CN111003603A - 一种自动缠绕机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动缠绕机，包括支撑旋转机构、旋转驱动机构、输料机构和机床，所述机床由旋转机床和输料机床组成，所述旋转机床和输料机床之间平行设置并通过若干根加强筋连接，所述旋转驱动机构固连于所述旋转机床的一端用以对模具连接轴的一端进行支撑并驱动其转动，所述支撑旋转机构沿长度方向可滑移设置于所述旋转机床上并用以对模具连接轴的另一端进行转动支撑，所述输料机构可滑移设置于所述输料机床上用以对预浸料进行放卷，所述输料机构为两组，所述支撑旋转机构包括滑移安装于所述旋转机床上的支撑台，所述支撑台的顶部固连有支撑架，所述支撑架为U型结构，所述支撑架上安装有两个用以支撑模具连接轴的第一滚轮。

Description

一种自动缠绕机

技术领域

本发明涉及一种复合材料加工设备，具体是一种自动缠绕机。

背景技术

筒状复合材料是复合材料制品中十分重要的一种类型，其使用范围十分广泛，在车辆、船舶、航空航天等领域有十分高的应用优势，比如复合材料回转件相较传统金属回转件的比刚度、比强度、耐腐蚀性、耐磨损性都有大大提高。而且振动衰减能力强，噪声低，不导磁，同时具有较强的径向轴向位移补偿能力。

目前，制作筒状复合材料的常用方法为缠绕成型，即将预浸料缠绕到筒状模具上的一种缠绕成型工艺，其中，预浸料是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物，制成树脂基体与增强体的组合物，是制造复合材料的中间材料。缠绕成型主要分为湿法缠绕和干法缠绕两种，但是湿法缠绕缺点较大包含树脂浪费大，操作环境差、树脂含量及成品质量不易控制、可供湿法缠绕的树脂品种较少。相比较之下干法缠绕能严格控制树脂含量(精确到2％以内)、操作环境干燥且无原材料浪费、能够准确地控制产品的重量并且生产效率高。

但现有技术中，干法缠绕主要通过手工进行预浸料的铺贴或缠绕，工作效率低下，拼接质量差，因此，手工干法缠绕工艺不适用于大型产品的生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单，使用方便，缠绕效率高，且能够适用于大型筒状复合材料的自动缠绕机，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种自动缠绕机，包括支撑旋转机构、旋转驱动机构、输料机构和机床，所述机床由旋转机床和输料机床组成，所述旋转机床和输料机床之间平行设置并通过若干根加强筋连接，所述旋转驱动机构固连于所述旋转机床的一端用以对模具连接轴的一端进行支撑并驱动其转动，所述支撑旋转机构沿长度方向可滑移设置于所述旋转机床上并用以对模具连接轴的另一端进行转动支撑，所述输料机构可滑移设置于所述输料机床上用以对预浸料进行放卷，所述输料机构为两组。

进一步改进的是：所述支撑旋转机构包括滑移安装于所述旋转机床上的支撑台，所述支撑台的顶部固连有支撑架，所述支撑架为U型结构，所述支撑架上安装有两个用以支撑模具连接轴的第一滚轮。

进一步改进的是：还包括骨架和压紧轮，所述骨架设置于所述支撑架上，所述压紧轮通过第一驱动机构可上下滑移设置于所述骨架上，所述压紧轮与所述第一滚轮轴向平行，并且压紧轮与两个所述第一滚轮之间呈等腰三角形分布。

进一步改进的是：所述骨架的一端与所述支撑架转动连接，所述骨架的另一端通过锁紧机构与所述支撑架扣合连接。

进一步改进的是：所述支撑台上还设置有可使支撑台在任意位置进行锁止的限位机构，所述限位机构包括限位块，所述限位块上开设有通孔，所述通孔内穿设有限位螺杆，所述旋转机床上开设有若干限位螺孔供所述限位螺杆穿过。

进一步改进的是：所述旋转驱动机构包括固连在所述旋转机床一端的第一支架、安装在所述第一支架上的滚轮座和用于连接模具连接轴的法兰盘，所述滚轮座上转动安装有两个第二滚轮，所述法兰盘通过转轴组件转动安装在第一支架上，所述第一支架上还设置有用于驱动所述法兰盘转动的第二驱动机构。

进一步改进的是：所述输料机构包括第二支架、涨紧套、导纱组件以及行进机构，所述第二支架滑动安装在所述输料机床上，所述涨紧套和导纱组件转动安装在所述第二支架上，所述行进机构用以驱动所述第二支架在输料机床上滑移。

进一步改进的是：所述导纱组件包括两个导纱轮和一个导纱辊，所述导纱轮和导纱辊与所述涨紧套轴向平行并转动安装在第二支架上，两个所述导纱轮位于所述导纱辊的下方，所述导纱轮与导纱辊呈等腰三角形分布。

进一步改进的是：还包括压力检测传感器，所述压力检测传感器安装在所述导纱辊上以检测预浸料的输料张力，通过输料张力控制所述涨紧套的转速。

进一步改进的是：还包括用于去除和回收预浸料保护膜的两个收纱辊，所述收纱辊与所述涨紧套轴向平行并转动安装在所述第二支架上，所述收纱辊位于同侧并纵向分布，两个所述收纱辊与所述涨紧套之间呈现等腰三角形分布。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、支撑旋转机构滑移安装在旋转机床上，从而使支撑旋转机构与旋转驱动机构之间的距离得以调节，进而能够适应不同长度的模具进行缠绕作业，提高设备的通用性，同时能够满足M以上的大型筒状复合材料的缠绕，提高工作效率。

2、通过在输料机床上设置两组输料机构，两台输料机构上安装相同或不同种类的预浸料，从而使两台输料机构可进行单独或协调运动，满足单种或多种预浸料的缠绕，满足产品复合材料的多样化缠绕需求。

3、通过在支撑旋转机构上设置有两个第一滚轮和压紧轮，且压紧轮与两个所述第一滚轮之间呈等腰三角形分布，通过压紧轮对模具连接轴由顶部进行压紧，从而实现模具连接轴的三点式固定，有效地防止其在转动过程中产生震动，提高模具转动平稳性，从而使预浸料缠绕时更加均匀。

4、支撑旋转机构上的骨架与支撑架一端转动连接，骨架的另一端与支撑架通过闩锁机构扣合连接，从而实现模具连接轴的快速装卸，从而降低操作难度，提高工作效率。

5、输料机构上设置有支架、涨紧套和导纱组件，通过涨紧套的设置便于对预浸料卷的安装，在导纱组件的配合作用下，从而对预浸料进行导向和张紧，从而实现预浸料的有序放卷，提高模具缠绕的均匀性。

6、输料机构上转动安装有两组收纱辊，且两个所述收纱辊与所述涨紧套之间呈现等腰三角形分布，通过收纱辊的配合使用，使得预浸料保护膜得以均匀撕开并收卷回收，且不影响预浸料的放卷，进一步提高设备实用性。

7、通过在导纱辊上安装用于检测预浸料放卷张力的压力检测传感器，从而控制涨紧套的转速，使之与模具的转速相匹配，从而使预浸料始终保持紧绷状态，进一步确保其均匀缠绕。

附图说明

图1为自动缠绕机的结构示意图；

图2为自动缠绕机中支撑旋转机构的结构示意图；

图3为自动缠绕机中支撑旋转机构的侧视图；

图4为自动缠绕机中旋转驱动机构的立体图；

图5为自动缠绕机中旋转驱动机构的主视图；

图6为自动缠绕机中输料机构的立体图；

图7为自动缠绕机中输料机构的主视图；

图中：支撑旋转机构100、支撑台101、闩锁机构102、锁止块103、第一滚轮104、丝杆105、压紧轮106、手轮107、骨架108、支撑架109；

旋转驱动机构200、第一支架201、减速电机202、链条203、链轮204、轴座205、转轴206、法兰盘207、第二滚轮208、滚轮座209；

旋转机床300；

输料机构400、第二支架401、涨紧套402、导纱辊403、收纱辊404、导纱轮405、伺服电机406、皮带轮组件407、盒体408、磁粉制动器409、齿轮410；

输料机床500、控制柜600、加强筋700、模具800。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例中，一种自动缠绕机，包括支撑旋转机构100、旋转驱动机构200、输料机构400和机床，其中，所述机床由旋转机床300和输料机床500组成，所述旋转机床300和输料机床500之间平行设置并通过若干根加强筋700连接，所述旋转驱动机构200固连于所述旋转机床300的一端，所述支撑旋转机构100沿长度方向可滑移设置于所述旋转机床300上，所述输料机构400可滑移设置于所述输料机床500上，所述输料机构400为两组，所述支撑旋转机构100用于对模具800的一端进行旋转支撑，所述旋转转动机构用于对模具800的另一端进行支撑并能够驱动其旋转，所述输料机构400用于对预浸料进行放卷和导向，所述支撑旋转机构100滑移安装在旋转机床300上，从而使支撑旋转机构100与旋转驱动机构200之间的距离得以调节，进而能够适应不同长度的模具800进行缠绕作业，提高设备的通用性，同时能够满足5M以上的大型筒状复合材料的缠绕，提高工作效率。

参阅图2、图3，所述支撑旋转机构100包括滑移安装于所述旋转机床300上的支撑台101，所述支撑台101的顶部固连有支撑架109，所述支撑架109为U型结构，所述支撑架109上安装有两个用以支撑模具连接轴的第一滚轮104，优选地，所述支撑台101的横截面为梯形结构，即所述支撑台101的宽度自上而下逐渐增大以提高支撑台101的结构强度，进而进一步提高其承载力。

为了对模具连接轴的顶部进行压紧以防止模具800在转动时发生震动，还包括骨架108和压紧轮106，所述骨架108设置于所述支撑架109上，所述压紧轮106通过第一驱动机构可上下滑移设置于所述骨架108上，所述压紧轮106与所述第一滚轮104轴向平行，并且压紧轮106与两个所述第一滚轮104之间呈等腰三角形分布，通过压紧轮106对模具连接轴由顶部进行压紧，从而实现模具连接轴的三点式固定，有效地防止其在转动过程中产生震动，提高模具800转动平稳性，从而使预浸料缠绕时更加均匀。

本实施例中，具体地，所述第一驱动机构包括丝杆105、螺母套和丁形键，所述螺母套转动安装在所述骨架108上，所述丝杆105螺纹连接并穿射于所述螺母套上，所述丝杆105上设置有用于径向限位的丁形键，所述骨架108上开设有与所述丁形键相匹配的键槽，所述压紧轮106转动安装于所述丝杆105的底端，所述螺母套上同轴固连有手轮107。使用时，转动手轮107并驱动螺母套转动，从而使丝杆105上下滑移，进而使压紧轮106上下滑移以实现模具连接轴的压紧。

优选地，为了便于模具连接轴的装卸，所述骨架108的一端与所述支撑架109转动连接，所述骨架108的另一端通过锁紧机构与所述支撑架109扣合连接，当对模具连接轴进行放置时，转动骨架108以使其扣合端打开，将模具连接轴架设在两个第一滚轮104之间，再将骨架108扣合并通过锁紧机构固定，具体地，本实施例中，所述锁紧机构包括但不仅限于闩锁机构102，所述骨架108的扣合端上安装有锁止块103，所述闩锁机构102包括卡钩、卡钩套和扳手，所述卡钩固定安装在所述锁止块103上，所述扳手转动安装在支撑架109的扣合端上，所述卡钩套与所述扳手转动连接，卡钩套与卡钩配合扣紧，通过转动扳手使所述卡钩套固定在卡钩上以实现快速扣合。

优选地，所述支撑台101上还设置有可使支撑台101在任意位置进行锁止的限位机构，所述限位机构包括限位块，所述限位块上开设有通孔，所述通孔内穿设有限位螺杆，所述旋转机床300上开设有若干限位螺孔供所述限位螺杆穿过。

如图4、图5所示，本实施例中，所述旋转驱动机构200包括固连在所述旋转机床300一端的第一支架201、安装在所述第一支架201上的滚轮座209和用于连接模具连接轴的法兰盘207，所述滚轮座209上转动安装有两个第二滚轮208，所述法兰盘207通过转轴206组件转动安装在第一支架201上，所述第一支架201上还设置有用于驱动所述法兰盘207转动的第二驱动机构。

具体地，所述转轴206组件包括两个轴座205，所述轴座205固定安装在所述第一支架201上，所述轴座205之间转动安装有转轴206，所述法兰盘207固连于所述转轴206的一端。

具体地，所述第二驱动机构包括链轮204、链条203和减速电机202，所述减速电机202安装在所述第一支架201上，所述减速电机202的传动轴上固连有大链轮204，所述转轴206上安装有小链轮204，所述大链轮204与小链轮204之间通过链条203传动连接。

如图6、图7所示，所述输料机构400包括第二支架401、涨紧套402、导纱组件以及行进机构，所述第二支架401滑动安装在所述输料机床500上，所述涨紧套402转动安装在所述第二支架401上用以安装预浸料卷，所述第二支架401上固连有用于驱动所述涨紧套402转动的磁粉制动器409，所述行进机构用以驱动所述第二支架401在输料机床500上滑移，所述导纱组件转动安装在所述第二支架401上用以对预浸料进行导向和张紧。

具体地，所述导纱组件包括两个导纱轮405和一个导纱辊403，所述导纱轮405和导纱辊403与所述涨紧套402轴向平行并转动安装在第二支架401上，两个所述导纱轮405位于所述导纱辊403的下方，所述导纱轮405与导纱辊403呈等腰三角形分布，张紧在涨紧套402上的预浸料卷的端头先由其中一个导纱轮405的底部绕入，经过导纱辊403的顶部后由另一个导纱轮405的底部绕出，从而对预浸料进行张紧导向，预浸料的端头缠绕在模具800上，模具800缓慢转动，与此同时，第二支架401沿输料机床500的长度方向缓慢滑移，从而使预浸料在模具800上进行缠绕。

具体地，所述行进机构包括齿轮410、齿条和伺服电机406，所述齿轮410转动安装在第二支架401的底部，所述齿条固连于所述输料机床500上，所述齿轮410与齿条啮合，所述伺服电机406通过皮带轮组件407与所述齿轮410传动连接。优选地，所述第二支架401上还固连有用于保护皮带轮组件407的盒体408。

预浸料卷在使用前，其上下表面上都会覆盖一层保护膜，因此，在缠绕过程中需要对保护膜进行去除，为了解决上述问题，优选地，本实施例中还包括用于去除和回收预浸料保护膜的两个收纱辊404，所述收纱辊404与所述涨紧套402轴向平行并转动安装在所述第二支架401上，所述收纱辊404位于同侧并纵向分布，两个所述收纱辊404与所述涨紧套402之间呈现等腰三角形分布，所述第二支架401上还安装有用于驱动所述收纱辊404转动的电机。使用时，将预浸料保护膜的上下端面保护膜的端口撕开并分别固连在对应侧的收纱辊404上，收纱辊404保持与涨紧套402的相同转速，从而实现保护膜进行去除回收。

本实施例中，还包括控制柜600，通过控制柜600实现电机的启停以及转速控制。

优选地，为了使预浸料始终保持良好的张力，所述导纱辊403上还设置有压力检测传感器，所述压力检测传感器用于检测预浸料的输料张力，并将张力信息反馈至控制柜600中，所述控制柜600通过张力信号控制磁粉制动器409的转动速度，从而使预浸料的放卷速度与模具800的绕卷速度相匹配，从而使预浸料始终保持紧绷状态，确保其均匀缠绕。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动缠绕机，其特征在于：包括支撑旋转机构、旋转驱动机构、输料机构和机床，所述机床由旋转机床和输料机床组成，所述旋转机床和输料机床之间平行设置并通过若干根加强筋连接，所述旋转驱动机构固连于所述旋转机床的一端用以对模具连接轴的一端进行支撑并驱动其转动，所述支撑旋转机构沿长度方向可滑移设置于所述旋转机床上并用以对模具连接轴的另一端进行转动支撑，所述输料机构可滑移设置于所述输料机床上用以对预浸料进行放卷，所述输料机构为两组。

2.根据权利要求1所述的自动缠绕机，其特征在于：所述支撑旋转机构包括滑移安装于所述旋转机床上的支撑台，所述支撑台的顶部固连有支撑架，所述支撑架为U型结构，所述支撑架上安装有两个用以支撑模具连接轴的第一滚轮。

3.根据权利要求2所述的自动缠绕机，其特征在于：还包括骨架和压紧轮，所述骨架设置于所述支撑架上，所述压紧轮通过第一驱动机构可上下滑移设置于所述骨架上，所述压紧轮与所述第一滚轮轴向平行，并且压紧轮与两个所述第一滚轮之间呈等腰三角形分布。

4.根据权利要求3所述的自动缠绕机，其特征在于：所述骨架的一端与所述支撑架转动连接，所述骨架的另一端通过锁紧机构与所述支撑架扣合连接。

5.根据权利要求2所述的自动缠绕机，其特征在于：所述支撑台上还设置有可使支撑台在任意位置进行锁止的限位机构，所述限位机构包括限位块，所述限位块上开设有通孔，所述通孔内穿设有限位螺杆，所述旋转机床上开设有若干限位螺孔供所述限位螺杆穿过。

6.根据权利要求1所述的自动缠绕机，其特征在于：所述旋转驱动机构包括固连在所述旋转机床一端的第一支架、安装在所述第一支架上的滚轮座和用于连接模具连接轴的法兰盘，所述滚轮座上转动安装有两个第二滚轮，所述法兰盘通过转轴组件转动安装在第一支架上，所述第一支架上还设置有用于驱动所述法兰盘转动的第二驱动机构。

7.根据权利要求1所述的自动缠绕机，其特征在于：所述输料机构包括第二支架、涨紧套、导纱组件以及行进机构，所述第二支架滑动安装在所述输料机床上，所述涨紧套和导纱组件转动安装在所述第二支架上，所述行进机构用以驱动所述第二支架在输料机床上滑移。

8.根据权利要求7所述的自动缠绕机，其特征在于：所述导纱组件包括两个导纱轮和一个导纱辊，所述导纱轮和导纱辊与所述涨紧套轴向平行并转动安装在第二支架上，两个所述导纱轮位于所述导纱辊的下方，所述导纱轮与导纱辊呈等腰三角形分布。

9.根据权利要求8所述的自动缠绕机，其特征在于：还包括压力检测传感器，所述压力检测传感器安装在所述导纱辊上以检测预浸料的输料张力，通过输料张力控制所述涨紧套的转速。

10.根据权利要求7所述的自动缠绕机，其特征在于：还包括用于去除和回收预浸料保护膜的两个收纱辊，所述收纱辊与所述涨紧套轴向平行并转动安装在所述第二支架上，所述收纱辊位于同侧并纵向分布，两个所述收纱辊与所述涨紧套之间呈现等腰三角形分布。

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