CN109228396B - 一种多工作头罐体缠绕机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多工作头罐体缠绕机，包括支撑架，支撑架上设罐体，罐体上连接罐体驱动装置，沿罐体圆周方向均匀设若干底座，底座上设与罐体轴向平行的轨道，轨道上滑动连接移动平台，移动平台上连接平台驱动装置，移动平台上设伸缩臂，伸缩臂连接伸缩臂驱动装置，伸缩臂靠近罐体的一端设转动轴，转动轴上连接支座，支座上设空心轴，空心轴上连接绕丝嘴，转动轴上连接绕丝嘴摆动驱动装置，空心轴上连接绕丝嘴旋转驱动装置，若干绕丝嘴沿罐体圆周方向均匀分布并同步工作，绕丝嘴各负责罐体表面相应若干等份缠绕工作且缠绕轨迹均为“8”字形缠绕或环形缠绕，使得多个绕丝嘴按照预设缠绕轨迹同时对罐体进行缠绕，缠绕时间缩短，工作效率提高。

Description

一种多工作头罐体缠绕机

技术领域

本发明涉及碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等生产设备领域，更具体涉及一种多工作头罐体缠绕机。

背景技术

纤维缠绕是复合材料生产中的重要成型工艺，缠绕制品具有强度高、耐腐蚀性强、抗疲劳性能好等显著优点，现有航空、航天、油气技术中，由于罐体体积庞大、缠绕工作量巨大、缠绕的时间周期长，因此，为解决上述技术问题，有必要提供一种新的罐体缠绕机，以减少缠绕所需的工作时间，提高缠绕生产效率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种采用多个工作头同时进行缠绕的罐体缠绕机。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种多工作头罐体缠绕机，包括支撑架，所述支撑架上设有罐体，所述罐体上连接有驱动罐体旋转的罐体驱动装置，沿所述罐体的圆周方向均匀设有若干底座，所述底座上设有与所述罐体轴向平行的轨道，所述轨道上滑动连接有移动平台，所述移动平台上连接有平台驱动装置，所述移动平台上设有可沿所述轨道垂直方向伸缩的伸缩臂，所述伸缩臂连接有伸缩臂驱动装置，所述伸缩臂靠近所述罐体的一端设有垂直于所述伸缩臂的转动轴，所述转动轴上连接有支座，所述支座上设有与所述转动轴垂直的空心轴，所述空心轴上连接有绕丝嘴，所述转动轴上连接有绕丝嘴摆动驱动装置，所述空心轴上连接有绕丝嘴旋转驱动装置，所述罐体驱动装置、平台驱动装置、伸缩臂驱动装置、绕丝嘴旋转驱动装置和绕丝嘴摆动驱动装置由五轴连动数控系统控制，绕丝嘴设置为n个且均匀分布于罐体的圆周方向上在底座上作同步直线往复运动，当纤维缠绕工作时，罐体驱动装置驱动罐体旋转，同时移动平台在平台驱动装置的作用下在轨道上滑行，使得绕丝嘴在罐体表面上的缠绕轨迹正好相差360°/n的相位角，每个绕丝嘴分别负责罐体表面1/n的缠绕工作，绕丝嘴在罐体上的缠绕轨迹均为“8”字形缠绕或环形缠绕，所以当纤维缠绕到罐体两端时，纤维需要在极孔处转弯，由于罐体的封头为弧面，为使得纤维能够覆盖椭球封头，伸缩臂驱动装置驱动伸缩臂沿罐体方向伸出才能使得绕丝嘴的纤维顺利缠绕到罐体的封头，绕丝嘴旋转驱动装置驱动绕丝嘴旋转完成纤维在罐体极孔的环形转弯，在纤维转弯时，纤维会产生旋拧且在罐体的封头处无法平铺舒展，此时，绕丝嘴摆动驱动装置驱动绕丝嘴在伸缩臂上摆动，调整纤维的位置，使得纤维能够在罐体的椭球封头上平铺展开，缠绕均匀且纤维宽度保持不变，因此当纤维缠绕到罐体的两端时，罐体的旋转和移动平台的移动，经伸缩臂伸缩配合绕丝嘴的旋转和摆动调整纤维位置完成纤维环形转弯、线位调整，防止纤维叠加，使纤维位置满足罐体极孔环形缠绕，罐体的封头缠绕既不会离缝也不会产生重叠，纤维连续并且均匀的布满罐体表面，本装置通过五轴连动数控系统控制罐体驱动装置、平台驱动装置、伸缩臂驱动装置、绕丝嘴旋转驱动装置和绕丝嘴摆动驱动装置的运转，使得多个绕丝嘴按照预设的缠绕轨迹同时对罐体进行缠绕，缠绕时间缩短，工作效率提高，且缠绕到罐体上各处的纤维张力能够更加均匀，使缠绕制品性能更加优越。

进一步，所述绕丝嘴设有两个且沿罐体圆周的180°相位角布置，两个绕丝嘴在罐体的两侧底座上作同步直线往复运动，绕丝嘴在罐体表面上的缠绕轨迹正好相差180°的相位角，每个绕丝嘴分别负责罐体表面一半的缠绕工作。

进一步，所述罐体的两端均设有罐体驱动装置，所述罐体驱动装置包括固定在所述支撑架上的两个电机一，所述电机一的动力轴上连接有动力齿轮一，所述罐体的端部连接有与所述动力齿轮啮合的从动齿轮一，电机一启动，带动与动力齿轮一啮合的从动齿轮一转动，从而驱动罐体旋转，采用罐体两端同步双驱，两组双电机同步驱动，为工作台提供大的扭矩，分度和进给时，两组双电机一分为主动、 从动电机，主动电机提供动力驱动工作台回转，从动电机提供反向力矩消除齿轮传动间隙，保证工作台 0～360度高精度分度和进给回转，提高了齿圈工作寿命和工作台的平稳性。

所述支撑架包括支撑底板，所述支撑底板上设有滑轨，所述滑轨上滑动连接有固定架，所述电机一固定连接在所述固定架上，固定架在支撑底板上滑动可以调整两组电机之间的距离，从而适用不同长度的罐体。

进一步，所述平台驱动装置包括固定在所述底座上的电机二，所述电机二的动力轴上连接有动力齿轮二，所述移动平台的底端连接有与所述动力齿轮二配合啮合的齿条一，电机二工作，带动与电机二的动力轴上连接的动力齿轮二旋转，从而驱动与之啮合的齿条一移动，由于齿条一设置在移动平台的底端，从而带动移动平台在齿条一的移动下沿底座上的轨道平移。

进一步，所述伸缩臂驱动装置包括固定在所述移动平台上的电机三，所述电机三的动力轴上连接有动力齿轮三，所述伸缩臂的底端连接有与所述动力齿轮三配合啮合的齿条二，电机三工作，带动与电机三的动力轴上连接的动力齿轮三旋转，从而驱动与之啮合的齿条二移动，由于齿条二设置在伸缩臂的底端，从而带动伸缩臂在移动平台上沿与罐体轴向垂直的方向伸缩，当缠绕到罐体两端时，经伸缩臂伸缩完成纤维环形转弯、线位调整，防止纤维叠加，使纤维位置满足罐体极孔环形缠绕。

进一步，所述绕丝嘴旋转驱动装置包括固定在所述支座上的电机四，所述电机四的动力轴通过同步带与所述空心轴连接，电机四工作带动与之通过同步带连接空心轴旋转，从而带动绕丝嘴旋转，完成对罐体的缠绕工作。

进一步，所述绕丝嘴摆动驱动装置包括固定在所述伸缩臂上的电机五，所述电机五的动力轴上连接有锥齿轮一，所述绕丝嘴上设有与所述锥齿轮一配合的锥齿轮二，电机五工作，带动锥齿轮一旋转，从而带动与之啮合的锥齿轮二旋转，从而驱动绕丝嘴在伸缩臂上摆动调整纤维位置，使纤维位置满足罐体极孔环形缠绕，罐体的端面缠绕不会产生重叠。

进一步，所述绕丝嘴的前端可拆卸连接有导轮装置，绕丝嘴的前端装有可快速更换的导轮装置，以便适应不同宽度的纤维的缠绕。

进一步，所述移动平台设有上胶装置，对纤维进行上胶，保护纤维表面处理后产生的表面活性，改善纤维后续加工性能，防止毛丝的产生。

多工作头罐体缠绕机缠绕罐体的缠绕方法，罐体转动，若干绕丝嘴沿所述罐体的圆周方向均匀分布并同步工作，每个绕丝嘴分别负责罐体表面相应若干等份的缠绕工作，每个绕丝嘴在罐体上的缠绕轨迹均为“8”字形缠绕或环形缠绕。

综上所述，本发明通过若干绕丝嘴沿所述罐体的圆周方向均匀分布并同步工作，每个绕丝嘴分别负责罐体表面相应若干等份的缠绕工作，每个绕丝嘴在罐体上的缠绕轨迹均为“8”字形缠绕或环形缠绕，通过五轴连动数控系统控制罐体驱动装置、平台驱动装置、伸缩臂驱动装置、绕丝嘴旋转驱动装置和绕丝嘴摆动驱动装置配合运转，使得多个绕丝嘴按照预设的缠绕轨迹同时对罐体进行缠绕，缠绕时间缩短，工作效率提高，且缠绕到罐体上各处的纤维张力能够更加均匀，使缠绕制品性能更加优越。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为图1俯视图；

图3为本发明中罐体驱动装置结构放大图；

图4为本发明中绕丝嘴处结构放大图；

图5为本发明中伸缩臂驱动装置结构示意图；

图6为本发明中滑轨处结构放大图。

标注说明：1、罐体；2、罐体驱动装置；3、绕丝嘴；4、绕丝嘴旋转驱动装置；5、绕丝嘴摆动驱动装置；6、伸缩臂驱动装置；7、伸缩臂； 8、上胶装置； 9、平台驱动装置；10、移动平台；11、底座；12、滑轨；13、固定架；14、支撑底板；15、转动轴；16、齿条一；17、动力齿轮二；18、电机二；19、轨道；20、齿条二；21、动力齿轮三；22、电机三；23、电机五；24、锥齿轮一；25、锥齿轮二；26、电机四；27、同步带、28、空心轴；29、支座；30、电机一；31、动力齿轮一；32、从动齿轮一；33、支撑架，34、导轮装置。

具体实施方式

参照图1至图6对本发明一种多工作头罐体缠绕机的具体实施方式作进一步的说明。

一种多工作头罐体缠绕机，其特征是：一种多工作头罐体缠绕机，包括支撑架3，所述支撑架3上设有罐体1，所述罐体1上连接有驱动罐体1旋转的罐体驱动装置2，沿所述罐体1的圆周方向均匀设有若干底座11，所述底座11上设有与所述罐体1轴向平行的轨道19，所述轨道19上滑动连接有移动平台10，所述移动平台10上连接有平台驱动装置9，所述移动平台10上设有可沿所述轨道19垂直方向伸缩的伸缩臂7，所述伸缩臂7连接有伸缩臂驱动装置6，所述伸缩臂7靠近所述罐体1的一端设有垂直于所述伸缩臂7的转动轴15，所述转动轴15上连接有支座29，所述支座29上设有与所述转动轴15垂直的空心轴28，所述空心轴28上连接有绕丝嘴3，所述转动轴15上连接有绕丝嘴摆动驱动装置5，所述空心轴28上连接有绕丝嘴旋转驱动装置4，所述罐体驱动装置2、平台驱动装置9、伸缩臂驱动装置6、绕丝嘴旋转驱动装置4和绕丝嘴摆动驱动装置5由五轴连动数控系统控制，绕丝嘴3设置为n个且均匀分布于罐体1的圆周方向上在底座11上作同步直线往复运动，当纤维缠绕工作时，罐体驱动装置2驱动罐体1旋转，同时移动平台10在平台驱动装置9的作用下在轨道19上滑行，使得绕丝嘴3在罐体1表面上的缠绕轨迹正好相差360°/n的相位角，每个绕丝嘴3分别负责罐体1表面1/n的缠绕工作，绕丝嘴3在罐体1上的缠绕轨迹均为“8”字形缠绕或环形缠绕，所以当纤维缠绕到罐体1两端时，纤维需要在极孔处转弯，由于罐体1的封头为弧面，为使得纤维能够覆盖椭球封头，伸缩臂驱动装置6驱动伸缩臂7沿罐体1方向伸出才能使得绕丝嘴3的纤维顺利缠绕到罐体1的封头，绕丝嘴旋转驱动装置4驱动绕丝嘴3旋转完成纤维在罐体1极孔的环形转弯，在纤维转弯时，纤维会产生旋拧且在罐体1的封头处无法平铺舒展，此时，绕丝嘴摆动驱动装置5驱动绕丝嘴3在伸缩臂7上摆动，调整纤维的位置，使得纤维能够在罐体1的椭球封头上平铺展开，缠绕均匀且纤维宽度保持不变，因此当纤维缠绕到罐体1的两端时，罐体1的旋转和移动平台10的移动，经伸缩臂7伸缩配合绕丝嘴3的旋转和摆动调整纤维位置完成纤维环形转弯、线位调整，防止纤维叠加，使纤维位置满足罐体1极孔环形缠绕，罐体1的封头缠绕既不会离缝也不会产生重叠，纤维连续并且均匀的布满罐体1表面，本装置通过五轴连动数控系统控制罐体驱动装置2、平台驱动装置9、伸缩臂驱动装置6、绕丝嘴旋转驱动装置4和绕丝嘴摆动驱动装置5的运转，使得多个绕丝嘴3按照预设的缠绕轨迹同时对罐体1进行缠绕，缠绕时间缩短，工作效率提高，且缠绕到罐体1上各处的纤维张力能够更加均匀，使缠绕制品性能更加优越。

实施例一：绕丝嘴3数量设置为两个，两个绕丝嘴同步运动，使得绕丝嘴在罐体1表面上的缠绕轨迹正好相差180°的相位角，每个绕丝嘴3分别负责罐体1表面一半的缠绕工作。

实施例二：绕丝嘴3数量设置为三个，三个绕丝嘴3同步运动，使得绕丝嘴3在罐体1表面上的缠绕轨迹正好相差120°的相位角，每个绕丝嘴3分别负责罐体1表面1/3的缠绕工作。

实施例三：绕丝嘴3数量设置为四个，四个绕丝嘴3同步运动，使得绕丝嘴3在罐体1表面上的缠绕轨迹正好相差90°的相位角，每个绕丝嘴3分别负责罐体1表面1/4的缠绕工作。

实施例四：所述绕丝嘴3设有两个且以水平方式布置，分别设置在罐体1的两侧，两个绕丝嘴3在罐体1的两侧底座11上作同步直线往复运动，绕丝嘴3在罐体1表面上的缠绕轨迹正好相差180°的相位角，每个绕丝嘴3分别负责罐体1表面一半的缠绕工作。

实施例五：所述绕丝嘴3设有两个且以垂直方式布置，原理同实施例四。

实施例六：所述绕丝嘴3设有两个且以倾斜方式布置，原理同实施例四。

本实施例优选的，所述罐体1的两端均设有罐体驱动装置2，所述罐体驱动装置2包括固定在所述支撑架33上的两个电机一30，所述电机一30的动力轴上连接有动力齿轮一31，所述罐体1的端部连接有与所述动力齿轮啮合的从动齿轮一32，电机一30启动，带动与动力齿轮一31啮合的从动齿轮一32转动，从而驱动罐体1旋转，采用罐体1两端同步双驱，两组双电机同步驱动，为工作台提供大的扭矩，分度和进给时，两组双电机一30分为主动、 从动电机，主动电机提供动力驱动工作台回转，从动电机提供反向力矩消除齿轮传动间隙，保证工作台 0～360度高精度分度和进给回转，提高了齿圈工作寿命和工作台的平稳性。

所述支撑架3包括支撑底板14，所述支撑底板14上设有滑轨12，所述滑轨12上滑动连接有固定架13，所述电机一30固定连接在所述固定架13上，固定架13在支撑底板14上滑动可以调整两组电机之间的距离，从而适用不同长度的罐体1。

本实施例优选的，所述平台驱动装置9包括固定在所述底座11上的电机二18，所述电机二18的动力轴上连接有动力齿轮二17，所述移动平台10的底端连接有与所述动力齿轮二17配合啮合的齿条一16，电机二18工作，带动与电机二18的动力轴上连接的动力齿轮二17旋转，从而驱动与之啮合的齿条一16移动，由于齿条一16设置在移动平台10的底端，从而带动移动平台10在齿条一16的移动下沿底座11上的轨道19平移。

本实施例优选的，所述伸缩臂驱动装置6包括固定在所述移动平台10上的电机三22，所述电机三22的动力轴上连接有动力齿轮三21，所述伸缩臂7的底端连接有与所述动力齿轮三21配合啮合的齿条二20，电机三22工作，带动与电机三22的动力轴上连接的动力齿轮三21旋转，从而驱动与之啮合的齿条二20移动，由于齿条二20设置在伸缩臂7的底端，从而带动伸缩臂7在移动平台10上沿与罐体1轴向垂直的方向伸缩，当缠绕到罐体1两端时，经伸缩臂7伸缩完成环形转弯纤维、线位调整，防止纤维叠加，使纤维位置满足罐体1极孔环形缠绕。

本实施例优选的，所述绕丝嘴旋转驱动装置4包括固定在所述支座29上的电机四26，所述电机四26的动力轴通过同步带27与所述空心轴28连接，电机四26工作带动与之通过同步带27连接空心轴28旋转，从而带动绕丝嘴3旋转，完成对罐体1的缠绕工作。

本实施例优选的，所述绕丝嘴摆动驱动装置5包括固定在所述伸缩臂7上的电机五23，所述电机五23的动力轴上连接有锥齿轮一24，所述绕丝嘴3上设有与所述锥齿轮一24配合的锥齿轮二25，电机五23工作，带动锥齿轮一24旋转，从而带动与之啮合的锥齿轮二25旋转，从而驱动绕丝嘴3在伸缩臂7上摆动调整纤维位置，使纤维位置满足罐体1极孔环形缠绕，罐体1的端面缠绕不会产生重叠。

本实施例优选的，所述绕丝嘴3的前端可拆卸连接有导轮装置34，丝嘴的前端装有可快速更换的导轮装置34，以便适应不同宽度的纤维的缠绕。

本实施例优选的，所述移动平台10设有上胶装置8，对纤维进行上胶，保护纤维表面处理后产生的表面活性，改善纤维后续加工性能，防止毛丝的产生。

多工作头罐体缠绕机缠绕罐体的缠绕方法，罐体1转动，若干绕丝嘴3沿所述罐体1的圆周方向均匀分布并同步工作，每个绕丝嘴3分别负责罐体1表面相应若干等份的缠绕工作，每个绕丝嘴3在罐体上的缠绕轨迹均为“8”字形缠绕或环形缠绕。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多工作头罐体缠绕机，其特征是：包括支撑架，所述支撑架上设有罐体，所述罐体上连接有驱动罐体旋转的罐体驱动装置，沿所述罐体的圆周方向均匀设有若干底座，所述底座上设有与所述罐体轴向平行的轨道，所述轨道上滑动连接有移动平台，所述移动平台上连接有平台驱动装置，所述移动平台上设有可沿所述轨道垂直方向伸缩的伸缩臂，所述伸缩臂连接有伸缩臂驱动装置，所述伸缩臂靠近所述罐体的一端设有垂直于所述伸缩臂的转动轴，所述转动轴上连接有支座，所述支座上设有与所述转动轴垂直的空心轴，所述空心轴上连接有绕丝嘴，所述转动轴上连接有绕丝嘴摆动驱动装置，所述空心轴上连接有绕丝嘴旋转驱动装置。

2.根据权利要求1所述一种多工作头罐体缠绕机，其特征是：所述绕丝嘴设有两个且沿罐体圆周的180°相位角布置。

3.根据权利要求1所述一种多工作头罐体缠绕机，其特征是：所述罐体的两端均设有罐体驱动装置，所述罐体驱动装置包括连接在所述支撑架上的两个电机一，所述电机一的动力轴上连接有动力齿轮一，所述罐体的端部连接有与所述动力齿轮啮合的从动齿轮一。

4.根据权利要求3所述一种多工作头罐体缠绕机，其特征是：所述支撑架包括支撑底板，所述支撑底板上设有滑轨，所述滑轨上滑动连接有固定架，所述电机一固定连接在所述固定架上。

5.根据权利要求1所述一种多工作头罐体缠绕机，其特征是：所述平台驱动装置包括固定在所述底座上的电机二，所述电机二的动力轴上连接有动力齿轮二，所述移动平台的底端连接有与所述动力齿轮二配合啮合的齿条一。

6.根据权利要求1所述一种多工作头罐体缠绕机，其特征是：所述伸缩臂驱动装置包括固定在所述移动平台上的电机三，所述电机三的动力轴上连接有动力齿轮三，所述伸缩臂的底端连接有与所述动力齿轮三配合啮合的齿条二。

7.根据权利要求1所述一种多工作头罐体缠绕机，其特征是：所述绕丝嘴旋转驱动装置包括固定在所述支座上的电机四，所述电机四的动力轴通过同步带与所述空心轴连接。

8.根据权利要求1所述一种多工作头罐体缠绕机，其特征是：所述绕丝嘴摆动驱动装置包括固定在所述伸缩臂上的电机五，所述电机五的动力轴上连接有锥齿轮一，所述转动轴上设有与所述锥齿轮一配合的锥齿轮二。

9.根据权利要求1所述一种多工作头罐体缠绕机，其特征是：所述绕丝嘴的前端可拆卸连接有导轮装置。

10.一种缠绕罐体的缠绕方法，采用如权利要求1所述的多工作头罐体缠绕机，其特征是：罐体转动，若干绕丝嘴沿所述罐体的圆周方向均匀分布并同步工作，每个绕丝嘴分别负责罐体表面相应若干等份的缠绕工作，每个绕丝嘴在罐体上的缠绕轨迹均为“8”字形缠绕或环形缠绕。