种适用于压力气瓶生产的多工位自动纤维缠绕机,包括机架和缠绕小车，所述机架由顶梁、底座和两个立柱构成中空的框体结构，机架中部设有床头箱，床头箱竖直设置于机架正面且其上下端分别与顶梁和底座固定连接，所述床头箱的两侧对称设有滑轨和尾座，滑轨分为上下两部并且分别固定在顶梁和底座上，尾座竖直设置在滑轨上且可沿其横向平移；所述缠绕小车设于机架背面，缠绕小车上设有可沿顶梁平移的横向进给机构。
根据以上方案，所述床头箱的两侧均设有分别与对应尾座配合的夹持机构，夹持机构包括若干气动卡盘，若干气动卡盘依次间隔地设置在床头箱上，且相邻的两个气动卡盘之间设有联动器；所述两组夹持机构之间设有驱动电机，联动器上设有与驱动电机配合传动的电磁离合器。
根据以上方案，所述尾座上设有若干顶紧装置，顶紧装置上设有顶尖，若干顶尖与床头箱上的气动卡盘一一对应设置。
根据以上方案，所述床头箱和尾座上均设有若干与气动卡盘、顶尖配合的托辊，托辊通过托架安装在床头箱和尾座上。
根据以上方案，所述横向进给机构包括横向伺服电机、减速器、齿条和横向导轨，齿条和横向导轨上下间隔地固定在顶梁的后侧面上，横向伺服电机和减速器分别固定在缠绕小车的纵向进给机构上，横向伺服电机与减速器传动连接，减速器上设有与齿条啮合传动的消间隙装置，所述缠绕小车上设有可沿横向导轨平移的引导滑块，导轨的两端分别设有光电行程控制器。
根据以上方案，所述纵向进给机构包括顶层平台，横向伺服电机和减速器均固定在顶层平台的上端面上，顶层平台的底面上设有纵向导轨、纵向伺服电机和丝杆传动副，纵向导轨上设有可沿其平移的纵向滑块，纵向滑块下端与缠绕小车固定连接；所述纵向伺服电机通过丝杆传动副与缠绕小车传动连接。
根据以上方案，所述缠绕小车上设有若干轴承座，轴承座上设有丝嘴轴，丝嘴轴上设有纱篦杆，纱篦杆前侧的丝嘴轴端部上设有丝嘴环；所述相邻的两个丝嘴轴之间设有联动带，缠绕小车上设有绕丝电机，绕丝电机与其中一个丝嘴轴传动连接。
本发明有益效果为：本发明结构合理，通过装卸机器人和数字化控制，结合动力分离输出控制，实现一侧芯模缠绕的同时另一侧芯模进行装卸以提高缠绕效率；丝嘴轴可转动以保证纤维束的流畅性，避免产生褶皱，各功能部实现模块化管理，自动化程度高且为后续的检测维修带来便利。
附图说明
图1是本发明的整体前侧视角立体结构示意图；
图2是本发明的整体后侧视角立体结构示意图；
图3是图2中A部放大结构示意图；
图4是本发明的缠绕小车外部结构示意图；
图5是本发明的缠绕小车内部结构示意图；
图6是本发明的床头箱内部结构示意图；
图7是本发明的尾座立体结构示意图。
图中：
1、机架；2、缠绕小车；3、床头箱；4、尾座；5、托辊；11、顶梁；12、底座；13、立柱；14、滑轨；21、横向进给机构；22、横向伺服电机；23、减速器；24、齿条；25、横向导轨；26、引导滑块；27、顶层平台；28、丝嘴轴；271、纵向伺服电机；272、纵向导轨；273、纵向滑块；274、丝杆传动副；281、轴承座；282、纱篦杆；283、丝嘴环；284、绕丝电机；31、气动卡盘；32、联动器；33、驱动电机；34、电磁离合器；41、顶尖；42、顶紧装置；51、托架。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。
如图1所示，本发明所述的一种适用于压力气瓶生产的多工位自动纤维缠绕机,包括机架1和缠绕小车2，所述机架1由顶梁11、底座12和两个立柱13构成中空的框体结构，机架1中部设有床头箱3，床头箱3竖直设置于机架1正面且其上下端分别与顶梁11和底座12固定连接，所述床头箱3的两侧对称设有滑轨14和尾座4，滑轨14分为上下两部并且分别固定在顶梁11和底座12上，尾座4竖直设置在滑轨14上且可沿其横向平移；所述缠绕小车2设于机架1背面，缠绕小车2上设有可沿顶梁11平移的横向进给机构21；所述床头箱3分别与两侧的尾座4构成左右两个独立的夹持缠绕区，缠绕小车2随横向进给机构21沿顶梁11移动，从而在床头箱3一侧的芯模进行缠绕的同时，配合装卸机器人对另一侧夹持缠绕区的芯模进行拆卸，由于缠绕的周期要大于装卸周期，从而实现不间断的缠绕以提高效率。
所述床头箱3的两侧均设有分别与对应尾座4配合的夹持机构，夹持机构包括若干气动卡盘31，若干气动卡盘31依次间隔地设置在床头箱3上，且相邻的两个气动卡盘31之间设有联动器32；所述两组夹持机构之间设有驱动电机33，联动器32上设有与驱动电机33配合传动的电磁离合器34；本方案采用一个驱动电机33分别带动床头箱3两侧的夹持机构，由电磁离合器34自动控制两侧的气动卡盘31运转，气动卡盘31之间通过联动器32实现动力传递和同步，从而实现单电机情况下的动力分离输出。
所述尾座4上设有若干顶紧装置42，顶紧装置42上设有顶尖41，若干顶尖41与床头箱3上的气动卡盘31一一对应设置；所述顶紧装置42由气源驱动，顶尖41配合气动卡盘31对芯模进行夹持固定，可以保证足够支撑力和芯模的回转精度。
所述床头箱3和尾座4上均设有若干与气动卡盘31、顶尖41配合的托辊5，托辊5通过托架51安装在床头箱3和尾座4上，托辊5用于承托芯模以配合装卸机械人的自动化装卸，在气动卡盘31和顶尖41释放芯模时，芯模两端分别装载在对应的托辊5上以避免掉落。
所述横向进给机构21包括横向伺服电机22、减速器23、齿条24和横向导轨25，齿条24和横向导轨25上下间隔地固定在顶梁11的后侧面上，横向伺服电机22和减速器23分别固定在缠绕小车2的纵向进给机构上，横向伺服电机22与减速器23传动连接，减速器23上设有与齿条24啮合传动的消间隙装置，所述缠绕小车2上设有可沿横向导轨25平移的引导滑块26，导轨的两端分别设有光电行程控制器；所述伺服电机22通过减速器23上的消间隙装置齿轮，配合齿条24驱动缠绕小车2沿横向导轨25平移，所述消间隙装置用于消除齿轮与齿条24之间的配合间隙，提高缠绕小车2的移动精度。
所述纵向进给机构包括顶层平台27，横向伺服电机22和减速器23均固定在顶层平台27的上端面上，顶层平台27的底面上设有纵向导轨272、纵向伺服电机271和丝杆传动副274，纵向导轨272上设有可沿其平移的纵向滑块273，纵向滑块273下端与缠绕小车2固定连接；所述纵向伺服电机271通过丝杆传动副274与缠绕小车2传动连接；所述横向进给机构21驱动缠绕小车2沿顶梁11平移，而纵向进给机构通过纵向伺服电机271和丝杆传动副274驱动缠绕小车2的纵向平移，使缠绕小车2上的丝嘴轴28可沿芯模的径向进行伸缩运动。
所述缠绕小车2上设有若干轴承座281，轴承座281上设有丝嘴轴28，丝嘴轴28上设有纱篦杆282，纱篦杆282前侧的丝嘴轴28端部上设有丝嘴环283；所述相邻的两个丝嘴轴28之间设有联动带，缠绕小车2上设有绕丝电机284，绕丝电机284与其中一个丝嘴轴28传动连接；所述丝嘴轴28、纱篦杆282和丝嘴环283构成吐丝头，纤维束通过纱篦杆282的分隔作用以避免在通过丝嘴环283之前反生粘结造成成品性能的削弱，绕丝电机284可带动丝嘴轴28转动从而实现吐丝头的翻转，保证纤维束缠绕在芯模表面的均匀性。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (7)

1.一种适用于压力气瓶生产的多工位自动纤维缠绕机,包括机架(1)和缠绕小车(2)，其特征在于：所述机架(1)由顶梁(11)、底座(12)和两个立柱(13)构成中空的框体结构，机架(1)中部设有床头箱(3)，床头箱(3)竖直设置于机架(1)正面且其上下端分别与顶梁(11)和底座(12)固定连接，所述床头箱(3)的两侧对称设有滑轨(14)和尾座(4)，滑轨(14)分为上下两部并且分别固定在顶梁(11)和底座(12)上，尾座(4)竖直设置在滑轨(14)上且可沿其横向平移；所述缠绕小车(2)设于机架(1)背面，缠绕小车(2)上设有可沿顶梁(11)平移的横向进给机构(21)。
2.根据权利要求1所述的适用于压力气瓶生产的多工位自动纤维缠绕机，其特征在于：所述床头箱(3)的两侧均设有分别与对应尾座(4)配合的夹持机构，夹持机构包括若干气动卡盘(31)，若干气动卡盘(31)依次间隔地设置在床头箱(3)上，且相邻的两个气动卡盘(31)之间设有联动器(32)；所述两组夹持机构之间设有驱动电机(33)，联动器(32)上设有与驱动电机(33)配合传动的电磁离合器(34)。
3.根据权利要求2所述的适用于压力气瓶生产的多工位自动纤维缠绕机，其特征在于：所述尾座(4)上设有若干顶紧装置(42)，顶紧装置(42)上设有顶尖(41)，若干顶尖(41)与床头箱(3)上的气动卡盘(31)一一对应设置。
4.根据权利要求3所述的适用于压力气瓶生产的多工位自动纤维缠绕机，其特征在于：所述床头箱(3)和尾座(4)上均设有若干与气动卡盘(31)、顶尖(41)配合的托辊(5)，托辊(5)通过托架(51)安装在床头箱(3)和尾座(4)上。
5.根据权利要求1所述的适用于压力气瓶生产的多工位自动纤维缠绕机，其特征在于：所述横向进给机构(21)包括横向伺服电机(22)、减速器(23)、齿条(24)和横向导轨(25)，齿条(24)和横向导轨(25)上下间隔地固定在顶梁(11)的后侧面上，横向伺服电机(22)和减速器(23)分别固定在缠绕小车(2)的纵向进给机构上，横向伺服电机(22)与减速器(23)传动连接，减速器(23)上设有与齿条(24)啮合传动的消间隙装置，所述缠绕小车(2)上设有可沿横向导轨(25)平移的引导滑块(26)，导轨的两端分别设有光电行程控制器。
6.根据权利要求5所述的适用于压力气瓶生产的多工位自动纤维缠绕机，其特征在于：所述纵向进给机构包括顶层平台(27)，横向伺服电机(22)和减速器(23)均固定在顶层平台(27)的上端面上，顶层平台(27)的底面上设有纵向导轨(272)、纵向伺服电机(271)和丝杆传动副(274)，纵向导轨(272)上设有可沿其平移的纵向滑块(273)，纵向滑块(273)下端与缠绕小车(2)固定连接；所述纵向伺服电机(271)通过丝杆传动副(274)与缠绕小车(2)传动连接。
7.根据权利要求5所述的适用于压力气瓶生产的多工位自动纤维缠绕机，其特征在于：所述缠绕小车(2)上设有若干轴承座(281)，轴承座(281)上设有丝嘴轴(28)，丝嘴轴(28)上设有纱篦杆(282)，纱篦杆(282)前侧的丝嘴轴(28)端部上设有丝嘴环(283)；所述相邻的两个丝嘴轴(28)之间设有联动带，缠绕小车(2)上设有绕丝电机(284)，绕丝电机(284)与其中一个丝嘴轴(28)传动连接。
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